Nghiên cứu phát triển phần mềm và phân loại một số bệnh trên vật nuôi (đồ án tốt nghiệp cơ điện)

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠ - ĐIỆN
------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM VÀ
PHÂN LOẠI MỘT SỐ BỆNH TRÊN VẬT NUÔI

Giáo viên hướng dẫn

: TS. NGUYỄN THÁI HỌC

Sinh viên thực hiện

: VŨ THỊ HỒNG

MSV

: 603004

Lớp

: K60-TĐHB

Chuyên ngành

: TỰ ĐỘNG HÓA

Hà Nội – 2021

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu độc lập của cá nhân Tôi
với sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Thái Học …, các kết quả nghiên cứu được
trình bày trong đồ án là trung thực, khách quan.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được
cảm ơn, tất cả các nguồn tài liệu đã được công bố đầy đủ.
Hà Nội, ngày tháng năm 2021
Tác giả đồ án

Vũ Thị Hồng

i


LỜI CẢM ƠN
Sau năm năm học tập và rèn luyện trong trường, khóa luận tốt nghiệp đại
học là bài tập cuối cùng của em trước khi hồn thành chương trình học tập.
Khóa luận là một phần thể hiện được những kiến thức của em đã được
học tập, đúc kết trong suốt năm năm rèn luyện trong giảng đường đại học. Chính
vì vậy, em đã cố gắng hồn thiện khóa luận này một cách tốt nhất.
Để có thể hồn thiện được bài khóa luận này, em đã nhận được sự giúp
đỡ tận tình, tạo điều kiện hết sức của các thầy cô giáo trong Khoa Cơ Điện,Học
viện nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt là TS. Nguyễn Thái Học người trực tiếp
hướng dẫn em thực hiện khóa luận.
Em xin được gửi lời cảm ơn tới các quý Thầy, Cô trong khoa Cơ Điện ,
Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt
năm năm học qua, trang bị cho em những kiến thức cơ bản trong học tập, cũng
như trong cuộc sống làm hành trang vững chắc trong tương lai.

Em xin được tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến TS. Nguyễn Thái
Học người trực tiếp hướng dẫn em thực hiện bài khóa luận này, đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện và động viên em rất nhiều trong suốt thời gian
thực hiện làm khóa luận tốt nghiệp.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè đã ln bên cạnh,
khích lệ, động viên em trong suốt thời gian qua để có thể hồn thành khóa luận
tốt nghiệp một cách tốt nhất.
Cuối cùng em xin kính chúc q Thầy, Cơ giáo trong khoa Cơ Điện, các
thầy cô trong Học viện Nơng nghiệp Việt Nam cùng tồn thể bạn bè, người thân
sức khỏe, hạnh phúc và thành đạt.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày….tháng….năm 2021
Sinh viên

Vũ Thị Hồng

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ ii
MỤC LỤC ............................................................................................................. iii
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. vi
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 4
1.1. Tổng quan về camera ảnh nhiệt ...................................................................... 4
1.2. Một số ứng dụng của camera ảnh nhiệt .......................................................... 6
1.2.1. Cơ chế sinh nhiệt trên cơ thể vật nuôi ........................................................ 14

1.3. Quy trình thay đổi nhiệt độ trên cơ thể lợn khi mắc bệnh ............................ 22
1.3.1. Cơ chế biến đổi thân nhiệt trên cơ thể lợn khi mắc một số bệnh thông
thường [15],[17],[18],[19],[21] ............................................................................ 22
1.3.2. Ý nghĩa của việc đo thân nhiệt ................................................................... 22
1.3.3. Phương pháp đo thân nhiệt......................................................................... 23
1.3.4. Khái quát về xử lý ảnh ............................................................................... 26
1.3.5. Một số vấn đề trong xử lý ảnh ................................................................... 29
1.3.6. Các loại tệp cơ bản trong xử lý ảnh ........................................................... 31
CHƯƠNG II : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............... 37
2.1. Sơ đồ công nghệ ............................................................................................ 37
2.2. Lựa chọn cấu trúc phần cứng và phần mềm điều khiển hệ thống phần mềm
và phân loại một số bệnh trên vật nuôi ................................................................ 38
2.2.1. Giới thiệu về camera Flir TG267 ............................................................... 39
2.2.2. Giới thiệu về Arduino uno R3 .................................................................... 40
2.2.3. Giới thiệu về module sim 900A ................................................................. 41
2.2.4. Sơ đồ nguyên lí mạch cảnh báo ................................................................. 43
iii


2.3. Tìm hiểu về ngơn ngữ lập trình Python và phần mềm OpenCV. ................. 43
2.3.1. Ngơn ngữ lập trình Python. ........................................................................ 43
2.3.2. Thư viện Open CV. .................................................................................... 44
2.4. Cơ sở và lưu đồ thuật toán. ........................................................................... 45
2.4.1. Cơ sở thuật toán.......................................................................................... 45
2.4.2. Lưu đồ thuật toán ....................................................................................... 52
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 57
3.1. Các bước xây dựng mơ hình hệ thống phần mềm và phân loại một số bệnh
trên vật ni .......................................................................................................... 57
3.2. Khảo nghiệm mơ hình ................................................................................... 58
3.2.1. Ảnh nhiệt có chứa vùng bất thường và không chứa vùng bất thường ....... 58

