乳牛疾病熱影像服務模式建立
合作業者
農識國際股份有限公司
執行單位
行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所
計畫主持人
李國華
前言
我國酪農產業在從業者持續流失的挑戰下,如何透過自動化管理填補勞動力短缺已成重要課題。
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行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所(下稱畜產試驗所新竹分所)與農識國際股份有限公司(下稱農識公司)於 109-110 年合作推動「乳牛疾病熱影像資料庫及其服務模式」農業科技產學合作計畫,可及時找出「發燒」的牛隻,大幅降低因乳房炎衍生的龐大經濟損失。另外,隨著科技發展,包括擠乳、堆料、糞便搜集等工作,都可由「機器人」代勞,冀盼以科技輔助減少勞動力,提升我國青年投入酪農產業的意願。

 

傳統上若要精準測量乳牛體溫,獸醫師需冒著被牛隻踢、踹的風險量測肛溫,而判斷乳牛是否罹患乳房炎,則須仰賴擠乳師傅的寶貴經驗把守第一關。鄭虢鍇表示,乳牛一天需擠奶兩次,以往透過師傅於第一線、第一時間判斷牛隻是否罹病,先以肉眼辨識乳房腫脹、變形者,若尚未出現外顯症狀的罹病牛隻,師傅亦可於擠出前乳時,察覺牛隻不適反應等異常徵兆,立即將罹病牛隻的乳汁分流廢棄,避免污染其他健康牛隻的生乳。不過,隨著酪農業師傅從業人數日趨減少,在缺工困境下,經由機器協助辨識工作已成必然趨勢。

 

根據國內研究,我國酪農業每年因乳牛乳房炎造成的經濟損失,高達新台幣 15 億元,除了乳汁的產值減少之外,牛隻生病所衍生的救治費用,亦使醫療及人事負擔增加,即使重症牛隻獲得救治,也可能因每日泌乳量減少而遭淘汰。此外,臺灣地區皆以圈養方式飼育乳牛,牛隻躺下來泌乳時亦可能沾染糞便而加劇感染情形,因此,早期掌握牛隻身體狀況相當重要。

 

畜產試驗所新竹分所與農識公司於二年的合作期間,以乳牛熱影像檢測技術為基礎,加入乳牛生理資料、影像辨識技術與專家知識等資訊,可進行乳牛疾病之早期預警、防治工作。為監測乳牛健康狀況,畜產試驗所新竹分所與農識公司於擠乳通道上,安裝紅外線熱像儀,當乳牛於每日二次例行擠乳時間排隊通過時,系統即可快速量測頭部與眼窩溫度。若牛隻體溫過高,系統介面即亮起紅色警示燈,提醒牧場工作人員將生病牛隻進行分道,並透過牛隻脖頸上的無線射頻辨識系統 (RFID),快速掌握發病牛隻編號,進而提供適當的治療或處置。根據系統實測結果顯示,罹患乳房炎牛隻的乳房熱像均溫可達攝氏 40.8 度,遠比一般健康牛隻的體溫攝氏 35.2 度來得高。

 

談起「乳牛熱影像檢測辨識技術」的緣起,農委會畜產試驗所新竹分所李國華博士表示,他十幾年前即開始研究熱影像辨識系統導入酪農業的實務運用,發現只要經過校正,乳牛眼窩溫度與肛溫呈現一定相關性,但以往受限於鏡頭、攝影機等硬體設備成本高昂,技術亦未能滿足所需。直到三年前,攝影器械購入門檻已大幅降低,團隊隨即建置軟、硬體並反覆驗證至今,現階段已可即時掌握牛隻體溫。他說,由於是國內第一套系統,「我們讓辨識率從 70 % 提升至 90 %,花了很多功力」。


