浅谈智能红外成像系统在现代生猪养殖中的应用

詹灿伟

摘 要 随着科技的不断发展，红外成像测温技术得到优化和发展。生猪养殖更是朝着智能化，集成化，工厂化发展，智能化的生猪养殖需要更多先进的传感技术应用，红外热成像技术是利用物体自身各部分红外热辐射的差异，把物体不可见的热辐射情况转换成可视热图技术。就此从生猪养殖的存栏管理、猪群病体监控管理、猪舍环境控制监控等3个方面入手，阐述目前红外热成像技术在生猪养殖中的应用及发展趋势，以期望能够在今后生猪养殖发展提供参考。

关键词 红外成像；生猪养殖；技术应用趋势

红外热成像技术是一项通过红外信息转换与处理技术，它研究红外辐射的发射、传输及接受的原理和规律，利用景物自身各部分辐射的差异获得图像的细节[1]。红外热成像技术主要用于工业上。近年来，随着机器视觉技术的迅速发展及热成像精度的提高，红外热成像技术的研究与应用已逐渐扩大到现代农业、生物、食品和医疗等领域，并取得了一定成果。利用红外成像技术应用于生猪养殖过程中，将提高人工养殖的生产效率，可以代替部分人工劳力或者辅助人工做出养殖决策。然后通过信息传输技术传送至计算机终端，能实时动态掌握生猪养殖的情况，并通过特定软件进行情况分析，并建立生猪养殖数据库。为生猪养殖在智能化控制提供数据依靠，降低养殖成本，提高养殖效益。

1 红外热成像原理

红外（热）辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射。一切高于绝对零度（-273℃）的物体，都不断地发射红外辐射，同时这种辐射都载有物体的特征信息，从而为利用红外热成像技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场提供了客观的基础。人们可以利用它来对物体进行非接触温度测量和热状态分析，从而指导生产实践。红外热成像系统的核心设备是红外热像仪，其成像原理如图1所示。

物体的红外辐射经过光学系统聚集到探测器上；探测器把入射的辐射转换成电信号；电信号数字化到热像仪的电子处理部分，再转换成可见的红外热图。运用这一方法能实现对目标物体的非接触温度测量和热状态成像，从而进行智能分析判断[2]。

2 红外热成像在生猪养殖应用场景及发展趋势

2.1 生猪养殖的存栏管理

猪场生猪养殖存栏管理可以及时反馈猪场的生猪存栏数量，数据能及时反馈当季度猪场的生猪死淘率，反映当季度猪场的生产水平。通过统计和分析可以了解猪场在不同养殖季度的不同生猪死淘率，一方面可以引导猪场工作人员对死淘率较高的季度加强管理，另一方面可以让公司管理人员清楚了解当前的猪场生猪存量与当前经济效益。比如：以2400头母猪自繁自养场为研究对象，共有公猪舍、后备舍、配怀舍、分娩舍、保育舍、育肥舍等不同猪舍，整场总存栏约3，0300头猪。并且不同猪舍中不同生长周期的猪群数量各不相同，如果使用人工盘点存栏量是一件辛苦并且难以完成的任务。特别是在保育栏舍和育肥栏舍中，栏架圈养一般为40头/栏。在人工盘点过程中猪群在不同的运动，根本无法做到每个栏架圈养的头数清楚的记录。利用红外成像技术，在不同猪舍内上空铺设红外成像传感器运行轨道，红外成像传感器借助运行轨道，对猪舍内部所有猪栏圈养猪群进行拍摄。拍摄得到的图像信息通过通信技术传输到电脑终端，通过电脑运行成像扫描软件描绘猪只轮廓并计算猪舍存栏数量，并分类记录和及时更新相应猪群存栏量的数量，并计算出猪场的存栏量、死淘率、猪群当下经济效益。

2.2 猪群病体监控管理

由于规模化的生猪养殖，在大群体中生猪发生疾病的情况是时常发生的，但是一般发现猪只生病都是在疾病的中后期。对于猪只的治疗就产生了滞后性，猪只在前期感染疾病表现得不明显，往往在此时容易将疾病传播给其他猪只，错过及时治疗和隔离的时间。当猪只在感染疾病的时候，由于疾病的作用，猪只的体温会有明显的升高或者降低的表现。通过热成像技术，对猪群进行定时扫描拍摄，并实时将拍摄图像通过通信技术传输到电脑终端，通过电脑运行成像软件分析排查感染疾病的體温不在正常范围的猪只，确定早期感染的猪只栏圈编号。并通过软件告知管理人员，对相应的栏圈重点检查记录，通过排查疾病种类和热成像匹配分析建立疾病档案，通过不断的记录学习为疾病治疗提供大数据的支持。

2.3 猪舍环境控制监控

研究表明，生猪养殖的经济效益与生长情况在很大程度上与猪舍环境有很大的关系，如猪舍温度、通风效果都是猪群生长的重要影响因素。猪舍温度过低会导致猪群躺卧时出现扎堆的现象，如果是体质弱小的哺乳猪和保育猪室温过低会导致猪群的死淘率上升。通风效果是保证猪群正常换气重要因素，通风效果差会导致猪舍内部空气换气不均匀，导致猪舍部分区域空气质量下降，造成猪群患呼吸性疾病的概率上升。利用红外成像技术对猪舍环境、猪群行为进行自动采集，通过分析猪群的热成像图像检查猪群行为是否正常，同时分析换气进风口热成像图像检查换气进风口冷风散布是否均匀。通过自动收集分析，并告知生猪养殖人员确保实时调控猪舍环境参数。

3 结语

根据本文对红外成像三个应用场景的分析红外成像技术在未来的生猪养殖中将有着巨大的潜力。一方面可以实时监控收集猪群的生理行为，判断猪群的健康状态，另一方面可以利用红外成像检测猪舍建设和环境控制的合理性。为生猪养殖经提供强大的大数据支持，促进生猪养殖的效益提升的。

参考文献：

[1]王瑞凤，杨宪江，吴伟东.发展中的红外热成像技术[C]，红外成像系统仿真、测试与评价技术研讨会.2008.

[2]周建民，周其显，刘燕德.红外热成像技术在农业生产中的应用[J].农机化研究， 2010（2）：1-4.