国内外奶牛疫病预警监测技术
|
2.6 智能化体温连续远程监测及预警技术 体温是疫病监测预警的重要指标之一。口蹄疫、布鲁氏菌病、病毒性腹泻等重大传染病，均有明显的发热症状。此外，产乳热、产褥败血症、产褥脓血症等产科病也有明显发热特征。2014 年我国军方研发的体温远程监测及预警系统在埃博拉病诊疗方面起到了很好的帮助作用，并成功应用于塞拉利昂援助行动中。2016 年国外第一款奶牛智能耳标“酷经理”进入我国市场。“酷经理”具备发情监测、反刍监测、耳廓温度监测等功能，可以通过监测奶牛因病导致的耳廓温度变化，预警动物健康状况。 南京稻盛弘网络科技有限公司 2012 年发明了视频与射频双频融合以及视频、射频、音频三频融合监测技术，同时研发出基于自组网的智能化体温连续远程监测及预警平台，将无线测温与互联网、云计算技术结合，实现了温度检测与分析的远程操作，大大提高了检测的便捷性，成为规模养殖和疫病预警平台的技术基础。基于高精度与连续监测的特点，该产品已经被中国农业科学院哈尔滨兽医研究所马流感、马传贫国家参考实验室（OIE 马病实验室），中国农业科学院兰州兽医研究所、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、中国农业科学院特产研究所、上海畜牧兽医研究所、加拿大圭尔夫大学、中国兽医药品监察所等采用，并已开始在伊利、牧原、天邦、赛科星等养殖企业试用。2014—2017 年，稻盛弘瘤胃体温监测器、母畜阴道体温监测器、尾静脉体温监测器、高精度耳部无线体温发射器（HMT）等陆续研发成功，并在美国堪萨斯州立大学中美兽医中心跨洋使用，表明平台不受时间与空间限制，可进行大规模动物疫病预警。 2.7 基于 AI 和群体热成像的奶牛行为分析技术 即通过可见光与红外成像设备，监视记录对象的行为与温度特征，通过现场视频数据与计算机经验值比对，筛查行为异常与温度异常对象，锁定病畜。东南大学移动通信国家重点实验室及中国科学院半导体研究所都研究了非接触式红外测温系统，采用图像识别及机器学习算法（SVM），并结合射频识别（RFID）技术，确定每个待测目标的身分。在以上基础上，采集红外热像仪测温数据，实现了集测温、目标识别及身份识别为一体的测温系统。 该系统包括红外热像仪、自然光摄像头、可转动的云台以及数据处理和控制系统。对于养殖场动物的体温测量，还需要利用 RFID 技术，以便记录每个个体的体温状况。利用温度校准模块进行温度标定校准。以测试养殖场的动物为例，系统的作流程如下：首先在养殖场的上方安置云台，确保能够全面覆盖整个区域。云台上安装红外热像仪和分辨率较高的自然光摄像头，作为辅助识别工具。 RFID 射频标签能够作为动物身份的识别标志，在测温的同时，一旦发现个体体温异常，便可记录下动物的身分信息。由于红外热像仪在使用过程中，会发生温度漂移，因此隔一段时间后，要对红外热像仪进行校准，以保证温度的准确性。最后是数据处理和控制系统，包括云台控制、温度区域检测、图像识别、拍摄录像等功能。 目前国外相关技术主要基于商业化热成像，成本高、精度有限。将非制冷（小型化）红外成像技术应用于动物发热型疾病探测，尚有一系列科学问题需要解决。多种热红外图像特征的提取和强化方法，如基于个体绝对温度、温差、时序温度变化等，为准确预警奠定了基础。 2.8 生物气溶胶激光光谱测量技术 病原微生物检测的常规方法是分离培养、PCR、ELISA 和基因组测序等。这些方法的样品前处理复杂，耗时较长，不利于现场和实时在线检测。光谱技术是针对微生物分子组成、含量和构成的不同，找出对生物分子敏感的光谱技术，结合主成分分析、分级聚类或人工神经网络等化学计量学方法，寻找不同微生物间的差别与规律，以实现微生物的快速检测与鉴定。光谱技术因具有快速准确、安全高效、非破坏性和便于在线侦检等特点，成为一种新型无创检测技术，在病原微生物检测、疫病诊断等领域得到重视。 病原微生物在大气中漂浮的载体是生物气溶胶。气溶胶使得许多病原微生物可以在空气中存活并通过空气在牧场中传播，对奶牛健康构成威胁。通过生物气溶胶的激光光谱识别和荧光雷达探测，测得病原微生物种类和浓度，可以达到预警疫病的目的。该技术在军方的应用中定位为“生物战剂”的侦察报警技术，目前主要集中在现场快速检测与远距离遥测生物气溶胶领域。北京汇丰隆公司研发的该项技术在国内领先，并达到国外同类产品的水平，已经装备在辽宁舰上。 3 展望 近年来，疫病预警技术在我国已经得到迅速发展，但与西方发达国家相比仍具有一定差距，相应的预警技术在不同的环境中也具有一定的局限性。虽然我国的驻场兽医临床水平普遍较高，但受限于人员流动的不确定性，国内牛场新发疾病多且复杂，常规的兽医巡检模式已不能满足大规模养殖牛场对于疾病迅速、高效预警的现实需求。SCC测定已经在我国奶牛场全面推广应用。该方法可以初步诊断隐性乳腺炎，对保障奶牛场正常生产具有重要意义。全国多地正在鼓励建设奶牛 DHI 检测中心。该测定技术以监测生产性能为主，可以显著改善牛场的饲养管理水平，及时评估生产性能，同时预警奶牛乳腺炎及酮病。计步器和发情、反刍项圈对奶牛场监测发情、反刍效率高，可同时满足对产后瘫痪、肢蹄病、反刍异常以及重症奶牛的预警监测。然而，以上三类技术只能完成对乳腺炎、营养性疾病和重症奶牛（步数明显减少）的预警任务，不适用于其他病原性疫病的早期发现，对于牧场重大疫病预警的应用有限。 |