要落實「乳牛疾病熱影像資料庫及其服務模式」,關鍵在於如何獲取有效資料,進而提高整體辨識率,鄭虢鍇表示,這套系統可掌握牛隻溫度、環境狀況與乳質報告等資訊並進行分析,飼養者可從系統獲悉結果,也可尋求專業人士協助。現已與全台 4 座牧場合作架設「乳牛熱影像檢測辨識技術」相關系統,並持續檢視運行效率、累積檢測數據,尋求更完善的運用模式。國內酪農業者的飼育區,常分布於牧場左右兩側,若使用固定式熱像儀量測體溫,一個牧場至少需裝設 2 組系統,民間業者接受度低。為增加使用彈性,111 年已開發可加裝車輪的第二代「機動式熱像儀」,只要於牛隻將頭探出柵欄外進食之際,即可掌握牛隻頭部與眼窩溫度,也可彌補部分牛隻「低頭」通過固定式熱像儀時,無法量測頭、眼溫度的不足之處。

 

農委會畜產試驗所新竹分所除了建置牛隻體溫量測資料庫及乳房炎防治工作,現已建置完善的自動化設備,包括擠乳機器人、定時運作的堆料機器人、吸糞機器人等,都是牧場工作人員得以正常勤、休的關鍵設備,亦可成為從牧人員短缺的潛在解方。自動化設備除了填補人力缺口、發揮「省工」效益之外,李國華表示,科技導入酪農業的最大優勢,就是不會碰觸牛隻、干擾作息,及早發現牛隻身體異狀,除了乳房炎之外,各種致使牛隻發熱的疾病,皆可早期掌握應處。例如. 牛隻遭蚊蟲叮咬罹患「牛流行熱」,會先出現發燒症狀,隨後可能因為關節疼痛、腫脹,致使體重 600 公斤的牛隻倒地不起、出現褥瘡,屆時僅能以機器吊掛方式協助牛隻康復,費力且費時,但若早期發現,並投以鎮痛解熱劑消炎,痊癒率即可大幅提升。

 

在酪農業經營者陸續交棒之際,如何說服上一代務農者願意投資「自動化」器械取代人力,實屬推廣「智慧農業」的一大挑戰。鄭虢鍇坦言,雖然「智慧農業」願景已經喊了很多年,不過,台灣距離實踐真正的智慧化,尚有一段路要走。有些老師傅仍認為,只要維持既有模式經營下去即可,但第二代、第三代從業者具備電腦設備操作、網路行銷等多元能力,且在目睹上一代經營者的辛勞後,接班者多認為,比起親力親為地付出勞力,部分工作如餵料、擠奶等等皆可運用科技輔助進行。不過,採購新設備需要投入資金,也需要時間回本,如何讓從業者接受新的運作模式,以及如何滿足不同條件及空間分佈的牛舍所需,都有待逐步克服。

 

李國華亦表示,他十幾年前曾赴以色列參訪酪農科技運用,對於以色列將國防科技導入酪農業大開眼界,看到以色列的酪農在從業之餘,還可以維持禮拜等習慣並兼顧生活品質,更強化他推動台灣酪農業自動化的願景,讓台灣酪農「不會那麼辛苦」。以往多從事研究工作的他認為,「如果我發表論文,就只是一篇論文,雖然有學術價值,但要走到商業模式還有很大的距離」,如今能藉產學合作機會,將學術範疇應用於實務領域,他對此相當感謝。

 

↑農委會畜產試驗所新竹分所李國華博士(左)與農識國際公司經理鄭虢鍇(右)協力推動「乳牛疾病熱影像資料庫及其服務模式」。

 

早期乳牛乳房炎防治工作,多仰賴擠乳師傅第一線把關。

 

↑固定式紅外線熱像儀系統可於乳牛每日2次「排隊」擠奶之時量測體溫,並持續建立資料庫完善後續應用。

 

↑機動式紅外線熱像儀系統能精準掌握牛隻頭部及眼窩溫度。

 

↑農委會畜產試驗所新竹分所建置包括「擠乳機器人」在內的多項自動化設備。

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