專利名稱：豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)熱疫情監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種在線豬只群體體溫分布監(jiān)測方法。
背景技術：
近年來，我國大部分地區(qū)的養(yǎng)豬業(yè)不斷受到疫情的侵襲。在豬只的疫情中，伴有發(fā)熱癥狀的疫情占有很大的比重，如豬藍耳病、豬口蹄疫等，均伴有明顯的局部或總體體溫升高現象。而且，在許多疾病中，尤其是患有傳染病時，體溫升高往往較其他癥狀更早出現。因此，對豬只的發(fā)熱型疫情進行在線監(jiān)測和及時預警，是養(yǎng)豬業(yè)避免經濟損失、提高生產效率的必要途徑。然而，目前尚無針對豬只發(fā)熱型疫情的有效監(jiān)測方法，大中型養(yǎng)豬場目前均采用逐只測量豬直腸溫度的方式對發(fā)熱型疫情進行判斷和預警(豬體溫的測量，養(yǎng)殖技術顧問，2008，1,72-73)。測體溫前在獸用體溫計的末端系一條長10-15厘米的細繩，在細繩的另一端系一個小鐵夾。測量前先將水銀柱甩至35°C刻度線以下，并對體溫計用酒精棉球、碘酊進行消毒，涂少許潤滑劑；然后將體溫計插入豬只直腸內，用小鐵夾夾住豬尾根上方的毛以固定溫度計。10分鐘后取出體溫計，用酒精棉將其擦凈迅速讀出測量的體溫數。該方法需逐一對豬只的體溫進行測量，每只豬體溫測量約需12分鐘，如果對一個豬舍的100只豬進行測量，共需20小時。在根據豬只的體溫情況判斷是否患有發(fā)熱型疫情。雖然可以實現豬只體溫的測量以及實現群體發(fā)熱型疫情的預警的目的，但有如下缺陷(1)費時，測量一百只豬的體溫需要20小時，在大型養(yǎng)殖場使用較難，每天需專人耗費大量時間進行測量；(2)費力，操作過程較為復雜，對操作人員熟練程度有一定的要求；(3)只能在豬只靜止情況下測量，如果豬只不配合、或在測量過程中運動，會對測量造成影響甚至不能完成測量；(4)只能測量豬只的直腸溫度，如果發(fā)熱癥狀表現在豬耳、四肢等其他部位，則不能通過此方法實現測量。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種非接觸式的在線豬只群體體溫分布監(jiān)測方法，可對探測區(qū)域內的每個豬只及豬只每個部位的溫度進行連續(xù)在線的監(jiān)測。(二)技術方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括光學鏡頭，用于反射以及透射探測區(qū)域內每一點的紅外光線；紅外探測器，設置在所述光學鏡頭的透射光路上，用于實時獲取探測區(qū)域內每一點的紅外信號，并將其轉換為電信號輸出； 信號采集及處理模塊，與所述紅外探測器相連，用于串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行處理，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊；數據處理及顯示模塊，與所述信號采集及處理模塊相連，用于采用實時定標方式，對所述光學鏡頭內部的黑體進行測定和定標，并根據所述數字化陣列信號以及豬只的發(fā)射率，反演探測區(qū)域內的溫度分布圖像并顯示。其中，所述紅外探測器為以多晶硅材料為基底的焦平面紅外探測器。其中，所述信號采集及處理模塊包括信號采集單元，與所述紅外探測器相連，用于串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行放大及濾波處理；信號處理單元，與所述信號采集單元相連，用于對放大及濾波處理后的信號逐一進行模數轉換，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊。其中，所述信號采集及處理模塊與所述數據處理及顯示模塊通過USB接口連接， 或通過以太網連接。其中，所述光學鏡頭中透射材料為硒化鋅晶體，反射材料鍍鋁。其中，該系統(tǒng)還包括發(fā)射率測量模塊，與所述數據處理及顯示模塊相連，用于測量豬只在設定波段內的發(fā)射率，并將所述發(fā)射率發(fā)送至所述數據處理及顯示模塊。其中，所述發(fā)射率測量模塊為紅外光譜儀以及可控溫度的標準黑體輻射源。本發(fā)明還提供了一種基于上述系統(tǒng)的豬只群體體溫分布監(jiān)測方法，該方法包括步驟Si.紅外探測器實時獲取經光學鏡頭反射以及透射后的探測區(qū)域內每一點的紅外信號，并將其轉換為電信號輸出；S2.信號采集及處理模塊串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行處理，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊；S3.數據處理及顯示模塊采用實時定標方式，對所述光學鏡頭內部的黑體進行測定和定標，并根據所述數字化陣列信號以及豬只的發(fā)射率，反演探測區(qū)域內的溫度分布圖像并顯示。其中，步驟S2包括S2. 1信號采集單元串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行放大及濾波處理；S2. 2信號處理單元對放大及濾波處理后的信號逐一進行模數轉換，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊。其中，步驟S3包括步驟S3. 1采用實時定標方式，對所述光學鏡頭內部的黑體進行測定和定標；S3. 2根據所述數字化陣列信號以及豬只的發(fā)射率，獲得探測區(qū)域內每一豬只的表觀溫度；S3. 3根據步驟S3. 1的定標結果，對步驟S2得到的表觀溫度進行輻射率修正，得到探測區(qū)域內每一豬只的真實溫度，生成探測區(qū)域溫度分布圖像并顯示；其中，根據下式對黑體進行標定及計算豬只的表觀溫度V = Ra ε σ T4 = KT4T為待測物體的絕對溫度R為紅外探測器的靈敏度
a為與大氣衰減距離有關的常數ε為發(fā)射率，定標時ε取1 ；σ為斯蒂芬-玻耳茲曼常數。其中，該方法還包括步驟確定豬只在設定波段內的發(fā)射率。(三)有益效果本發(fā)明的系統(tǒng)及方法可以以非接觸方式，在一定距離(如40m)對豬只群體的體溫分布情況進行監(jiān)測；不僅獲得豬只個體體溫，而且可以獲得豬只群體體溫的分布圖像，從而同時對豬只個體、豬只的不同部位溫度進行探測；彌補了原有測溫方法的不足，視場可以調節(jié)，從而對不同規(guī)格、不同距離和范圍的目標進行監(jiān)測。