3.3. Thành lập bảng kết quả chạy thử chương trình............................................. 61
3.3.1. Bảng kết quả khi dùng chương trình để phân tích ảnh .............................. 61
3.3.2. So sánh giá trị kinh tế ................................................................................. 64
3.4. Đánh giá và thảo luận ................................................................................... 67
3.4.1. Đánh giá ..................................................................................................... 67
3.4.2. Thảo luận .................................................................................................... 68
3.5. Những mặt còn hạn chế và hướng phát triển ............................................... 68
3.5.1. Những mặt còn hạn chế. ............................................................................. 68
3.5.2. Hướng phát triển đề tài ............................................................................... 68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 69
1. Kết luận ............................................................................................................ 69
2. Kiến nghị .......................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 70
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 73

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1:

Nhiệt dưới da (° C) trước khi bị nhiễm bệnh[18] ............................ 18

Bảng 1.2:

Bảng cơ chế biển đổi thân nhiệt trên cơ thể lợn .............................. 22

Bảng 3.1:

Bảng kết quả phân tích với đầu vào là ảnh lợn bị dịch tả lợn cổ điển

tại các thời điểm trong ngày ........................................................... 62

Bảng 3.2:

Bảng kết quả phân tích với đầu vào là ảnh lợn bị stress tại các thời
điểm trong ngày ............................................................................... 63

Bảng 3.3:

Bảng kết quả phân tích với đầu vào là ảnh lợn bị cảm sốt ở lợn con
mới sinh tại các thời điểm trong ngày ............................................. 64

Bảng 3.4:

Bảng so sánh giá trị kinh tế ............................................................. 65

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1:

Hình ảnh bước sóng [2] ..................................................................... 4

Hình 1.2:

Hình ảnh vật thể khi được tái tạo bằng hình ảnh nhiệt sẽ có dạng
như sau [2] ......................................................................................... 5

Hình 1.3:

Ứng dụng camera nhiệt trong theo dõi an ninh[23] .......................... 7

Hình 1.4:

Ứng dụng camera nhiệt trong theo dõi để kiểm soát hỏa hoạn[4] .... 7

Hình 1.5:

Đo thân nhiệt người tại sân bay bằng camera ảnh nhiệt[5] ............... 8

Hình 1.6:

Ứng dụng camera nhiệt trong sửa chữa máy móc[6] ........................ 9

Hình 1.7:

Camera nhiệt dùng để kiểm tra, sửa chữa linh kiện điện tử ............ 10

Hình 1.8:

Ứng dụng trong thực thi pháp luật[8] .............................................. 10

Hình 1.9:

Ảnh nhiệt chụp lại các vị trí ở cơ thể người[10] ............................. 11

Hình 1.10: Phát hiện nước thấm bằng camera nhiệt[11] ................................... 12
Hình 1.11: Camera nhiệt kiểm tra thiết bị điện có dấu hiệu bất thường về
nhiệt[13] ........................................................................................... 13

Hình 1.12: Hình ảnh nhiệt của đầu lợn tăng khi bị stress[15] ........................... 15
Hình 1.13: 1 = cơ sở của tai trái (BEAR_L); 2 = cơ sở của bên phải tai
(BEAR_R) ;3 = chóp tai trái (TEAR_L); 4 = chóp tai phải
(TEAR_R); 5 = mắt trái hoặc mắt phải (EYE_O);6=nhiệt độ trung
bình từ đầu đến mơng (AVCRL)[17]. ............................................. 16
Hình 1.14: Biểu đồ biểu thị sự thay đổi nhiệt độ tại các vị trí T1,T2,T3,T4 [18]19
Hình 1.15: Hình ảnh nhiệt trên cơ thể lợn khi mắc bệnh dịch tả lợn cổ điển .... 19
Hình 1.16: Ảnh lợn con bị cảm sốt .................................................................... 21
Hình 1.17: Tác giả sử dụng nhiệt kế NURSE ANGIE đo bằng phương pháp
tiếp xúc ............................................................................................. 23
Hình 1.18: Lợn được gắn cảm biến ở tai[22] .................................................... 24
Hình 1.19: Tác giả đo thân nhiệt lợn bằng camera flir TG267.......................... 25
Hình 1.20: Quá trình xử lý ảnh[24] ................................................................... 26
vi


Hình 1.21: Các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh............................... 27
Hình 1.22: Cấu trúc tệp ảnh dạng PCX ............................................................. 33
Hình 2.1:

Sơ đồ cơng nghệ phần mềm và phân loại một số bệnh trên lợn ...... 37

Hình 2.2:

Camera ảnh nhiệt cầm tay FLIR TG267 ......................................... 39

Hình 2.3:

Arduino uno ..................................................................................... 40

Hình 2.4:

Module sim 900A ............................................................................ 41

Hình 2.5:

Sơ đồ chân module sim 900A .......................................................... 42

Hình 2.6:

