Đàn gia súc không xếp hàng chờ được đếm. Nhưng drone thì không cần chúng phải làm vậy.
Đếm gia súc vốn là công việc nặng nhọc và tốn thời gian kể từ khi ngành chăn nuôi ra đời. Đi bộ qua đồng cỏ, kiểm tra hàng rào, đếm qua cổng, nheo mắt nhìn những chấm xa xa trên sườn đồi. Với trang trại 1.000 con, việc đếm thủ công ngốn 8 đến 12 giờ lao động mỗi tuần - và kết quả vẫn chỉ là ước tính. Đếm bằng AI qua drone đang biến một ngày làm việc thành chuyến bay 20 phút.
Cách cũ: đi bộ, ước lượng, đếm lại
Đếm đàn truyền thống nghĩa là phải có mặt tại thực địa. Chủ trang trại cưỡi ngựa hoặc xe ATV đi qua đồng cỏ, ghi số từng con khi đi. Trên địa hình trống trải, cách này hoạt động tạm được. Trên địa hình gồ ghề với bụi rậm, cây cối và đồi dốc, gia súc phân tán và ẩn nấp. Bạn đếm được 487 con buổi sáng và 502 con buổi chiều, và cả hai con số đều có thể sai.
Vấn đề tăng lên theo quy mô. Những trang trại lớn hơn chăn thả trên hàng nghìn mẫu đất đa dạng địa hình. Đếm qua cổng phù hợp cho việc di chuyển và xuất bán, nhưng không dùng được cho kiểm tra sức khỏe hàng ngày hay xác minh số lượng. Gia súc đi lạc, đẻ trong bụi rậm, hoặc đơn giản đứng sau gốc cây sẽ trở nên vô hình với người ở mặt đất.
Cách đếm bằng drone và AI hoạt động
Quy trình gồm năm bước: lập kế hoạch, bay, chụp, phát hiện, báo cáo.
Đầu tiên, bạn thiết lập kế hoạch bay. Hầu hết drone tiêu dùng hỗ trợ bay tự động theo lưới, bao phủ một khu vực xác định ở độ cao cố định. Một cuộc khảo sát đồng cỏ điển hình bay ở độ cao 30 đến 60 mét, chụp ảnh độ phân giải cao mỗi vài giây.
Drone chụp các ảnh chồng lấn khi bay theo lưới. Những hình ảnh này được đưa vào mô hình phát hiện AI, nhận dạng từng con vật theo hình dạng, kích thước và màu sắc. Mỗi con vật được phát hiện sẽ có một điểm đánh dấu, và hệ thống xuất ra tổng số đếm cùng bản đồ trực quan cho thấy chính xác vị trí từng con.
CattleQuants, dịch vụ đếm bằng drone hàng đầu, báo cáo rằng một cuộc kiểm tra đồng cỏ điển hình mất 15 đến 20 phút bay và cho kết quả trong vài phút sau khi hạ cánh. Toàn bộ quy trình từ cất cánh đến số đếm đã xác minh có thể hoàn thành trong dưới một giờ cho hầu hết các trang trại.
Độ chính xác: dữ liệu cho thấy gì
Đếm bằng AI qua drone đạt 90 đến 99% độ chính xác tùy điều kiện. CattleQuants báo cáo 99% độ chính xác trong kiểm tra chuồng nuôi nơi gia súc ở trong bãi trống, và 90 đến 99% trong môi trường đồng cỏ nơi thảm thực vật và địa hình phức tạp hơn.
Một nghiên cứu tại New Zealand cho thấy các hệ thống tiên tiến đạt 97% độ chính xác trong lần phân tích đầu tiên, đạt 99,9% sau khi con người xem lại các phát hiện được đánh dấu. AI phát hiện những con vật mà người quan sát bỏ sót - sau bụi rậm, trong bóng cây, hoặc ở chỗ trũng trên địa hình. Nghiên cứu đăng trên Nature cho thấy kết hợp ảnh nhiệt và RGB cải thiện phát hiện động vật ẩn từ 15% lên 85% đối với các loài ngụy trang trong nền.
