vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1817-7204-2025-63-1-68-79vestiag-787Research ArticleМЕХАНІЗАЦЫЯ І ЭНЕРГЕТЫКАMECHANIZATION AND POWER ENGINEERINGТехнология и средства для бесконтактной идентификации мастита коров термографическим методом в условиях поточного производства молокаTechnology and tools for contactless identification of cow mastitis by thermographic method under conditions of flow-line milk productionhttps://orcid.org/0000-0003-0169-4983РакевичЮ. А.RakevichYu. A.

Ракевич Юрий Александрович – научный сотрудник лаборатории научного обеспечения испытаний и информационно-технических технологий

 

Yury A. Rakevich – Researcher of the Laboratory of Scientific Support for Testing and Information Technology

Knorin Str. 1, 220049, Minsk

rakevich.1991@mail.ruНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйстваScientific and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Agricultural Mecha nization2025280120256316879Copyright © Ракевич Ю.А., 20252025Ракевич Ю.А.Rakevich Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/787

Представлено перспективное направление развития оптико-электронных методов и средств для контроля за состоянием молочной железы дойной коровы. Разработана схема к определению технических параметров средства относительно теплового поля молочной железы коровы. Теоретически и экспериментально определены технические параметры средства для бесконтактной идентификации мастита коров термографическим методом в условиях поточного производства молока. Угол обзора объектива технического средства в горизонтальной плоскости  αгор= 33 град, в вертикальной плоскости  αверт =  24 град; фокусное расстояние  f = 0,0075 м; зона обзора вымени в горизонтальной плоскости  Sгор = 0,57 м, в вертикальной плоскости Sверт = 0,42 м; минимальный элемент разрешения вымени в горизонтальной плоскости  Δгор = 0,0037 м, в вертикальной плоскости  Δверт = 0,0047 м; рациональное расстояние от объектива технического средства до вымени  L = 1 м; рациональное расстояние от объектива технического средства до пола  H = 1 м. Определены четыре группы животных в заданных температурных условиях: здоровая  – животные с отрицательным тестом по кенотесту (–) в диапазоне температур  [34,6 ºС < Тmax< 36,8 ºС]; сомнительная – с сомнительным тестом по кенотесту (+) в диапазоне температур  [36,8 ºС < Тmax< 38 ºС]; субклиническая – с субклинической стадией мастита по кенотесту (++) в диапазоне температур [38 ºС < Тmax < 39 ºС] и клиническая – с выраженной стадией мастита по экспресc-тесту (+++) в диапазоне температур [39 ºС < Тmax < 40,5 ºС]. Представлена конструктивно-технологическая схема включения термографического метода диагностики мастита в поточную линию доения коров, дана системная оценка методов диагностики мастита.

A promising trend for development of optical-electronic methods and technical means for monitoring the condition of the mammary gland of a dairy cow is presented. A layout has been developed for determining the technical parameters of the tool relative to the thermal field of the cow’s mammary gland. The technical parameters of the tool for contactless identification of cow mastitis using the thermographic method in the conditions of continuous milk production were determined theoretically and experimentally. The viewing angle of the lens of the technical tool in the horizontal plane is αhor = 33 degrees, in the vertical plane  αvert = 24 degrees; focal length  f = 0.0075 m; udder viewing area in the horizontal plane Shor = 0.57 m, in the vertical plane Svert = 0.42 m; minimum element of udder resolution in the horizontal plane  Δhor = 0.0037 m, in the vertical plane  Δvert = 0.0047 m; the rational distance from the lens of the technical tool to the udder is L = 1 m; rational distance from the lens of the technical tool to the floor is H = 1 m; four groups of animals were identified under given temperature conditions: healthy  – animals with a negative kenotest result (–) in the temperature range of [34.6 ºС <Tmax < 36.8 ºС]; intermediate – with an intermediate kenotest result (+) in the temperature range of [36.8 ºС < Тmax < 38 ºС]; subclinical – with a subclinical stage of mastitis according to kenotest (++) in the temperature range of [38 ºС < Тmax< 39 ºС], and clinical – with a pronounced stage of mastitis according to rapid test (+++) in the temperature range of [39 ºС < Тmax < 40.5 ºС]. A design and technological layout for incorporating the thermographic method for diagnosing mastitis into a production line for milking cows is presented, and a systematic assessment of methods for diagnosing mastitis is given.