Sơ đồ ngun lí mạch cảnh báo ....................................................... 43

Hình 2.7:

Trackbars sau khi được tạo .............................................................. 45

Hình 2.8:

Kết quả sau khi điều chỉnh các giá trị.............................................. 45

Hình 2.9:

Ảnh khơng gian màu HSV[31] ........................................................ 46

Hình 2.10: Ảnh sau khi được lọc màu ............................................................... 47
Hình 2.11: Ảnh sau khi xám hóa và nhị phân.................................................... 47
Hình 2.12: Chuyển đổi hệ thống màu RGB sang Grayscale[20]....................... 48
Hình 2.13: Ví dụ minh họa với ngưỡng bằng 127[35] ...................................... 51
Hình 2.14: Lưu đồ thuật tốn chương trình chính ............................................. 52
Hình 2.15: Lưu đồ thuật toán xác định nhiệt độ lớn nhất .................................. 53

Hình 2.16: Lưu đồ thuật tốn gửi tin nhắn cảnh báo ......................................... 54
Hình 3.1:

Kết nối camera nhiệt với máy tính để lấy dữ liệu ........................... 57

Hình 3.2:

Kết nối mơ hình hệ thống phân tích ................................................ 57

Hình 3.3:

a: Ảnh nhiệt cơ thể lợn có chứa vùng bất thường, b: Ảnh nhiệt cơ
thể lợn khơng chứa vùng bất thường[35] ....................................... 58

Hình 3.4:

Ảnh sau khi được lọc màu ............................................................... 58

Hình 3.5:

Ảnh sau khi được xám hóa .............................................................. 59

Hình 3.6:

Ảnh sau khi được nhị phân hóa ....................................................... 59

Hình 3.7:

Kết quả cuối cùng phần mềm đưa ra ............................................... 60

Hình 3.8:

Tin nhắn cảnh báo được gửi qua tin nhắn sms ................................ 60

vii


LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ngày nay có rất nhiều cách để chuẩn đoán, xác định các bệnh phổ biến
trên lợn như: quan sát - nhìn, sờ nắn, gõ, nghe, ... Các phương pháp chuẩn đốn
đó cần tiếp xúc trực tiếp với cơ thể lợn, điều này phần nào ảnh hưởng tới kết quả
chuẩn đốn và tình trạng của lợn do khi tiếp xúc trực tiếp như vậy sẽ gây hoảng
loạn và tạo stress cho lợn hơn nữa có thể làm cho bệnh nghiêm trọng hơn hoặc
có thể gây lây nhiễm bệnh từ lợn qua người. Do đó, việc ứng dụng camera ảnh
nhiệt và công nghệ xử lý ảnh sẽ đem lại hiệu quả ưu việt hơn các phương pháp
chuẩn đốn truyền thống bằng cách tiếp xúc vật lí. Khi sử dụng camera ảnh
nhiệt để chuẩn đốn giúp ta có thể thu thập dữ liệu một cách hiệu quả, chính xác
và nhanh chóng mà khơng cần tiếp xúc trực tiếp. Hiện nay trên thế giới và Việt
Nam đã và đang ứng dụng rất hiệu quả công nghệ camera ảnh nhiệt và cơng
nghệ xử lý ảnh trong việc chuẩn đốn một số bệnh thông thường trên vật lợn.
Việc ứng dụng công nghệ đó mang lại nhiều ưu điểm trong việc chuẩn
đốn bệnh trên cơ thể lợn như:
Đưa ra kết quả nhanh chóng và chính xác.
Giúp thu thập các thơng tin quan trọng mà khơng cần tiếp xúc vật lí.
Cung cấp cho ta những thông tin sơ bộ về bệnh, mức độ nghiêm trọng của
bệnh khi mà các biện pháp kiểm tra vật lí khơng thể phát hiện được.
Mặc dù có nhiều ưu điểm trong việc chuẩn đoán bệnh như vậy nhưng việc
sử dụng camera ảnh nhiệt để thu thập dữ liệu tồn tại một số nhược điểm như sau:
Chỉ có thể áp dụng được với bệnh liên quan đến việc thay đổi nhiệt độ ở

cơ thể vật ni.
Nguồn pin có thời lượng sử dụng nhất định, cần kiểm tra và bổ sung kịp
thời để đảm bảo khả năng vận hành và khơng bị gián đoạn trong q trình sử
dụng.