Thị trường giám sát chăn nuôi toàn cầu được định giá 4,4 tỷ USD năm 2024 và dự kiến đạt 8,5 tỷ USD vào năm 2030, tăng trưởng 11,8% mỗi năm. Những cải thiện về độ chính xác đang thúc đẩy áp dụng ở mọi quy mô trang trại.
Trong các thử nghiệm thực địa, phát hiện bằng AI luôn nhận ra nhiều hơn 2 đến 5% số động vật so với người quan sát đếm trên cùng hình ảnh. Những con vật không ẩn khỏi camera, chúng ẩn khỏi sự chú ý của con người.
Ngoài việc đếm: drone còn nhìn thấy gì
Khi đã có drone trên không, đếm chỉ là điểm khởi đầu. Cùng hình ảnh và mô hình AI có thể hỗ trợ nhiều nhiệm vụ khác.
Nhận diện gia súc đã di chuyển ra ngoài đồng cỏ được chỉ định hoặc vượt qua hàng rào, trước khi chúng đi xa hàng km.
Camera nhiệt phát hiện thân nhiệt cao bất thường có thể cho thấy bệnh, chấn thương hoặc stress nhiệt. Phát hiện sớm đồng nghĩa điều trị sớm.
Phát hiện bò cái đã tách khỏi đàn để đẻ, giảm tỷ lệ mất bê nhờ tìm thấy cặp mẹ-con sớm.
Ảnh trên không cho thấy mô hình chăn thả, khu vực bị khai thác quá mức và tình trạng nguồn nước - dữ liệu hữu ích cho lập kế hoạch luân chuyển.
Thiết bị cần thiết
Bạn không cần thiết bị quân sự. Một drone tiêu dùng với camera RGB tốt là đủ cho hầu hết các nhiệm vụ đếm.
- Drone: Bất kỳ mẫu nào có thời gian bay 20 phút trở lên, điều hướng GPS waypoint, và camera 12MP trở lên. Các lựa chọn phổ biến gồm dòng DJI Mini cho trang trại nhỏ và dòng DJI Mavic hoặc Air cho trang trại lớn.
- Camera nhiệt (tùy chọn): Bổ sung khả năng phát hiện nhiệt để tìm động vật trong bụi rậm, bóng râm hoặc điều kiện ánh sáng yếu. Hữu ích nhưng không bắt buộc cho đếm cơ bản.
- Phần mềm đếm: Mô hình phát hiện AI xử lý ảnh chụp và trả về số đếm. Một số dịch vụ như CattleQuants cung cấp giải pháp trọn gói; các ứng dụng đếm ảnh cũng có thể xử lý từng ảnh trên không.
- Ứng dụng lập kế hoạch bay: Hầu hết nhà sản xuất drone tích hợp lập kế hoạch bay lưới trong ứng dụng. DJI Fly và Litchi là các lựa chọn phổ biến.
Hạn chế cần biết
Đếm bằng drone rất mạnh nhưng không hoàn hảo. Tán rừng rậm rạp chặn hoàn toàn camera. Điều kiện ban đêm cần camera nhiệt có độ phân giải thấp hơn cảm biến RGB. Đàn rất lớn trải trên hàng nghìn mẫu có thể cần nhiều chuyến bay, và gió hoặc mưa có thể khiến drone không bay được.
Gia súc tụ tập vẫn là thách thức cho AI: bò chen chúc trong góc bãi nuôi có thể bị đếm thiếu khi đường viền cá thể hòa vào nhau. Nghiên cứu từ MDPI Sensors xác nhận rằng gia súc tập trung và độ tương phản nền thay đổi là hai vấn đề khó nhất cho các mô hình phát hiện hiện tại.
Kết luận
Chủ trang trại đã đếm gia súc theo cách khó khăn qua nhiều thế hệ. Một drone tiêu dùng và mô hình đếm AI giờ đây hoàn thành cùng nhiệm vụ trong thời gian ngắn hơn nhiều, với độ chính xác cao hơn và bản ghi hình ảnh vĩnh viễn cho mỗi lần đếm.
Lần tới khi bạn cần kiểm đếm đàn, hãy cho drone bay lên thay vì lên yên ngựa. Kết quả đếm sẽ sẵn sàng trước khi bạn uống xong ly cà phê - và nó có lẽ chính xác hơn bất kỳ con số nào bạn từng đếm bằng chân.