圖1為依照本發(fā)明一種實施方式的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)結構框圖；圖2為依照本發(fā)明一種實施方式的豬只群體體溫分布監(jiān)測方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)及方法，結合附圖及實施例詳細說明如下。本發(fā)明的基本原理是黑體輻射定律。自然界中一切高于絕對零度的物體都在不停向外輻射能量，物體的向外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯系，物體的溫度越高，所發(fā)出的紅外輻射能力越強。黑體的光譜輻射出射度由普朗克公式確定，即
權利要求
1.一種豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括光學鏡頭，用于反射以及透射探測區(qū)域內每一點的紅外光線；紅外探測器，設置在所述光學鏡頭的透射光路上，用于實時獲取探測區(qū)域內每一點的紅外信號，并將其轉換為電信號輸出；信號采集及處理模塊，與所述紅外探測器相連，用于串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行處理，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊；數據處理及顯示模塊，與所述信號采集及處理模塊相連，用于采用實時定標方式，對所述光學鏡頭內部的黑體進行測定和定標，并根據所述數字化陣列信號以及豬只的發(fā)射率， 反演探測區(qū)域內的溫度分布圖像并顯示。
2.如權利要求1所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外探測器為以多晶硅材料為基底的焦平面紅外探測器。
3.如權利要求1所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集及處理模塊包括信號采集單元，與所述紅外探測器相連，用于串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號， 并對其進行放大及濾波處理；信號處理單元，與所述信號采集單元相連，用于對放大及濾波處理后的信號逐一進行模數轉換，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊。
4.如權利要求1所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集及處理模塊與所述數據處理及顯示模塊通過USB接口連接，或通過以太網連接。
5.如權利要求1所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光學鏡頭中透射材料為硒化鋅晶體，反射材料鍍鋁。
6.如權利要求1所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括發(fā)射率測量模塊，與所述數據處理及顯示模塊相連，用于測量豬只在設定波段內的發(fā)射率，并將所述發(fā)射率發(fā)送至所述數據處理及顯示模塊。
7.如權利要求6所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射率測量模塊為紅外光譜儀以及可控溫度的標準黑體輻射源。
8.一種基于權利要求1-7任一項所述系統(tǒng)的豬只群體體溫分布監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括步驟S1.紅外探測器實時獲取經光學鏡頭反射以及透射后的探測區(qū)域內每一點的紅外信號，并將其轉換為電信號輸出；S2.信號采集及處理模塊串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行處理，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊；S3.數據處理及顯示模塊采用實時定標方式，對所述光學鏡頭內部的黑體進行測定和定標，并根據所述數字化陣列信號以及豬只的發(fā)射率，反演探測區(qū)域內的溫度分布圖像并顯不。
9.如權利要求8所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S2包括S2. 1信號采集單元串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行放大及濾波處理；S2. 2信號處理單元對放大及濾波處理后的信號逐一進行模數轉換，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊。
10.如權利要求8所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測方法，其特征在于，步驟S3包括步驟 S3. 1采用實時定標方式，對所述光學鏡頭內部的黑體進行測定和定標；S3. 2根據所述數字化陣列信號以及豬只的發(fā)射率，獲得探測區(qū)域內每一豬只的表觀溫度；S3. 3根據步驟S3. 1的定標結果，對步驟S2得到的表觀溫度進行輻射率修正，得到探測區(qū)域內每一豬只的真實溫度，生成探測區(qū)域溫度分布圖像并顯示； 其中，根據下式對黑體進行標定及計算豬只的表觀溫度 V = Ra ε σ T4 = KT4T為待測物體的絕對溫度 R為紅外探測器的靈敏度 a為與大氣衰減距離有關的常數 ε為發(fā)射率，定標時ε取1 ； ο為斯蒂芬-玻耳茲曼常數。
11.如權利要求8所述的豬只群體體溫分布監(jiān)測方法，其特征在于，該方法還包括步驟確定豬只在設定波段內的發(fā)射率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種豬只群體體溫分布監(jiān)測系統(tǒng)及方法，涉及發(fā)熱疫情監(jiān)測技術領域。該系統(tǒng)包括光學鏡頭，反射以及透射探測區(qū)域內每一點的紅外光線；紅外探測器，設置在光學鏡頭的透射光路上，實時獲取探測區(qū)域內每一點的紅外信號，并將其轉換為電信號輸出；信號采集及處理模塊，串行讀出所述紅外探測器輸出的電信號，并對其進行處理，得到數字化陣列信號，并將其發(fā)送至數據處理及顯示模塊；數據處理及顯示模塊，采用實時定標方式，對光學鏡頭內部的黑體進行測定和定標，并根據數字化陣列信號以及豬只的發(fā)射率，反演探測區(qū)域內的溫度分布圖像并顯示。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法可對探測區(qū)域內的每個豬只及豬只每個部位的溫度進行連續(xù)在線的監(jiān)測。
文檔編號A61B5/01GK102151125SQ20111010795
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者單飛飛, 張宏志, 申長軍, 董大明, 趙賢德, 邢振, 鄭文剛, 閆華 申請人:北京農業(yè)智能裝備技術研究中心