1


Cần có hệ thống xử lý và người có trình độ chuyên môn cao để xử lý nên
chỉ áp dụng ở trang trại với các cán bộ có trình độ.
Trong khuôn khổ của đề tài này em sẽ cung cấp cho người đọc cái nhìn
tổng quan về việc ứng dụng camera ảnh nhiệt và công công nghệ xử lý ảnh trong
việc chuẩn đoán một số bệnh trên gia súc, gia cầm đã và đang áp dụng trên thế
giới và Việt Nam.
Từ tình hình thực tế, việc nghiên cứu và chế tạo mơ hình hệ thống tự động
phát hiện và chuẩn đoán một số bệnh gây tăng thân nhiệt từ xa sẽ góp phần thúc
đẩy ngành chăn ni nước ta theo hướng hiện đại hóa. Vì vậy em đã chọn ý
tưởng nghiên cứu của mình là: “NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM VÀ
PHÂN LOẠI MỘT SỐ BỆNH TRÊN VẬT NUÔI”.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Tìm được cá thể lợn có nhiệt độ tăng bất thường trên ảnh thân nhiệt của đàn lợn
Xác định vị trí và giá trị nhiệt độ lớn nhất của cá thể bị nhiễm bệnh
Nhận diện và phân loại một số loại bệnh trên lợn do tăng nhiệt độ bất thường
Gửi tin nhắn SMS cảnh báo về số điện thoại của người quản lý đã được
cài đặt sẵn
3. Đối tượng nghiên cứu
Phần mềm Open CV (phần mềm sử dụng ngơn ngữ)
Ngơn ngữ lập trình Python
Camera ảnh nhiệt

Arduino uno và module sim 900A
4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
4.1. Nội dung
Chương 1: Tổng quan đề tài
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận

2


4.2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu kế thừa:
Dựa vào các thuật tốn đã có để phân tính đối tượng.
Kế thừa từ các cơng trình nghiên cứu khoa học và sử dụng các phần mềm
Opencv, ngơn ngữ lập trình python.
Phương pháp tham khảo tài liệu : bằng cách thu thập thơng tin từ sách, tạp
chí về điện tử và truy cập internet.
5. Giới hạn đề tài
Do điều kiện không cho phép nên em chỉ sử dụng phương pháp phân tích
ảnh off- line,bộ thu thập ảnh giới hạn ở thiết bị cầm tay và dừng ở một vài bệnh
thông thường trên lợn.
6. Thời gian và địa điểm thực hiện
- Thời gian: Từ tháng 10/2020 đến 3/2021
- Địa điểm: Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

3


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về camera ảnh nhiệt

Camera ảnh nhiệt [1] (Thermogram) là một hình ảnh thể hiện bức xạ
nhiệt của một vật thể trên màn hình điện tử. Hình ảnh nhiệt thu được thơng qua
camera cảm biến thân nhiệt.
Hình ảnh nhiệt cho phép người dùng có thể nhìn thấy chính xác nhiệt độ
từ xa của một vật thể. Camera ảnh nhiệt có thể mơ tả chính xác nhiệt độ của một
vật thể dù được chụp trong bóng tối.
Chúng ta biết rằng, quang phổ bức xạ hay cịn gọi là sóng ánh sáng mà
mắt chúng ta cảm thụ được qua võng mạc chỉ là một phần nhỏ của một dải
quang phổ lớn. Người ta gọi dải quang phổ nhìn thấy được là quang phổ "khả
kiến" [2]. Mỗi loại vật thể ngoài quang phổ khả kiến đều có những bức xạ quang
phổ khác nhau mà phần lớn chúng là vơ hình với con người, mỗi loại có bước
sóng duy nhất. Bức xạ nhiệt là một trong số đó, có bước sóng dài hơn so với ánh
sáng khả kiến, và do đó thường khơng nhìn thấy được bằng mắt người. Công
nghệ ảnh nhiệt sử dụng dải quang phổ bức xạ nhiệt này để tái tạo hình ảnh dưới
dải nhiệt mẫu.

Hình 1.1: Hình ảnh bước sóng [2]

4


Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên độ 0 tuyệt đối đều phát ra một lượng bức
xạ có thể phát hiện được. Nhiệt độ của vật thể càng cao thì càng phát ra nhiều bức
xạ. Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vật thể, camera ảnh nhiệt làm cho bức
xạ nhiệt vơ hình có thể nhìn thấy được ở dạng hình ảnh vùng nhiệt.
Chỗ có mức nhiệt cao nhất có hình ảnh màu trắng.
Mức nhiệt độ trung bình hiển thị bằng màu đỏ và vàng.
Phần có nhiệt độ thấp nhất biểu thị bằng màu đen.

Hình 1.2: Hình ảnh vật thể khi được tái tạo bằng hình ảnh nhiệt sẽ có dạng như

sau [2]
Ưu điểm vượt trội của camera ảnh nhiệt:
Nếu như với những camera thông thường thì việc tái tạo hình ảnh thường
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện sáng, khoảng cách, bụi, mưa có thể
làm ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh camera thu được. Thì Camera ảnh nhiệt
lại hồn tồn khơng bị ảnh hưởng bới các yêu tốt trên. Cụ thể, camera ảnh nhiệt
có thể tái tạo hình ảnh của vật thể không bị ảnh hưởng bởi điều kiện ánh sáng ánh sáng cực thấp hoặc thậm chí khơng có ánh sáng về dải nhiệt mẫu. Nhờ đó
camera ảnh nhiệt có thể đưa ra các phân tích chính xác hơn so với các camera
thông thường.
5


