Механизированная установка для бесконтактной тепловизионной видеоцифровой диагностики заболеваний животных
MECHANIZED INSTALLATION FOR CONTACTLESS THERMAL IMAGING VIDEO-DIGITAL DIAGNOSTICS OF ANIMAL DISEASES

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к животноводству, в частности для идентификации и диагностики заболеваний коров, лошадей.
Диагностика заболеваний крупного рогатого скота в промышленном животноводстве затруднена вследствие беспривязного содержания и нехватки квалифицированных ветеринарных кадров и представляет серьезную проблему.
Известен станок для фиксации животных, содержащий направляющие и ворота (патент РФ №2423825, МПК А01К 11/00, опубл. 20.07.2011, Бюл. №20).
Недостатком известного устройства является затруднение осуществления тепловизионных снимков животного для диагностики в условиях молочной товарной фермы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство идентификации коров, в котором, механической рукой при помощи пневмопривода отодвигают заднюю ногу коровы для мгновенного снимка тепловизором формы вымени и сосков, устройство содержит тепловизор - оптико-электронный измерительный прибор, работающий в инфракрасной области электромагнитного спектра и переводящий собственное тепловое излучение животного в видимую область, тепловизор соединен с электронным блоком управления, выполненным в виде моноблока и содержащим блок распознавания номеров, блок усиления сигналов, блок определения местоположения животного, блок памяти и блок сопряжения, моноблок соединен с монитором и пневмоприводом с механической рукой для отведения и фиксации задней ноги коровы, устройство также содержит идентификатор, состоящий из датчика в виде чипа-излучателя в ошейнике животного, приемную антенну-респондер, подключенную к блоку распознавания номеров животных, (патент РФ №2423825, МПК А01К 11/00, опубл. 20.07.2011, Бюл. №20).
Недостатком известного устройства является то, что известный тепловизор позволяет осуществлять съемку области тазовой конечности и вымени коровы только сбоку и с одной стороны, и не позволяет осуществлять снимки снизу всего туловища и его отделов: шейный, грудной, тазовый и др., что приводит к неполной диагностике животного.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение тепловизионной термографии температурно-контрастных изображений различных областей тела животных с целью динамической идентификации признаков патологии у КРС на основе анализа и распознавания пораженных участков поверхности кожи по их инфракрасным изображениям (снимкам).
В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность быстро и точно осуществлять тепловизионные снимки сбоку и снизу как всего туловища коровы, так и его отделов, за счет расположения второго тепловизора обеспечивает общий обзор и съемку как всего животного, так и отдельных выбираемых частей: сосков вымени, передней или задней ног что значительно улучшит и ускорит идентификацию и диагностику признаков патологии коров. Такая диагностика признаков патологии коров позволит разработать интерактивный алгоритм формирования температурных параметров ИК изображений участков поверхности кожи КРС, выделяемых оператором при занесении изображения в базу данных(БД) программного комплекса и создать интеллектуальную экспертную систему (ИЭС) для формирования правил работы с ИК изображениями, построения регрессионных трендов состояний представителей КРС, формировать экспертные рекомендации по необходимым профилактическим мерам охраны здоровья индивидуальных представителей КРС, информация о которых хранится в БД.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой механизированной установке для бесконтактной тепловизионной видео цифровой диагностики заболеваний животных, содержащей станок для фиксации животных, бесконтактное тепловизионное устройство, соединенные с блоком управления, согласно изобретению, тепловизионное устройство выполнено в виде двух тепловизоров, при этом первый тепловизор закреплен при помощи ползуна на подвижной вертикальной направляющей, верхний конец которой жестко закреплен на ползуне, передвигаемом по горизонтальной направляющей, расположенной снаружи и вдоль станка для фиксации животных, с возможностью вертикального и горизонтального смещения, а второй тепловизор установлен с противоположной стороны станка для фиксации животного и расположен на подвижной передвижной штанге с шарнирами, закрепленной при помощи ползуна на горизонтальной направляющей, расположенной снаружи и вдоль станка для фиксации, с возможностью осуществления тепловизионных снимков как сбоку животного, так и под брюхом или выменем животного, причем второй тепловизор свободно передвигается сбоку и вниз под брюхо или вымя животного, а первый тепловизор осуществляет тепловизионную сьемку фрагментов туловища и головы с противоположной стороны животного, и по этим тепловизионным снимкам в блоке управления в программном комплексе информационной системы производится сравнительный анализ состояния животного на основе заложенной базовой программы обмеров и статистической обработки в интерфейсе для идентификации и диагностики физиологического состояния животного, и подается отпирающий сигнал воротам станка, направляя животное в бокс или в зооветеринарный блок.