маститидентификациямолочная железасхемаметодтестоценкамолокотемператураmastitisidentificationmammarylayoutmethodtestassessmentmilktemperatureРабота выполнялась при поддержке фонда фундаментальных исследований в рамках Го сударственной программы научных исследований «Цифровые и космические технологии, безопасность человека, общества и государства» на 2021–2025 гг., задание 1.3.4. «Робастное интеллектуальное управление в мехатронных технических и биотехнических системах» по теме «Разработка алгоритма статистической обработки инфракрасных изображений вымени коров для диагностики мастита, включая возможности нейросетевых систем».The study was carried out with the support of the Fundamental Research Fund within the framework of the State Public Research Institute “Digital and Space Technologies, Human, Social and State Security” for 2021–2025, task 1.3.4. “Robust intelligent control in mechatronic technical and biotechnical systems” on the topic “Development of an algorithm for statistical processing of infrared images of the udder of cows for the diagnosis of mastitis, including the capabilities of neural network systems”.ReferencesКирсанов, В. В. Разработка автоматизированного и роботизированного комплекса машин и оборудования с интеллектуальными цифровыми технологиями для развития молочного животноводства / В. В. Кирсанов, Ю. А. Цой, Д. Ю. Павкин // Техника и технологии в животноводстве. – 2022. – № 2 (46). – С. 24–31. https://doi.org/10.51794/27132064-2022-2-24Kirsanov V. V., Tsoi Yu. A., Pavkin D. Yu. Design of automated and robotic machines’ complex and intelligent digital technologies’ equipment for dairy farming development. Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve = Machinery and Technologies in Livestock, 2022, no. 2 (46), pp. 24–31 (in Russian). https://doi.org/10.51794/27132064-2022-2-24Юрочка, C. C. Разработка методов определения биометрических и температурных параметров вымени лактирующих животных на основе оптических технологий: дис. … канд. техн. наук: 05.20.01 / Юрочка Сергей Сергеевич; Федер. науч. агроинженер. центр ВИМ. – М., 2022. – 170 л.Yurochka S. S. Development of methods for determination of biometric and temperature parameters of udder of lactating animals on the basis of optical technologies. Moscow, 2022. 170 p. (in Russian).Казакевич, П. П. Технологическая концепция «умной» молочной фермы / П. П. Казакевич, В. Н. Тимошенко, А. А. Музыка. – Жодино: Науч.-практ. центр НАН Беларуси по животноводству, 2021. – 245 с.Kazakevich P. P., Timoshenko V. N., Muzyka A. A. Technological concept of a “smart” dairy farm. Zhodino, Scientific and Practical Center for Animal Husbandry of the National Academy of Sciences of Belarus, 2021. 245 p. (in Russian).Передня, В. И. Приоритетные направления по созданию «умной» молочной фермы / В. И. Передня, Н. Г. Бакач, Ю. А. Цой // Техническое и кадровое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: материалы Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 24–25 окт. 2019 г.: в 2 ч. / Белорус. гос. аграр. техн. ун-т; редкол.: И. Н. Шило (науч. ред.) [и др.] – Минск, 2019. – Ч. 1. – С. 31–39.Perednya V. I., Bakach N. G., Tsoi Yu. A. Priority directions for creating a “smart” dairy farm. Tekhnicheskoe i kadrovoe obespechenie innovatsionnykh tekhnologii v sel’skom khozyaistve: materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Minsk, 24–25 oktyabrya 2019 g. [Technical and personnel support of innovative technologies in agriculture: proceedings of the International scientific and practical conference, Minsk, October 24–25, 2019]. Minsk, 2019, pt. 1, pp. 31– 39 (in Russian).