Mục đích:
Hàng loạt những ứng dụng được sinh ra từ đây chẳng hạn như (giám sát
nhiệt độ của các thiết bị, máy móc trong các trạm điện, nhà máy lọc hóa dầu,
giám sát cảnh báo cháy trong các kho, giám sát an ninh đường biên giới...v.v.),
và những ngày gần đây, một ứng dụng hết sức được quan tâm đó là giải pháp đo
nhiệt độ cơ thể bằng camera ảnh nhiệt nhằm hạn chế tiếp xúc, ngăn chặn lây lan
dịch bệnh Covid-19.
Nguyên lý hoạt động camera ảnh nhiệt
Camera ảnh nhiệt hoạt động dựa vào sự bức xạ quang phổ điện tử nằm
ngồi vùng mỏng của ánh sáng khả kiến (vơ hình với mắt người). Tất cả các vật
thể, thiết bị đều phát ra một bức xạ ra quang phổ này và camera nhiệt có thể bắt
được các bức xạ này tương tự như camera bình thường bắt chụp ánh sáng.
Độ phân giải thơng thường của các ống kính nhiệt trên camera nhiệt thấp
hơn rất nhiều trên các camera quang, độ phân giải chủ yếu chỉ là 160 x 120 hoặc
320 x 240 pixel.
Camera ảnh nhiệt được sử dụng cho cảnh báo cháy, nổ ở rừng cây, cây
xăng, khu quân đội, đường biên giới, bãi biển, cầu cảng, giàn khoan … với mức
độ sai số cho phép ±30C ～ ±50C. Những mã camera ảnh nhiệt này không phù

hợp để sử dụng cho nhu cầu đo thân nhiệt người trong y tế.
1.2. Một số ứng dụng của camera ảnh nhiệt
a. An ninh
Với khả năng[3] quan sát 24/7, trong mọi điều kiện thời tiết, camera ảnh
nhiệt mạng lại hiệu quả mạnh mẽ cho các hệ thống quan sát an ninh. Hệ thống
quan sát cố định cho đường biên, khu vực quan trọng: đặc khu an ninh, nhà máy,
kho bãi, cơ quan, ngân hàng, tòa nhà.v.v. Hệ thống quan sát di động bảo an cho
các khu vực, sự kiện ngoài trời một cách linh động. Đề phòng, phát hiện được
các mối nguy hại tiềm ẩn, làm chủ tình hình an ninh một cách bí mật và hiệu
quả.
6


Hình 1.3: Ứng dụng camera nhiệt trong theo dõi an ninh[23]
b. Phát hiện hỏa hoạn.
Sự dụng camera hồng ngoại [4] có thể theo dõi trên phạm vi lớn từ đó
phát hiện sớm hỏa hoạn để kịp thời xử lý. Khi đang diễn ra hỏa hoạn, camera
ảnh nhiệt vẫn có thể quan sát vị trí cháy trong điều kiện khói, đêm tối hoặc
sương mù. Với khả năng này camera ảnh nhiệt có thể sử dụng trong phịng
chống cháy rừng, cháy trên diện rộng.

Hình 1.4: Ứng dụng camera nhiệt trong theo dõi để kiểm soát hỏa hoạn[4]

7


c. Đo nhiệt độ cơ thể
Camera ảnh nhiệt[5] được sử dụng để giám sát các quá trình sản xuất, sử
dụng trong các hệ thống tự động hóa. Trong lĩnh vực y tế, camera ảnh nhiệt theo
dõi phát hiện du khách có bệnh: như phát hiện du khách bị cúm ở các sân bay,

cửa khẩu. Ngày nay, việc đo nhiệt độ từ xa ngày càng phát triển và được ưa
chuộng. Thông thường các cảm biến hồng ngoại được sử dụng, tuy nhiên dùng
cảm biến chỉ cho phép đo tại một số điểm. Khi cần có một cái nhìn tổng qt về
nhiệt độ của hệ thống thì camera ảnh nhiệt là lựa chọn tất yếu.

Hình 1.5: Đo thân nhiệt người tại sân bay bằng camera ảnh nhiệt[5]
d. Bảo trì thiết bị cơ khí và điện trước khi xảy ra hỏng hóc
Q nhiệt là hiện tượng [6] có thể xảy ra ở tất cả các thiết bị điện từ máy
phát, biến áp, đầu nối, cách điện, các loại khí cụ điện đóng cắt… Các lỗi này là
do quá dòng, quá áp, han rỉ, bụi bẩn, lắp đặt sai… có thể được sửa chữa, bảo trì
dễ dàng, nhưng nếu để lâu sẽ làm hỏng thiết bị có thể gây hỏng cho tồn hệ
thống. Ảnh nhiệt cho phép nhìn, phát hiện các bộ phận quá nhiệt dễ dàng, từ đó
có thể bảo trì kịp thời.
Các thiết bị cơ khí như động cơ điện, động cơ đốt trong, hộp số, băng
chuyền khi hoạt động sẽ sinh ra nhiệt do ma sát giữa các bộ phận. Ma sát sinh ra
sẽ lớn khi hệ thống bị kẹt, lỗi, đồng thời ma sát lớn sẽ làm giảm tuổi thọ của
thiết bị. Camera hồng ngoại cho tìm ra vị trí có ma sát lớn, từ đó có thể phát hiện
lỗi, bảo trì thiết bị trước khi thiết bị hỏng.Ví dụ trong động cơ điện, ổ bi sẽ tạo ra

8


nhiều nhiệt hơn nếu nó q chặt, thiếu bơi trơn hoặc đôi khi quá bôi trơn. Điện
trở của động cơ cũng sinh ra nhiệt. Lớp cách điện sẽ bị hỏng nếu động cơ quá
nóng. Động cơ làm việc ở nhiệt độ cao hơn 10oC so với thiết kế thì tuổi thọ của
nó sẽ giảm.

