奶牛乳頭末端評分手機程序的使用效果評價

梁寶金，王建發

（黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江大慶163319）

奶牛乳房炎是由于物理損傷、化學刺激或感染等因素引起的乳房組織炎癥，可導致產奶量減少以及牛奶成分的改變，是奶牛養殖過程中最頑固的疾病之一[1-2]。據世界奶牛協會報道，全世界約有2.2 億頭奶牛，其中約有1/3 的奶?；加懈黝惾榉垦譡3]。我國奶牛臨床型乳房炎的平均發病率為33.41%，隱性乳房炎的陽性率為46.4%～85.7%[4-5]。

奶牛乳房炎病因復雜，絕大部分乳房炎是由病原菌侵入乳腺組織引起。奶牛乳導管是病原菌侵入乳腺的主要途徑[6]，定期進行奶牛乳頭末端評分意義重大[7]。但奶牛乳頭末端評分工作量過大，勞動強度較高[8]。為降低乳頭末端評分時的工作強度，本研究開發了一款奶牛乳頭末端評分的手機應用程序，該程序可進行奶牛乳頭末端評分及蹄皮炎診斷，另有體況評分及犢牛呼吸系統綜合征診斷功能尚處于完善階段。本研究旨在使用新開發的評分手機程序對奶牛乳頭末端進行評分并與肉眼評分所得結果對比，分析手機程序與肉眼評分之間的一致性，評價該手機程序的實用價值。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

2020 年7 月3 日至9 月20 日，在黑龍江省哈爾濱市某牛場選擇飼養管理條件相同，年齡、胎次不同的荷斯坦奶牛進行乳頭末端評分。該牧場為轉盤式擠奶廳，對奶廳中548 頭奶牛2 192 個乳頭分別進行肉眼及評分手機應用程序進行乳頭末端評分。

1.2 試驗方法

1.2.1 肉眼乳頭評分方法

3人一組，一人負責奶牛在擠奶臺中脫杯時，迅速采用紙巾或乳頭清洗杯擦拭奶牛乳頭末端，以減少乳頭上殘留乳汁及泥土等對乳頭評分的影響；一人負責評分，評分人員站立于擠奶臺中的奶牛身后，待擠奶機脫杯后，用手抵住乳頭根部，使乳頭孔朝向評分人員面部，觀察乳頭孔的開放程度及末端繭環的厚度進行評分；一人負責記錄評分結果。奶牛乳頭末端肉眼評分方法見圖1。

1.2.2 手機應用程序評分方法

2 人一組，在奶牛擠奶機脫杯后，一人負責擦拭乳頭，另一人負責評分及記錄。評分人員手持手機，另一只手持乳頭及蹄底圖像采集設備，將攝像頭對準清潔過的奶牛乳頭末端，觀察手機屏幕中的乳頭末端圖像進行評分。奶牛乳頭末端程序評分方法見圖2。

1.3 奶牛乳頭末端繭環厚度評分標準（見表1）

奶牛乳頭末端評分標準參考黑龍江省地方標準《泌乳奶牛乳頭健康狀況評價技術規范》[9]，具體內容見表1。

1.4 數據統計與分析

表1 奶牛乳頭末端繭環厚度評分標準Tab.1 Cocoon ring thickness scoring standard for teat end of dairy cows

為減少主觀性對評分結果造成的誤差，選取兩名經驗豐富的評估人員分別采用肉眼及手機評分應用程序對同一批奶牛進行乳頭末端評分。整理所得的兩組數據，分析手機程序及肉眼檢測方式之間的一致性，評估該程序的實用價值。

2 結果與分析

2.1 手機程序的模塊組成（見圖3）

由圖3 可知，基于安卓智能手機的奶牛乳頭末端評分及蹄皮炎診斷手機應用程序主要由登錄模塊、評分操作、操作說明、個人中心、關于我們、后臺終端組成。目前手機程序的總大小為12.2 MB，正在上架華為應用商店，安卓6.0 版本以上均可使用；軟件使用流暢度受手機系統流暢度的影響，安卓版本越高，使用越流暢。本試驗所使用手機為小米9，可完美運行該手機程序。

