淺談智能紅外成像系統(tǒng)在現(xiàn)代生豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用

詹燦偉

摘 要 隨著科技的不斷發(fā)展，紅外成像測溫技術(shù)得到優(yōu)化和發(fā)展。生豬養(yǎng)殖更是朝著智能化，集成化，工廠化發(fā)展，智能化的生豬養(yǎng)殖需要更多先進(jìn)的傳感技術(shù)應(yīng)用，紅外熱成像技術(shù)是利用物體自身各部分紅外熱輻射的差異，把物體不可見的熱輻射情況轉(zhuǎn)換成可視熱圖技術(shù)。就此從生豬養(yǎng)殖的存欄管理、豬群病體監(jiān)控管理、豬舍環(huán)境控制監(jiān)控等3個(gè)方面入手，闡述目前紅外熱成像技術(shù)在生豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢，以期望能夠在今后生豬養(yǎng)殖發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞 紅外成像；生豬養(yǎng)殖；技術(shù)應(yīng)用趨勢

紅外熱成像技術(shù)是一項(xiàng)通過紅外信息轉(zhuǎn)換與處理技術(shù)，它研究紅外輻射的發(fā)射、傳輸及接受的原理和規(guī)律，利用景物自身各部分輻射的差異獲得圖像的細(xì)節(jié)[1]。紅外熱成像技術(shù)主要用于工業(yè)上。近年來，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的迅速發(fā)展及熱成像精度的提高，紅外熱成像技術(shù)的研究與應(yīng)用已逐漸擴(kuò)大到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生物、食品和醫(yī)療等領(lǐng)域，并取得了一定成果。利用紅外成像技術(shù)應(yīng)用于生豬養(yǎng)殖過程中，將提高人工養(yǎng)殖的生產(chǎn)效率，可以代替部分人工勞力或者輔助人工做出養(yǎng)殖決策。然后通過信息傳輸技術(shù)傳送至計(jì)算機(jī)終端，能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握生豬養(yǎng)殖的情況，并通過特定軟件進(jìn)行情況分析，并建立生豬養(yǎng)殖數(shù)據(jù)庫。為生豬養(yǎng)殖在智能化控制提供數(shù)據(jù)依靠，降低養(yǎng)殖成本，提高養(yǎng)殖效益。

1 紅外熱成像原理

紅外（熱）輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射。一切高于絕對零度（-273℃）的物體，都不斷地發(fā)射紅外輻射，同時(shí)這種輻射都載有物體的特征信息，從而為利用紅外熱成像技術(shù)判別各種被測目標(biāo)的溫度高低和熱分布場提供了客觀的基礎(chǔ)。人們可以利用它來對物體進(jìn)行非接觸溫度測量和熱狀態(tài)分析，從而指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。紅外熱成像系統(tǒng)的核心設(shè)備是紅外熱像儀，其成像原理如圖1所示。

物體的紅外輻射經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚集到探測器上；探測器把入射的輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；電信號(hào)數(shù)字化到熱像儀的電子處理部分，再轉(zhuǎn)換成可見的紅外熱圖。運(yùn)用這一方法能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體的非接觸溫度測量和熱狀態(tài)成像，從而進(jìn)行智能分析判斷[2]。

2 紅外熱成像在生豬養(yǎng)殖應(yīng)用場景及發(fā)展趨勢

2.1 生豬養(yǎng)殖的存欄管理

豬場生豬養(yǎng)殖存欄管理可以及時(shí)反饋豬場的生豬存欄數(shù)量，數(shù)據(jù)能及時(shí)反饋當(dāng)季度豬場的生豬死淘率，反映當(dāng)季度豬場的生產(chǎn)水平。通過統(tǒng)計(jì)和分析可以了解豬場在不同養(yǎng)殖季度的不同生豬死淘率，一方面可以引導(dǎo)豬場工作人員對死淘率較高的季度加強(qiáng)管理，另一方面可以讓公司管理人員清楚了解當(dāng)前的豬場生豬存量與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)效益。比如：以2400頭母豬自繁自養(yǎng)場為研究對象，共有公豬舍、后備舍、配懷舍、分娩舍、保育舍、育肥舍等不同豬舍，整場總存欄約3，0300頭豬。并且不同豬舍中不同生長周期的豬群數(shù)量各不相同，如果使用人工盤點(diǎn)存欄量是一件辛苦并且難以完成的任務(wù)。特別是在保育欄舍和育肥欄舍中，欄架圈養(yǎng)一般為40頭/欄。在人工盤點(diǎn)過程中豬群在不同的運(yùn)動(dòng)，根本無法做到每個(gè)欄架圈養(yǎng)的頭數(shù)清楚的記錄。利用紅外成像技術(shù)，在不同豬舍內(nèi)上空鋪設(shè)紅外成像傳感器運(yùn)行軌道，紅外成像傳感器借助運(yùn)行軌道，對豬舍內(nèi)部所有豬欄圈養(yǎng)豬群進(jìn)行拍攝。拍攝得到的圖像信息通過通信技術(shù)傳輸?shù)诫娔X終端，通過電腦運(yùn)行成像掃描軟件描繪豬只輪廓并計(jì)算豬舍存欄數(shù)量，并分類記錄和及時(shí)更新相應(yīng)豬群存欄量的數(shù)量，并計(jì)算出豬場的存欄量、死淘率、豬群當(dāng)下經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 豬群病體監(jiān)控管理