Бакач, Н. Г. Экспериментальные исследования дистанционного устройства биометрической идентификации предмаститного состояния вымени коров дойного стада / Н. Г. Бакач, Е. Л. Жилич, Ю. Н. Рогальская // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусi. Серыя аграрных навук. – 2024. – Т. 62, № 2. – С. 156–167. https://doi.org/10.29235/1817-7204-2024-62-2-156-167Bakach N. G., Zhilich E. L., Rogalskaya Yu. N. Experimental studies of a remote device for biometric identification of the pre-mastitis state of the udder of dairy cows. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya agrarnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2024, vol. 62, no. 2, pp. 156–167 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1817-7204-2024-62-2-156-167Ракевич, Ю. А. Использование инфракрасной термографии для выявления мастита коров / Ю. А. Ракевич // Агропанорама. – 2020. – № 5 (141). – С. 19–22.Rakevich Yu. A. Use of infrared thermography for detection of cow mastitis. Agropanorama, 2020, no. 5, pp. 19–22 (in Russian).Ракевич, Ю. А. Использование метода термографии для оценки здоровья животных / Ю. А. Ракевич, И. И. Гируцкий // Техника и технологии в животноводстве. – 2023. – № 1 (49). – С. 27–34. https://doi.org/10.22314/271320642023-1-27Rakevich Yu. A., Girutsky I. I. Using the thermography method for animals’ health to assess. Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve = Machinery and Technologies in Livestock, 2023, no. 1 (49), pp. 27–34 (in Russian). https://doi.org/10.22314/27132064-2023-1-27Ракевич, Ю. А. Cпособ определения мастита дойных коров на основе разности максимальных температур по четвертям вымени / Ю. А. Ракевич // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. – 2023. – № 3. – С. 186–189.Rakevich Yu. A. Method of determining milking cow mastitis on the basis of difference in maximal temperatures in udder quarters. Vestnik Belorusskoi gosudarstvennoi sel’skokhozyaistvennoi akademii = Bulletin of the Belarussian State Agricultural Academy, 2023, no. 3, pp. 186–189 (in Russian).Гируцкий, И. И. Анализ инфракрасного изображения вымени коров / И. И. Гируцкий, В. И. Передня, Ю. А. Ракевич // Агропанорама. – 2018. – № 6 (130). – С. 9–12.Girutskii I. I., Perednya V. I., Rakevich Yu. A. Analysis of infrared image of cow udder. Agropanorama, 2018, no. 6, pp. 9–12 (in Russian).Гируцкий, И. И. Статистический алгоритм обработки термографических снимков вымени коровы для диагностики мастита с использованием критерия Байеса / И. И. Гируцкий, А. Г. Сеньков, Ю. А. Ракевич // Системный анализ и прикладная информатика. – 2023. – № 1. – С. 42–46. https://doi.org/10.21122/2309-4923-2023-1-42-46Hirutsky I. I., Senkov A. G., Rakevich Y. A. Statistical bayesian algorithm for processing thermographic images of the cow udder for diagnosing mastitis. Sistemnyi analiz i prikladnaya informatika = System Analysis and Applied Information Science, 2023, no. 1, pp. 42–46 (in Russian). https://doi.org/10.21122/2309-4923-2023-1-42-46Методика диагностики доильного оборудования и коров по термографическому снимку вымени / И. И. Гируцкий, Ю. А. Ракевич, Е. Т. Ербаев [и др.] // Журнал науки и образования (Казахстан). – 2022. – № 4–3 (69). – С. 50–61. https://doi.org/10.52578/2305-9397-2022-4-3-50-62Hirutski I. I., Rakevich Y. А., Yerbayev E. T., Kuptleuova K. T., Lelesh N. V., Utemisova N. E. Methods of diagnostics of milking equipment and cows by thermographic image of the udder. Nauka i obrazovanie = Science and Education, 2022, no. 4-3(69), pp. 50–61 (in Russian). https://doi.org/10.52578/2305-9397-2022-4-3-50-62Гируцкий, И. И. Экспериментальные исследования термографического метода диагностики мастита дойных коров / И. И. Гируцкий, Ю. А. Ракевич, А. Г. Сеньков // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межведомств. темат. сб. / Науч.