Hình 1.6: Ứng dụng camera nhiệt trong sửa chữa máy móc[6]
e, Camera nhiệt kiểm tra, sửa chữa được linh kiện điện tử.
Các mẫu linh kiện [7] điện tử có kích thước nhỏ và độ hồn chỉnh cao ,

tuy nhiên, chính vì có kích thước nhỏ mà trong q trình vận hành khơng thể
tránh khỏi được các vấn đề chập, cháy dẫn đến hỏng hóc.
Có rất nhiều cách để kiểm tra mẫu linh kiện điện tử, có thể kể đến như: sử
dụng kính lúp, sử dụng kính hiển vi ,… và một trong những cách mà bạn không
cần tháo rời các chi tiết trong linh kiện mà vẫn có thể kiểm tra được đó chính là
sử dụng Camera nhiệt.

9


Hình 1.7: Camera nhiệt dùng để kiểm tra, sửa chữa linh kiện điện tử
f. Thực thi pháp luật
Camera hồng ngoại[8] cho phép phát hiện các hoạt động phạm pháp
thường được thực hiện vào ban đêm. Ví dụ như bn lậu, khai thác lậu tài
nguyên.

Hình 1.8: Ứng dụng trong thực thi pháp luật[8]

10


g. Hoạt động tìm kiếm cứu hộ, cứu nạn
Tìm kiếm người mất tích hoặc bị nạn vào ban đêm đặc biệt với trường
hợp mất tích trong rừng, trên biển.
h, Trong y học
Camera nhiệt [9] được sử dụng rộng rãi trong bệnh viện, phịng khám. Ảnh chụp
hồng ngoại trên màn hình màu của máy sẽ hé lộ tình trạng của mạch máu, các
dây thần kinh hoặc những vẫn đề sức khỏe khác. Camera nhiệt được coi là trợ
thủ đắc lực giúp đội ngũ y bác sĩ phát hiện bệnh, mầm mống gây ra bệnh trên cơ
thể người nhanh và chính xác để sớm đưa ra những phác đồ điều trị tốt nhất.

Đặc biệt trong những đợt dịch bệnh bùng phát, sử dụng camera nhiệt sẽ giúp
phát hiện ra những người có thân nhiệt, biểu hiện bất thường để sớm cách ly và
khơng xảy ra tình trạng lây lan cộng đồng

Hình 1.9: Ảnh nhiệt chụp lại các vị trí ở cơ thể người[10]
11


i. Kiểm tra các cơng trình xây dựng
Camera hồng ngoại[11] phát hiện nhiệt, và có thể chỉ ra nhiệt độ của một
bức tường. Một bức tường ẩm ướt sẽ có nhiệt độ lạnh hơn so với bức tường
xung quanh. Khi dùng camera hồng ngoại xác định rò rỉ nước các vật thể nóng
có màu đỏ hoặc cam cịn các vật thể lạnh có màu xanh hoặc tím.

Hình 1.10: Phát hiện nước thấm bằng camera nhiệt[11]
Kiểm tra các cơng trình xây dựng[12] - Thông qua ảnh nhiệt của tường,
mái, để phát hiện rị khí, hiện tượng thấm nước, rị nước…
Ví dụ: nếu có nước đọng trong tường hoặc trần nhà, thì khu vực thấm
nước sẽ có nhiệt độ thấp hơn các khu vực khác.
k. Ứng dụng của camera ảnh nhiệt trong việc kiểm tra, bảo dưỡng
thiết bị điện trong tủ điện
Phát hiện[13] sự thay đổi nhiệt bất thường của thiết bị điện trong quá trình
hoạt động. Phương pháp chụp nhiệt bằng camera ảnh nhiệt là phương pháp
nhanh nhất và an toàn nhất giúp phát hiện sớm các vấn đề về điện, cơ khí và các
nguyên nhân khác đối với các thiết bị đang vận hành.

12


Khi các bộ phận trong hệ thống điện bắt đầu có sự cố, chúng sẽ cho ta một

số tín hiệu sớm thơng qua dấu hiệu nhiệt. Tín hiệu nhiệt này có thể dễ dàng phát
hiện được thơng qua camera ảnh nhiệt giúp người sử dụng phát hiện sự cố ở giai
đoạn rất sớm, có thời gian chuẩn bị lên kế hoạch, sửa chữa hoặc thay thế trước
khi sự cố xảy ra.

