Controlli sanitari automatici negli allevamenti lattiero-caseari con le termocamere FLIR

Le moderne fattorie assomigliano strutturalmente sempre più a fabbriche e diventano sempre più industrializzate. Oggi l'allevatore dedica meno tempo all'esecuzione di lavori manuali e più tempo al computer. In tali condizioni, sono indispensabili ottimi sistemi di monitoraggio automatico per garantire qualità e continuità. Un'azienda operante in questo settore è la Agricam, con sede a Linköping, in Svezia, che ha sviluppato un sistema di monitoraggio automatico per vacche da latte utilizzando termocamere FLIR.

"Un grosso problema delle attuali aziende di produzione lattiero-casearie è una malattia denominata mastite", spiega Ellinor Eineren, fondatrice di Agricam. "La mastite è un'infiammazione persistente delle mammelle nelle vacche da latte. Questa infezione della ghiandola mammaria, potenzialmente letale, è la malattia più comune tra le bovine da latte. Può essere trattata molto facilmente se diagnosticata in fase precoce. Normalmente, la bovina infetta viene semplicemente munta più spesso per svuotare la mammella ed evitare accumuli di latte, in cui si riproducono i batteri che causano l'infezione. Questo accorgimento consente al sistema di difesa naturale dell'animale di liberarsi del batterio intruso prima che la mastite diventi clinica".

Secondo Eineren, i tradizionali metodi di mungitura manuale facilitavano la diagnosi dello sviluppo della mastite. "Questa malattia può essere identificata dall'aumento di temperatura delle mammelle, causato da un incremento del flusso sanguigno, che è un indicatore comune dell'infiammazione. L'allevatore avrebbe una notevole esperienza pratica nel rilevare questi sintomi. In epoca moderna, non è così semplice, visto che la mungitura è spesso svolta da apposite macchine, anziché da mani umane".

Latte sprecato

Poiché nella maggior parte dei moderni allevamenti lattiero-caseari la mungitura non viene più eseguita manulamente, l'allevatore non è in grado di rilevare l'aumento di temperatura delle mammelle che segnala lo sviluppo della mastite. "Questo rappresenta un grosso problema per l'industria del latte. La mastite provoca dolore e disagio generale all'animale e deve essere trattata con antibiotici. La malattia non solo determina costi per le cure veterinarie. A causa delle severe regole europee, il latte deve essere scartato finché ogni residuo di antibiotico non sia stato smaltito dal corpo dell'animale".

Le stime divergono, ma è certo che i costi totali annui della mastite nelle vacche da latte per gli allevatori europei si aggira sulle decine di milioni. "Sono rimasta sconcertata nello scoprire che un tipico produttore di latte perde dai 20.000 ai 60.000 Euro l'anno a causa della mastite. È una notevole somma di denaro. Abbiamo quindi trovato una soluzione a questo problema: un sistema di rilevamento precoce automatico basato sulla tecnologia termografica."

Strumento di rilevamento delle infiammazioni

I veterinari di tutto il mondo utilizzano termocamere palmari per rilevare le infiammazioni degli animali domestici. Da cavalli e bovini a cani e gatti, le termocamere sono sempre più accettate dai professionisti della salute degli animali come strumento per la diagnosi di infiammazione e altri problemi sanitari. "Ma in quei casi deve essere presente un operatore umano per registrare manualmente le immagini e analizzare le informazioni termografiche. Per quanto ne so, non esiste sul mercato un sistema in grado di operare automaticamente".

Ecco perché Eineren e la società Agricam hanno sviluppato un sistema brevettato chiamato CaDDi, un'abbreviazione di Cattle Disease Diagnostics (Diagnostica Malattie Bestiame). "Abbiamo collaborato con la Termisk Systemteknik, il distributore di prodotti FLIR di Linköping, per testare la fattibilità di una tale apparecchiatura diagnostica. Per prima cosa, abbiamo verificato che le termocamere fossero in grado di rilevare la mastite registrando manualmente immagini termiche delle mammelle di mucca con una termocamera FLIR P660 e analizzando le immagini termiche risultanti in collaborazione con i veterinari dell'Istituto nazionale veterinario svedese".

Analisi automatica con algoritmi avanzati

"Il passo successivo è stato realizzare un sistema che potesse operare in modo automatico", continua Eineren. "Ma il progetto era più facile a dirsi che a farsi. Non tutte le zone calde dell'immagine termica indicano un'infiammazione. Le temperature corporee degli animali subiscono normali fluttuazioni e inoltre vi sono molte sottili differenze tra i modelli termici dei singoli animali. Ci occorrevano quindi analisi avanzate per evitare allarmi indesiderati. Per questi aspetti abbiamo largamente beneficiato dell'esperienza del nostro partner Termisk Systemteknik".

"In Termisk Systemteknik vantiamo oltre trent'anni di esperienza in ogni tipo di analisi di immagini, compresa l'analisi di immagini termiche", afferma Stefan Sjökvist, CEO di Termisk Systemteknik. "Ma questa specifica applicazione ha comunque rappresentato una sfida complicata, perché dovevamo tener conto delle particolari proprietà termiche di ciascun singolo animale, se volevamo ottenere risultati accurati".

Termocamera FLIR A310

Sjökvist e i suoi colleghi hanno installato due termocamere FLIR A310 in robuste custodie impermeabili sui lati della mungitrice in una fattoria lattiero-casearia nei pressi di Linköping. "Con una sensibilità termica di 50 mK e una risoluzione di 320 x 240 pixel, le termocamere FLIR A310 ci hanno fornito esattamente il tipo di immagini dettagliate e i dati termici di cui avevamo bisogno per questa applicazione", spiega Sjökvist.

Queste due termocamere FLIR A310 hanno registrato le immagini termiche delle mammelle di vacche da latte per un periodo di sei mesi. Utilizzando il sistema di identificazione con collari RIFD che fa parte della mungitrice automatica, è stato creato un database di immagini termiche per ogni singolo capo. "Sfruttando il database, il software determina i normali modelli termici di ciascun singolo animale. Confrontando ogni nuova lettura con i dati già registrati, ora il sistema può rilevare con precisione il tipo di anomalie termiche che segnalano l'insorgenza della mastite. L'accuratezza della funzione di auto-apprendimento di questo sistema migliorerà man mano che il database si arricchisce".

Rilevamento di altri problemi di salute

Sjökvist conferma che è stato pianificato di estendere il sistema al rilevamento di altri problemi di salute. "La tecnologia dovrebbe essere in grado di rilevare un ampio spettro di problemi sanitari, come altri tipi di infiammazione, danni ai nervi, disturbi o lesioni a livello scheletrico, anche prima che gli animali presentino sintomi clinici". Eineren concorda. "Il prodotto che attualmente commercializziamo è CaDDi Mastitis, ma in futuro saranno sviluppati moduli per altre malattie e per altri animali. Lavoriamo a stretto contatto con i veterinari dell'Istituto nazionale veterinario svedese per verificare l'accuratezza di tutti i nostri moduli presenti e futuri".

Confronto tra i fornitori di tecnologie termografiche

"Nella fase iniziale di sviluppo del progetto, abbiamo confrontato vari prodotti termografici oggi disponibili sul mercato, ma abbiamo presto scoperto che non esiste un fornitore di tecnologie termografiche in grado di offrire soluzioni con lo stesso livello di prestazioni e di convenienza economica delle soluzioni termografiche di FLIR Systems".