-практ. центр НАН Беларуси по механизации сел. хоз-ва. – Минск, 2020. – Вып. 54. – С. 198–203.Girutsky I. I., Rakevich Yu. A., Senkov A. G. Experimental studies of thermographic method of diagnostics of mastitis in dairy cows. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaistva: mezhvedomstvennyi tematicheskii sbornik = Mechanization and Electrification of Agriculture: interdepartmental thematic collection. Minsk, 2020, iss. 54, pp. 198–203 (in Russian).Ракевич, Ю. А. Физиологическая оценка работы доильного аппарата методом термографии молочной железы лактирующих коров / Ю. А. Ракевич // Зоотехническая наука Беларуси: сб. науч. тр. / Науч.-практ. центр НАН Беларуси по животноводству. – Жодино, 2023. – Т. 58, ч. 2: Технология кормов и кормления, продуктивность. Технология производства, зоогигиена, содержание. – С. 221–227.Rakevich Y. A. Physiological assessment of milking machine performance based on thermography of mammary gland of lactating cows. Zootekhnicheskaya nauka Belarusi: sbornik nauchnykh trudov = Zootechnical Science of Belarus Belarus: collection of scientific papers. Zhodino, 2023, vol. 58, pt. 2, pp. 221–227 (in Russian).Гируцкий, И. И. Обоснование применения термографического метода диагностики мастита дойных коров в компьютеризированной системе управления стадом / И. И. Гируцкий, Ю. А. Ракевич // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межведомств. темат. сб. / Науч.-практ. центр НАН Беларуси по механизации сел. хоз-ва. – Минск, 2020. – Вып. 54. – С. 216–220.Girutsky I. I., Rakevich Y. A. Substantiation of application of thermagraphic method for diagnosing mastitis of milk cows in a computerized herd management system. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaistva: mezhvedomstvennyi tematicheskii sbornik = Mechanization and Electrification of Agriculture: interdepartmental thematic collection. Minsk, 2020, iss. 54, pp. 216–220 (in Russian).Гируцкий, И. И. Совершенствование доильных аппаратов для щадящего доения коров и средства их диагностики / И. И. Гируцкий, Ю. А. Ракевич, В. К. Клыбик // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межведомств. темат. сб. / Науч.-практ. центр НАН Беларуси по механизации сел. хоз-ва. – Минск, 2023. – Вып. 56. – С. 261–266.Girutsky I. I., Rakevich Yu. A., Klybik V. K. Improvement of milking machines for gentle milking of cows and means of their diagnostics. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaistva: mezhvedomstvennyi tematicheskii sbornik = Mechanization and Electrification of Agriculture: interdepartmental thematic collection. Minsk, 2023, iss. 56, pp. 261–266 (in Russian).Гируцкий, И. И. Перспективы развития средств механизации и автоматизации доильного оборудования / И. И. Гируцкий, В. И. Передня, Ю. А. Ракевич // Инновационные ресурсосберегающие технологии для производства Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2025, vol. 63, no. 1, биобезопасных комбикормов и конкурентоспособного молока: материалы акад. чтений, посвящ. 60-летию науч. деятельности и 85-летию со дня рождения д-ра техн. наук, проф. Владимира Ивановича Передни / Науч.