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一、簡介

冷熱板示差法的主要設計思想是通過無擾的監測方式，客觀評價動物對環境溫度的趨向行為，屬于動物行為學評價方法。由于行為學試驗很容易受到外界影響因素的干擾，為了提高研究結果的重現性和可靠性，課題組在研制冷熱板示差系統時，采用了三個方面的特別設計：高精度溫控模塊：通過PLC自動控制半導體控溫裝置，實現動物活動板區的控溫誤差小于±0.5℃，降低儀器系統誤差；實驗隔離箱體及空調模塊：通過相對密閉的空間將實驗動物與外界環境隔離開，并通過空調系統控制實驗箱體的溫度恒定，避免外界溫度波動對實驗動物的干擾；視頻遙測及智能識別模塊：通過視頻遙測避免觀察者對實驗動物行為的干擾，并通過計算機軟件智能識別，實現動物運動行為的實時在線處理和分析，提高系統的分析效能和檢測準確度。

二、系統組成

根據上述設計理念，冷熱板動物行為示差檢測儀由三個部分組成：

（1）自動溫控系統

包括高精度半導體控溫裝置、PLC控制器、冷熱板（動物活動板）和實驗箱體組成。冷熱板系由三塊相互隔溫而又連接在一起金屬板，每塊金屬板的溫度由一個獨立的控溫裝置控制，設置為不同的溫度值后形成三個相對恒定的溫區（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區）。根據研究需要，也可設置二個溫區。在溫控板上，放置一個六通道隔板，從而可同時容納6只動物在不同溫區間選擇活動。隔板上放置透明蓋板（帶通氣孔），防止動物逃逸。

（2）遠程監測系統

包括高分辨率數碼攝像機和電腦系統組成。實驗時，通過安裝在箱體頂部的攝像頭，將實驗動物的運動行為拍攝下來，避免操作人員現場觀測對動物行為的干擾。通過由遠程監測軟件控制的攝像頭遠程跟蹤監測動物對各溫區的趨向性變化，輸出視頻圖像的同時，將跟蹤信號轉化為原始實驗數據。

（3）軟件系統

包括動物行為智能識別和數據記錄、管理及統計分析等軟件功能。動物行為智能識別采用基于視頻顏色差值分析的方法，將實驗動物與觀測背景區分開來，計算動物輪廓重心，確定動物實時坐標，然后將坐標數據記錄下來，即得到了動物運動行為的時間軌跡。通過軟件分析動物運動軌跡在不同溫度區間的頻次，計算出動物在不同溫區的停留比例等指標，進而評判動物的溫度趨向性。視頻識別軟件參考Aguiar Paulo文獻中的算法，數據分析軟件采用Visual Basic 6.0語言編制。

動物運動軌跡記錄窗口（實時數據）      數據處理及結果分析界面

圖3  控制軟件及動物行為視頻識別軟件界面

三、溫控模塊技術說明

試驗箱調溫板調節范圍10~50℃，調節精度±0.5℃，總功率小于2000W，采用PLC控制，照明燈時序控制開關48小時任意可調。中控機遠程監控。每塊溫度調節板溫度的設定、顯示，溫度數據采樣及歷史記錄的操作全部在計算機上完成。

四、視頻采集及軟件模塊技術說明

視頻采集系統由工業攝像頭和視頻識別軟件組成，工業攝像頭視頻幀數>30幀。視頻識別軟件隨機附贈（軟件著作權：軟著登字第0203995號）。

五、外部箱體技術說明

產品為立柜式，帶有腳輪可隨時移動。產品分為上下層，下層為設備層，內為一套溫控系統，安裝好設備后不需對設備進行操作，兩側有散熱孔或網，后部有電源線、網線、攝像頭線出口，設備層底面無隔板；上層為實驗觀察層，內部底面是3塊縱向溫控板，上有6條橫向跑道，跑道上放入小白鼠，跑道互相隔離。兩側分別有一燈管用于觀察室照明，頂部中心安有1攝像頭。實驗觀察層前面為一透明柜門，其他三面封閉。

圖4  冷熱板動物行為示差檢測儀外觀圖及真機照片