Термографических характеристики тепловизионных изображений конечностей и вымени коровы показали, что температурное разрешения на уровне 0,1-0,2К вполне хватает для идентификации воспаление венчика и очагов мастита в молочной железе коров
Между соотношением геометрических размеров животных, контуров тела с болезнями суставов конечностей, в этой связи проведены предварительные оценки возможности использования видеоизображений животного для компьютерной обработки и получения бонитировочных данных;- проведены поисковые исследования по изучению состояния вымени по измерению его импеданса.
Предлагаемая к разработке технология идентификации заболеваний крупного рогатого скота направлена на выявление ранних стадий широко распространенных заболеваний в молочном скотоводстве, представляющих хозяйственно-экономическую проблему: воспаление молочной железы-субклинические маститы, которыми на сегодняшний день страдают 20- 30% поголовья хозяйств и заболевания суставов конечностей (до 40% поголовья) сопровождаемых снижением молочной продуктивности на 15-35%, ухудшением качества молока, увеличением бесплодия коров, повышением заболеваемости телят, преждевременной выбраковкой животных. Научная новизна работы обусловлена разработкой экспериментального образца программного комплекса информационной системы, включающей: ввод информации в виде ИК изображений и ее предварительная обработка; информационную БД для хранения ИК изображений КРС и сопутствующей информации; интеллектуальную экспертную систему (ИЭС) для формирования правил работы с ИК изображениями, построения регрессионных трендов состояний представителей КРС, формирования экспертных рекомендаций по необходимым профилактическим мерам охраны здоровья индивидуальных представителей КРС, информация о которых хранится в БД.
Дистанционный бесконтактный мониторинг заболеваний коров состоит также и в том, что может быть основой системного статучета поголовья крупного рогатого скота по электронным паспортам конкретных животных и вытекающему отсюда научно обоснованному анализу состояния дел в животноводческом направлении и, в конечном счете, более устойчивому функционированию данной трофической цепи.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 представлена схема установки вид сбоку, на фиг. 2 - вид сверху.
Механизированная установка для бесконтактной тепловизионной видео цифровой диагностики заболеваний животных, содержит первый тепловизор 1, второй тепловизор 2, станок для фиксации животных 3, основную стойку устройства 4, первую горизонтальную направляющую устройства 5, первый ползун 6, первую вертикальную направляющую устройства 7, второй ползун 8, вторую горизонтальную направляющую устройства 9, третий ползун 10, подвижную шарнирную штангу 11, блок управления с монитором 12, отпирающие ворота станка для фиксации 13.
Снаружи и вдоль станка для фиксации 3 с одной стороны на основных стойках 4 закреплена первая горизонтальная направляющая 5, по которой передвигается первый ползун 6 и на котором жестко закреплена первая вертикальная направляющая 7, по которой передвигается второй ползун 8, на котором закрепляется первый тепловизор 1, что дает возможность перемещать тепловизор 1 по вертикали и по горизонтали вдоль станка 3. С другой стороны станка для фиксации 3 на второй горизонтальной направляющей 9, посредством третьего ползуна 10, закреплена шарнирная подвижная штанга 11, на которой закреплен второй тепловизор 2. Тепловизоры 1 и 2 и отпирающие ворота 13 соединены с блоком управления 12. Тепловизионные снимки поступают в блок управления 12, в котором происходит контроль и ввод информации в виде инфракрасных изображений (ИК) с предварительной обработкой; создание информационной базы данных (БД) для хранения ИК изображений КРС и сопутствующей информации в экспериментальном программном комплексе информационной системы, после чего подается сигнал отпирающим воротам 13 станка для фиксации 3 для выхода коровы.
Работает механизированная установка для бесконтактной тепловизионной видео цифровой диагностики заболеваний животных в условиях молочной товарной фермы следующим образом.
После завода коровы в станок для фиксации 3 оператор производит тепловизионную сьемку коровы или части ее тела, передвигая и направляя тепловизор 1 по горизонтали вверх и вниз, закрепленный при помощи второго ползуна 8 на вертикальной направляющей 7, которая передвигается при помощи первого ползуна 6 по первой горизонтальной направляющей 5, жестко закрепленной на основных стойках 4. С другой стороны станка для фиксации 3 на второй горизонтальной направляющей 9 посредством третьего ползуна 10 закреплена шарнирная подвижная штанга 11, на которой располагается второй тепловизор 2 для получения тепловизионных снимков коровы или частей ее тела снизу и сбоку как под брюхом, так и под выменем животного, причем второй тепловизор 2 свободно передвигается сбоку и вниз под брюхо или вымя животного, а первый тепловизор 1 осуществляет тепловизионную сьемку фрагментов туловища и головы с противоположной стороны животного, и по этим тепловизионным снимкам в блоке управления с монитором 12 в программном комплексе информационной системы производится сравнительный анализ состояния животного на основе заложенной базовой программы обмеров и статистическая обработка в интерфейсе для идентификации и диагностики физиологического состояния животного, и подается отпирающий сигнал воротам станка 13, направляя животное в бокс или в зооветеринарный блок для последующего лечения.