Inteligentny monitoring zdrowia bydła

Zdrowie i profilaktyka to priorytety hodowców osiągających najwyższą wydajność mleczną krów. Sprawdź, z jakich narzędzi warto korzystać, by zwiększyć efektywność produkcji we własnym stadzie.

tekst: dr inż. Jacek Skudlarski, SGGW w Warszawie

Regularna obserwacja stanu zdrowotnego bydła jest niezbędna do wydłużenia cyklu życia zwierząt i utrzymania jakości produktów mlecznych. Niestety, nie jest to proste zadanie, zwłaszcza w dużych gospodarstwach, w których jesteśmy obarczeni wieloma obowiązkami. Z pomocą przychodzą rozwiązania cyfrowe.

Internet krów

„Internet krów” odnosi się do wyposażenia krów w urządzenia IoT (czytaj w ramce), takie jak obroże, tagi i czujniki zasilane bateryjnie. Dane otrzymywane z tych urządzeń bezprzewodowo, za pośrednictwem IoT pomagają rolnikom śledzić i monitorować w czasie rzeczywistym stan zdrowia, zachowanie i ruchy ich zwierząt.

Czujniki i urządzenia mocowane na zwierzętach lub wszczepiane do ich ciała mogą mierzyć temperaturę ciała, odczyn pH w żołądku i inne parametry życiowe, jak również pomóc w obserwacji i analizie zachowania zwierząt m.in na potrzeby wykrywania rui.

Dane w czasie rzeczywistym, dotyczące stanu zdrowia i zachowania krów, pozwalają rolnikom wcześnie wykryć choroby. Dzięki tym informacjom hodowcy mogą skutecznie leczyć zwierzęta, zapobiegając dalszym powikłaniom. W przypadku kiedy krowy wykazują oznaki stresu lub dyskomfortu, rolnik może podjąć kroki w celu ich złagodzenia poprzez dostosowanie diety lub warunków środowiska, w którym one przebywają.

Dzięki stałemu monitorowaniu stada poprzez czujniki internetu rzeczy możliwe jest ograniczenie kosztów weterynaryjnych, zwiększenie produktywności oraz poprawienie jakości mleka.

Czujniki w hodowli bydła mlecznego

Wyróżnia się dwie grupy czujników stosowanych w monitoringu bydła. Pierwszą stanowią czujniki zewnętrzne (takie jak pedometry mocowane do nóg krów) oraz wewnętrzne umieszczane w żwaczu. Do kolejnej grupy zalicza się czujniki monitorujące skład mleka w czasie rzeczywistym (np. przewodnictwo elektryczne) oraz czujniki online analizujące próbki mleka (np. pod kątem liczby komórek somatycznych).

Coraz większą rolę odgrywają również technologie oparte na obrazie i dźwięku. Kamery analizujące chód, postawę i tempo poruszania się mogą wykrywać objawy chorób czy kulawizny. Mikrofony z kolei analizują wokalizację zwierząt i dźwięki otoczenia, pomagając w identyfikacji stresu, problemów oddechowych czy zmian w zachowaniu.

Do najczęściej stosowanych czujników należą pedometry oraz akcelerometry montowane na obrożach, opaskach na nogi lub kolczykach usznych. Urządzenia te pozwalają na wykrywanie rui poprzez rejestrowanie wzrostu aktywności fizycznej zwierzęcia.

Inną grupą są czujniki wykorzystywane do wykrycia rozpoczęcia porodu. Jednym z nich jest urządzenie, które mocuje się na ogonie krowy 1–2 dni przed wyliczoną datą porodu. Czujnik monitoruje ruch ogona i inne parametry, co pozwala precyzyjnie wykryć rozpoczęcie wycielenia. Innym rozwiązaniem jest termometr dopochwowy, wprowadzany do pochwy zwierzęcia na 7–10 dni przed oczekiwanym porodem, który rejestruje typowe zmiany temperatury dla początkowej fazy porodu.

