淺談智能紅外成像系統在現代生豬養殖中的應用

詹燦偉

摘 要 隨著科技的不斷發展，紅外成像測溫技術得到優化和發展。生豬養殖更是朝著智能化，集成化，工廠化發展，智能化的生豬養殖需要更多先進的傳感技術應用，紅外熱成像技術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換成可視熱圖技術。就此從生豬養殖的存欄管理、豬群病體監控管理、豬舍環境控制監控等3個方面入手，闡述目前紅外熱成像技術在生豬養殖中的應用及發展趨勢，以期望能夠在今后生豬養殖發展提供參考。

關鍵詞 紅外成像；生豬養殖；技術應用趨勢

紅外熱成像技術是一項通過紅外信息轉換與處理技術，它研究紅外輻射的發射、傳輸及接受的原理和規律，利用景物自身各部分輻射的差異獲得圖像的細節[1]。紅外熱成像技術主要用于工業上。近年來，隨著機器視覺技術的迅速發展及熱成像精度的提高，紅外熱成像技術的研究與應用已逐漸擴大到現代農業、生物、食品和醫療等領域，并取得了一定成果。利用紅外成像技術應用于生豬養殖過程中，將提高人工養殖的生產效率，可以代替部分人工勞力或者輔助人工做出養殖決策。然后通過信息傳輸技術傳送至計算機終端，能實時動態掌握生豬養殖的情況，并通過特定軟件進行情況分析，并建立生豬養殖數據庫。為生豬養殖在智能化控制提供數據依靠，降低養殖成本，提高養殖效益。

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，都不斷地發射紅外輻射，同時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判別各種被測目標的溫度高低和熱分布場提供了客觀的基礎。人們可以利用它來對物體進行非接觸溫度測量和熱狀態分析，從而指導生產實踐。紅外熱成像系統的核心設備是紅外熱像儀，其成像原理如圖1所示。

物體的紅外輻射經過光學系統聚集到探測器上；探測器把入射的輻射轉換成電信號；電信號數字化到熱像儀的電子處理部分，再轉換成可見的紅外熱圖。運用這一方法能實現對目標物體的非接觸溫度測量和熱狀態成像，從而進行智能分析判斷[2]。

2 紅外熱成像在生豬養殖應用場景及發展趨勢

2.1 生豬養殖的存欄管理

豬場生豬養殖存欄管理可以及時反饋豬場的生豬存欄數量，數據能及時反饋當季度豬場的生豬死淘率，反映當季度豬場的生產水平。通過統計和分析可以了解豬場在不同養殖季度的不同生豬死淘率，一方面可以引導豬場工作人員對死淘率較高的季度加強管理，另一方面可以讓公司管理人員清楚了解當前的豬場生豬存量與當前經濟效益。比如：以2400頭母豬自繁自養場為研究對象，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量各不相同，如果使用人工盤點存欄量是一件辛苦并且難以完成的任務。特別是在保育欄舍和育肥欄舍中，欄架圈養一般為40頭/欄。在人工盤點過程中豬群在不同的運動，根本無法做到每個欄架圈養的頭數清楚的記錄。利用紅外成像技術，在不同豬舍內上空鋪設紅外成像傳感器運行軌道，紅外成像傳感器借助運行軌道，對豬舍內部所有豬欄圈養豬群進行拍攝。拍攝得到的圖像信息通過通信技術傳輸到電腦終端，通過電腦運行成像掃描軟件描繪豬只輪廓并計算豬舍存欄數量，并分類記錄和及時更新相應豬群存欄量的數量，并計算出豬場的存欄量、死淘率、豬群當下經濟效益。

2.2 豬群病體監控管理

由于規模化的生豬養殖，在大群體中生豬發生疾病的情況是時常發生的，但是一般發現豬只生病都是在疾病的中后期。對于豬只的治療就產生了滯后性，豬只在前期感染疾病表現得不明顯，往往在此時容易將疾病傳播給其他豬只，錯過及時治療和隔離的時間。當豬只在感染疾病的時候，由于疾病的作用，豬只的體溫會有明顯的升高或者降低的表現。通過熱成像技術，對豬群進行定時掃描拍攝，并實時將拍攝圖像通過通信技術傳輸到電腦終端，通過電腦運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。并通過軟件告知管理人員，對相應的欄圈重點檢查記錄，通過排查疾病種類和熱成像匹配分析建立疾病檔案，通過不斷的記錄學習為疾病治療提供大數據的支持。

2.3 豬舍環境控制監控

研究表明，生豬養殖的經濟效益與生長情況在很大程度上與豬舍環境有很大的關系，如豬舍溫度、通風效果都是豬群生長的重要影響因素。豬舍溫度過低會導致豬群躺臥時出現扎堆的現象，如果是體質弱小的哺乳豬和保育豬室溫過低會導致豬群的死淘率上升。通風效果是保證豬群正常換氣重要因素，通風效果差會導致豬舍內部空氣換氣不均勻，導致豬舍部分區域空氣質量下降，造成豬群患呼吸性疾病的概率上升。利用紅外成像技術對豬舍環境、豬群行為進行自動采集，通過分析豬群的熱成像圖像檢查豬群行為是否正常，同時分析換氣進風口熱成像圖像檢查換氣進風口冷風散布是否均勻。通過自動收集分析，并告知生豬養殖人員確保實時調控豬舍環境參數。

3 結語

根據本文對紅外成像三個應用場景的分析紅外成像技術在未來的生豬養殖中將有著巨大的潛力。一方面可以實時監控收集豬群的生理行為，判斷豬群的健康狀態，另一方面可以利用紅外成像檢測豬舍建設和環境控制的合理性。為生豬養殖經提供強大的大數據支持，促進生豬養殖的效益提升的。

參考文獻：

[1]王瑞鳳，楊憲江，吳偉東.發展中的紅外熱成像技術[C]，紅外成像系統仿真、測試與評價技術研討會.2008.

[2]周建民，周其顯，劉燕德.紅外熱成像技術在農業生產中的應用[J].農機化研究， 2010（2）：1-4.