由于規(guī)?；纳i養(yǎng)殖，在大群體中生豬發(fā)生疾病的情況是時(shí)常發(fā)生的，但是一般發(fā)現(xiàn)豬只生病都是在疾病的中后期。對于豬只的治療就產(chǎn)生了滯后性，豬只在前期感染疾病表現(xiàn)得不明顯，往往在此時(shí)容易將疾病傳播給其他豬只，錯(cuò)過及時(shí)治療和隔離的時(shí)間。當(dāng)豬只在感染疾病的時(shí)候，由于疾病的作用，豬只的體溫會(huì)有明顯的升高或者降低的表現(xiàn)。通過熱成像技術(shù)，對豬群進(jìn)行定時(shí)掃描拍攝，并實(shí)時(shí)將拍攝圖像通過通信技術(shù)傳輸?shù)诫娔X終端，通過電腦運(yùn)行成像軟件分析排查感染疾病的體溫不在正常范圍的豬只，確定早期感染的豬只欄圈編號(hào)。并通過軟件告知管理人員，對相應(yīng)的欄圈重點(diǎn)檢查記錄，通過排查疾病種類和熱成像匹配分析建立疾病檔案，通過不斷的記錄學(xué)習(xí)為疾病治療提供大數(shù)據(jù)的支持。

2.3 豬舍環(huán)境控制監(jiān)控

研究表明，生豬養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)效益與生長情況在很大程度上與豬舍環(huán)境有很大的關(guān)系，如豬舍溫度、通風(fēng)效果都是豬群生長的重要影響因素。豬舍溫度過低會(huì)導(dǎo)致豬群躺臥時(shí)出現(xiàn)扎堆的現(xiàn)象，如果是體質(zhì)弱小的哺乳豬和保育豬室溫過低會(huì)導(dǎo)致豬群的死淘率上升。通風(fēng)效果是保證豬群正常換氣重要因素，通風(fēng)效果差會(huì)導(dǎo)致豬舍內(nèi)部空氣換氣不均勻，導(dǎo)致豬舍部分區(qū)域空氣質(zhì)量下降，造成豬群患呼吸性疾病的概率上升。利用紅外成像技術(shù)對豬舍環(huán)境、豬群行為進(jìn)行自動(dòng)采集，通過分析豬群的熱成像圖像檢查豬群行為是否正常，同時(shí)分析換氣進(jìn)風(fēng)口熱成像圖像檢查換氣進(jìn)風(fēng)口冷風(fēng)散布是否均勻。通過自動(dòng)收集分析，并告知生豬養(yǎng)殖人員確保實(shí)時(shí)調(diào)控豬舍環(huán)境參數(shù)。

3 結(jié)語

根據(jù)本文對紅外成像三個(gè)應(yīng)用場景的分析紅外成像技術(shù)在未來的生豬養(yǎng)殖中將有著巨大的潛力。一方面可以實(shí)時(shí)監(jiān)控收集豬群的生理行為，判斷豬群的健康狀態(tài)，另一方面可以利用紅外成像檢測豬舍建設(shè)和環(huán)境控制的合理性。為生豬養(yǎng)殖經(jīng)提供強(qiáng)大的大數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)生豬養(yǎng)殖的效益提升的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王瑞鳳，楊憲江，吳偉東.發(fā)展中的紅外熱成像技術(shù)[C]，紅外成像系統(tǒng)仿真、測試與評價(jià)技術(shù)研討會(huì).2008.

[2]周建民，周其顯，劉燕德.紅外熱成像技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究， 2010（2）：1-4.