2.2 肉眼及手機程序評分結果（見圖4、表2、表3）

本試驗由兩名經驗豐富的評估人員（評估員1 和評估員2 簡稱E1 和E2）在擠奶機脫杯、奶牛乳頭進行清潔后，對奶廳中548頭泌乳奶牛進行乳頭末端評分。

由圖4 可知，兩名評估人員分別用肉眼和手機應用程序對2 192個乳頭進行乳頭末端評分，其中N表示贅乳，共26個。對于E1和E2，兩種方法所得分數3分和4分的評估相對一致，而在分數1分和2分的評估并不完全一致，E2評分結果中分數為1分的明顯高于E1。

由表2、表3可知，對548頭泌乳奶牛（2 166個乳頭，不計贅乳）進行手機程序乳頭末端評分及肉眼乳頭末端評分統計情況。

表2 評分員1兩種方法評分情況——整體水平Tab.2 Rater 1 scoring by two methods—Overall level 單位：個

1 2 3 4肉眼E1 1 1 027 17 0 0 2 257 661 2 0 3 2 1 176 6 4 0 0 1 16總計1 286 679 179 22

表3 評分員2兩種方法評分情況——整體水平Tab.3 Rater 2 scoring by two methods—Overall level 單位：個

1 2 3 4肉眼E2 1 1 242 8 1 0 2 166 511 3 0 3 0 1 207 5 4 0 0 0 22總計1 408 520 211 27

2.3 兩種乳頭末端評方法的一致性（見表4、表5）

由表4、表5可知，手機程序與肉眼兩種乳頭評分方式具有較好的一致性。

表4 兩種評分方法的一致性檢驗Tab.4 Consistency test of two scoring methods

表5 兩種評分方法的ICC組內相關系數檢驗Tab.5 ICC intraclass correlation coefficient test for two scoring methods

3 討論

若奶牛乳頭末端評分結果分數為3或4分的乳頭超過20%，或超過10%的乳頭評分為4分，說明該牧場的飼養管理出現問題[10]。本試驗結果顯示，評分員1 兩種方法的評分結果3分及4分的總和所占比例均低于10%，評分員2肉眼評分結果3分及4分占比總和所占比例為10.7%，使用手機程序評分3 分及4 分總和占比為11%，說明該牧場在奶牛乳頭健康管理方面非常成功。

評價手機程序的實用性，其評分速度也是評價其是否實用的關鍵。使用手機程序進行每個奶牛乳頭末端診斷需要6～10 s，肉眼進行每個乳頭末端診斷則需要4～16 s。目前，肉眼評分速度略領先于手機程序，網絡延遲、手機的運行內存、評分人員的經驗、攝像頭的對焦速度以及手機程序開發過程中服務器帶寬的大小等問題均可能影響手機程序評分速度[11]，后續可通過手機程序的更新提高其評分速度。

但肉眼乳頭評分方法也存在一些問題，如擠奶廳光線較弱時不易進行評分，對于乳頭皮膚顏色為黑色的奶牛不易評分；評分人員需不斷俯身觀察，勞動強度大；此外，奶?？赡軙谠u分工作進行時排糞排尿，既不安全也不衛生。利用手機程序進行乳頭評分時，不僅可以避免上述問題，還可以降低勞動強度；手機程序還具有圖像質量高、傳輸速度快、能夠自動記錄評分結果并將評分過程中圖像信息自動上傳至后臺終端等優點。但是，手機電量有限導致手機程序無法長時間地進行評分操作，在無網絡信號的環境下無法使用手機程序進行評分操作，后續在使用過程中需要不斷地改進和完善。

目前，國外牧場已經將人工智能技術廣泛應用于牧場管理的各個環節。物聯網及人工智能技術將成為智慧奶牛養殖業發展最關鍵的因素[12-13]。2021 年，Porter 等[14]已經開展了基于人工智能的奶牛乳頭末端自動評分的可行性研究。未來，關于物聯網及人工智能技術與奶牛乳頭末端評分結合的研究需不斷加強[15]。

4 結論

本研究設計并開發一款奶牛乳頭末端評分手機應用程序，使用該程序進行乳頭評分與肉眼評分方式一致性較好。該程序用于奶牛乳頭末端評分，具有操作簡單便攜、勞動強度低、安全性高、適合大范圍推廣和應用的優點。