-практ. центр НАН Беларуси по механизации сел. хоз-ва. – Минск, 2018. – C. 91–96.Girutskii I. I., Perednya V. I., Rakevich Yu. A. Prospects for the development of means of mechanization and automation of down equipment. Innovatsionnye resursosberegayushchie tekhnologii dlya proizvodstva biobezopasnykh kombikormov i konkurentosposobnogo moloka: materialy akademicheskikh chtenii, posvyashchennykh 60-letiyu nauchnoi deyatel’nosti i 85-letiyu so dnya rozhdeniya doktora tekhnicheskikh nauk, professora Vladimira Ivanovicha Peredni [Innovative resource-saving technologies for the production of biosafe mixed fodder and competitive milk: proceedings of academic readings, devoted to the 60th anniversary of scientific activity and 85th anniversary of the birth of Dr. of Technical Sciences, Prof. Vladimir Ivanovich Perednya]. Minsk, 2018, pp. 91–96 (in Russian).Ракевич, Ю. А. Выбор конструктивно-технологической схемы термографирования вымени коров / Ю. А. Ракевич, И. И. Гируцкий, А. Г. Сеньков // Агропанорама. – 2023. – № 5 (159). – С. 7–13. https://doi.org/10.56619/2078-7138-2023-159-5-7-13Rakevich Yu. A., Girutskii I. I., Senkov A. G. Selection of a design and technological scheme for thermography of cow udders. Agropanorama, 2023, no. 5, pp. 7–13 (in Russian). https://doi.org/10.56619/2078-7138-2023-159-5-7-13Hirutski, I. I. Selection of the information parameter for the thermography method of diagnostics of dairy cows mastitis / I. I. Hirutski, Y. A. Rakevich, A. G. Stаnkov // Mechanization in Agriculture & Conserving of the Resources. – 2021. – Vol. 67, № 1. – Р. 14–18.Hirutski I. I., Rakevich Y. A., Stаnkov A. G. Selection of the information parameter for the thermography method of diagnostics of dairy cows mastitis. Mechanization in Agriculture & Conserving of the Resources, 2021, vol. 67, no. 1, pp. 14–18.Ракевич, Ю. А. Конструктивные решения применения термографии при диагностике мастита и оценке воздействия машинного доения на вымя дойной коровы / Ю. А. Ракевич // Научно-технический прогресс в сельско- хозяйственном производстве: материалы междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 95-летию со дня рождения акад. С. И. Назарова (Минск, 19–20 окт. 2023 г.) / НАН Беларуси, Науч.-практ. центр НАН Беларуси по механизации сел. хоз-ва. – Минск, 2023. – С. 182–187.Rakevich Yu. A. Construction solutions for the application of thermography in diagnostics of mastitis and assessment of impact of machine milking to the udder of a dairy cow. Nauchno-tekhnicheskii progress v sel’skokhozyaistvennom proizvodstve: materialy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii, posvyashchennoi 95-letiyu so dnya rozhdeniya akademika S. I. Nazarova (Minsk, 19–20 oktyabrya 2023 g.) [Scientific and technological progress in agricultural production: proceedings of the international scientific and technical conference dedicated to the 95th anniversary of the birth of Academician S. I. Nazarov (Minsk, October 19–20, 2023)]. Minsk, 2023, pp. 182–187 (in Russian).Гируцкий, И. И. Системная оценка средств диагностики мастита коров / И. И. Гируцкий, Ю. А. Ракевич // Техническое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве: сб. науч. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 23–24 нояб. 2023 г. / Белорус. гос. аграр. техн. ун-т; редкол.: В. П. Чеботарев (науч. ред.) [и др.]. – Минск, 2023. – С. 398–401.Girutskii I. I., Rakevich Yu. A. Systemic evaluation of cow mastitis diagnostic tools. Tekhnicheskoe obespechenie innovatsionnykh tekhnologii v sel’skom khozyaistve: sbornik nauchnykh statei Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Minsk, 23–24 noyabrya 2023 g. [Technical support of innovative technologies in agriculture: collection of scientific articles of the International scientific and practical conference, Minsk, 23–24 November 2023]. Minsk, 2023. pp. 398–401 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.