.
Hình 1.11: Camera nhiệt kiểm tra thiết bị điện có dấu hiệu bất thường
về nhiệt[13]
l. Ứng dụng trong phát hiện triệu chứng gây bênh trên cơ thể vật nuôi
Tự động hóa q trình đo các thơng số sinh lý trên cơ thể vật nuôi đã trở
nên rất quan trọng cho các nghiên cứu lâm sàng trên vật ni đó, đồng thời kết
quả đo đạc cũng giúp cho người chăn nuôi biết chính xác và kịp thời tình trạng
sức khỏe vật nuôi để kịp thời đưa ra các giải pháp ngăn chặn dịch bệnh. Trong
các thông số sinh lý đo được trên cơ thể thì thân nhiệt vật ni tưởng trừng rất
dễ đo được. Tuy nhiên trên thực tế khi đo thân nhiệt ở một số động vật hung dữ

13


hay động vật được che phủ bởi phần lớn lớp sừng dày thì quá trình đo sẽ gặp
phải rất nhiều trở ngại. Để đo được thân nhiệt vật nuôi chúng ta thường có 2 giải
pháp là (1). đo bằng phương pháp trực tiếp đưa thiết bị tiếp xúc với bộ phận cơ
thể vật nuôi, và (2) đo bằng phương pháp đo không tiếp xúc thông qua sử dụng
cảm biến đo nhiệt từ xa qua bức xạ nhiệt. Ngoài ra, tùy thuộc vào lồi vật ni,
vị trí cần đo, giải nhiệt độ cần đo, và độ chính xác phép đo mà chúng ta có thể
chọn loại cảm biến như cặp nhiệt điện, điện trở nhiệt hay cảm biến nhiệt loại
bức xạ sao cho phù hợp.
1.2.1. Cơ chế sinh nhiệt trên cơ thể vật ni
Thân nhiệt phản ánh[14] rất nhiều đặc tính sinh lý, sinh hóa của cơ thể vật
ni (như dinh dưỡng cơ thể, vật ni no hay đói, mức độ hoạt động (chạy,

nhảy,…), vật ni có bị kích động khơng, hay đơn giản vật ni có bị stress hay
khơng). Mỗi khi các đặc tính sinh lý, sinh hóa trên thay đổi, cũng làm nhiệt độ
thân nhiệt của vật nuôi biến đổi. Vậy cơ chế sinh nhiệt trên cơ thể sống hoạt
động như thế nào? Khi nắm được bản chất của việc sinh nhiệt trên cơ thể sống ở
các loài khác nhau, hay đơn giản ở các vị trí khác nhau trên cơ thể sẽ giúp chúng
ta tạo ra những bộ đo thân nhiệt phù hợp, có độ chính xác cao.
Theo nhiều nghiên cứu lâm sàng thì cho thấy thân nhiệt ở một số loại
động vật có vú hay gia cầm biến đổi trong hai q trình chính sau: Thân nhiệt sẽ
thay đổi rất lớn tùy thuộc vào sự hoạt động của một số bộ phận chính trên cơ thể
như não, tim, gan thận,… Trong đó, khi hoạt động bình thường, các bộ phận
chính của cơ thể này có thể sinh ra lên đến 60% lượng nhiệt của toàn cơ thể.
Quá trình biến đổi thân nhiệt thứ hai đó là kết quả của quá trình bù trừ giữa sự
sinh nhiệt bởi hoạt động của các múi cơ trên cơ thể và sự mất nhiệt ở các bộ
phận cơ thể khác. Ở đây có thể dễ dàng thấy thơng qua dịng máu lưu thông,
nhiệt độ cơ thể sẽ mất đi thông qua dẫn, bức xạ, đối lưu hay bay hơi thông qua
các vết thương. Do đó thân nhiệt sẽ biến đổi rất lớn phụ thuộc vào các thơng số
sinh lý, sinh hóa bên trong cơ thể và bên ngồi mơi trường sống tác động lên cơ
14


thể đó. Dựa vào ngun lý này thì một số bộ phận gây tổn hao nhiệt nhiều nhất
trên cơ thể gia súc gia cầm có thể kể như là mũi, tai, da, chân, lớp vảy, sừng,….
Ngoài ra các trạng thái đặc biệt của cơ thể như trong quá trình động dục, mang
thai, hay thời gian đầu sau đẻ cũng làm tăng thân nhiệt rõ rệt . Thân nhiệt vật
nuôi cũng có thể biến đổi rõ rệt do các q trình hơ hấp, tiêu hóa hay và cường
độ vận động của chúng. Theo kết quả nghiên cứu , khi bị nhiễm bệnh hoặc bị
thương, cơ thể vật ni thường có thân nhiệt cao và có thể xuất hiện một số
đốm, vệt hoặc đám đỏ bất thường trên cơ thể. Ví dụ như những bệnh đỏ ở lợn
gồm Dịch tả lợn, Tụ huyết trùng, Phó thương hàn lợn và Đóng dấu lợn.
a,Chuẩn đốn stress ở lợn

Việc bị stress ở lợn ni ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng và phát
triển của chúng và ảnh hưởng đến chất lượng thịt của chúng. Việc phát hiện sớm
strees ở lợn giúp điều chỉnh chế độ chăm sóc cho chúng. Trong nhóm nghiên cứu
bằng việc đo nhiệt độ trên đầu lợn, các tác giả [15] đã chứng tỏ rằng chúng có mối
tương quan với sự tập trung của hooc môn nội tiết tố cortisol[16] và hooc-mon này
được tiết ra từ tuyến thượng thận để phản ứng lại stress ở vật ni.

Hình 1.12: Hình ảnh nhiệt của đầu lợn tăng khi bị stress[15]

15


Ưu điểm:thu thập dữ liệu nhanh, tỉ lệ chính xác cao, phát hiện sớm nhiệt
độ tăng bất thường ở cá thể lợn giúp điều chỉnh chế độ chăm sóc cho chúng,đưa
ra pháp độ điều trị kịp thời làm giảm tỉ lệ lây nhiễm và tử vong ở lợn.
Nhược điểm: Khi vật nuôi di chuyển ra xa sẽ làm giảm mạnh độ chính
xác của phép đo. Nguồn pin có thời lượng sử dụng nhất định, cần kiểm tra và bổ
sung kịp thời để đảm bảo khả năng vận hành và không bị gián đoạn trong q
trình sử dụng.
Cần có hệ thống xử lý và người có trình độ chun mơn cao để xử lý nên
chỉ áp dụng ở trang trại với các cán bộ có trình độ
b, Phát hiện sớm tử vong do thay đổi thân nhiệt ở lợn con sau sinh
Lợn con sau[17] khi sinh thường có nguy cơ bị tử vong cao việc phát hiện
sớm các nguy cơ dẫn đến tử vong là cần thiết để sớm có biện pháp can thiệp hỗ
trợ cho lợn con nhằm giảm tỉ lệ tử vong ở lợn con. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng
ảnh nhiệt như một cơng cụ để chuẩn đốn sớm việc hạ nhiệt ở lợn con. Bằng
việc xác định nhiệt độ ở các vị trí khác nhau trên cơ thể lợn con để làm căn cứ
để phân tích.

Hình 1.13 : 1 = cơ sở của tai trái (BEAR_L); 2 = cơ sở của bên phải tai

(BEAR_R) ;3 = chóp tai trái (TEAR_L); 4 = chóp tai phải (TEAR_R); 5 = mắt
trái hoặc mắt phải (EYE_O);6=nhiệt độ trung bình từ đầu đến mông
(AVCRL)[17].

16


Dựa vào số liệu thu thập được nhóm nghiên cứu nhận thấy tỉ lệ tử vong
khá lớn( từ 18-35%) được ghi nhận liên quan đến việc hạ thân nhiệt trong đó có
đến 50 -60% lợn con tử vong trong vịng 48 giờ sau sinh.
Lợn con có biểu hiện run rẩy có tỉ lệ tử vong lên đến 34%, nhiệt độ giữa lợn
con khơng có biểu hiện run rẩy và khơng có biểu hiện run rẩy có sự khác biệt.
Ưu điểm:thu thập dữ liệu nhanh, tỉ lệ chính xác cao, phát hiện sớm nhiệt
độ tăng bất thường ở cá thể lợn giúp điều chỉnh chế độ chăm sóc cho chúng,đưa
ra pháp đồ điệu trị kịp thời làm giảm tỉ lệ lây nhiễm và tử vong ở lợn.
Nhược điểm: Khi vật nuôi di chuyển ra xa sẽ làm giảm mạnh độ chính
xác của phép đo ,do lợn mới sinh khá nhỏ và số lượng nhiều nên dễ bị che khuất
bởi lợn mẹ hoặc các con lơn khác dẫn đến khơng kiểm sốt được tồn bộ.
Nguồn pin có thời lượng sử dụng nhất định, cần kiểm tra và bổ sung kịp
thời để đảm bảo khả năng vận hành và không bị gián đoạn trong q trình sử
dụng.
Cần có hệ thống xử lý và người có trình độ chun mơn cao để xử lý nên
chỉ áp dụng ở trang trại với các cán bộ có trình độ
c ,Ứng dụng ảnh nhiệt để xác định và dự báo sớm bệnh dịch tả lợn cổ
điển(CSFV)
Bệnh dịch tả[18] lợn cổ điển có tên tiếng Anh là Classical swine fever Đây là một trong những căn bệnh được đánh giá là gây thiệt hại nặng nề cho
ngành chăn nuôi lợn trên thế giới. Bệnh do virus RNA[19] gây ra, chính phủ
một số nước quản lý rất gắt gao, áp dụng các chính sách kiểm sốt chặt chẽ, bao
gồm những quy định về việc bắt buộc tiêm vaccine cho lợn, giết mổ và tiêu hủy
những con bị nhiễm dịch tả lợn cổ điển.

Dịch tả lợn bùng phát rất nhanh chóng, rất khó kiểm sốt, thời gian ủ bệnh từ
5 - 7 ngày, tỷ lệ chết từ 80 - 100% gây tổn thất lớn cho các hộ chăn ni.
Nhóm nghiên cứu đã cấy vi mạch vào các vị trí khác nhau trên cơ thể lợn,
sau đó họ đã tiêm các chủng vi rút (CSFV) gây bệnh sốt cổ điển trên lợn để thu
17