Obecnie wdraża się systemy automatyczne oparte na kamerach 2D, termowizyjnych oraz 3D, które analizują kształt ciała i umożliwiają obiektywną ocenę kondycji zwierzęcia. W podobny sposób, na podstawie zdjęć bocznych lub grzbietowych, możliwa jest automatyczna ocena masy ciała.

Bezprzewodowe systemy biosensorów

Na rynku dostępnych jest wiele sensorów, które można zamontować zewnętrznie na ciele zwierzęcia, na przykład na uszach, szyi, nogach i ogonie. Wśród tych urządzeń dominują czujniki mierzące temperaturę ciała i aktywność. Bardziej zaawansowane rozwiązania mierzą czas spędzony przez krowy na przeżuwaniu, liczbę ruchów podczas przeżuwania czy liczbę łyków w trakcie picia. Są to wskaźniki, które dostarczają pośrednio informacji o stanie zdrowotnym zwierzęcia.

Innym rozwiązaniem jest bolus dożwaczowy, wprowadzany doustnie i umieszczany w żwaczu krowy, gdzie pozostaje przez całe życie zwierzęcia. Zarówno rozważania teoretyczne, jak i dotychczasowe badania potwierdzają, że krowa nie odczuwa wówczas żadnego dyskomfortu. Ponadto znajdujący się w ciele zwierzęcia bolus zapewnia dokładniejszą ocenę temperatury ciała krowy ze względu na ograniczony wpływ czynników środowiskowych, jak np. temperatura w oborze. Dostępne na rynku bolusy najczęściej mierzą temperaturę ciała, pH żołądka i pobranie wody. Temperatura w jelitach odzwierciedla aktywność mikroorganizmów biorących udział w trawieniu, a wahania temperatury wskazują na zaburzenia i problemy, takie jak kwasica lub biegunka.

Bolusy nie są urządzeniami wielokrotnego użytku. Po wyczerpaniu baterii pozostają w organizmie zwierzęcia. Pomimo że bolusy projektowane są z myślą o długim użytkowaniu (15–20 lat), realna żywotność czujników, zwłaszcza czujników pH, ogranicza się do zaledwie 90–150 dni. Oznacza to, że w czasie życia krowy może być konieczne zastosowanie kilku takich urządzeń. Ponadto, aby odczytać dane z bolusa, krowa musi znajdować się w promieniu 5–10 m od stacji bazowej (lub do 120 m przy zastosowaniu urządzeń pomocniczych). Główne ograniczenie obecnie dostępnych bolusów polega na wąskim zakresie parametrów, które są one w stanie mierzyć. Ogranicza się on zazwyczaj do temperatury i pH. Choć są to istotne wskaźniki, nie odzwierciedlają w pełni stanu zdrowia zwierzęcia. Taka ograniczona funkcjonalność obniża praktyczne zastosowanie tych urządzeń w chowie zwierząt.

Niewykluczone, że wraz z postępem technologicznym w przyszłości możliwości bolusów wprowadzanych do ciała zwierzęcia będą szersze, co przełoży się na ich powszechne zastosowanie.

Duży potencjał, ale wciąż wysokie koszty

Technologie czujników IoT są coraz bardziej powszechnie stosowane w gospodarstwach mlecznych głównie w krajach zachodniej Europy. Czujniki dostarczają indywidualnych informacji o zwierzętach na temat ich aktywności, zachowania i produktywności, a zatem oferują duży zasób danych przydatnych zarówno do oceny dobrostanu zwierząt, jak i ich kondycji zdrowotnej. Nie bez znaczenia jest tu też kwestia bezpieczeństwa żywnościowego.

Technologie czujników umożliwiających ocenę stanu zdrowotnego zwierząt są nadal w fazie rozwoju. Czujniki wymagają jeszcze większej kalibracji i standaryzacji danych, ciągłej identyfikacji nowych cech związanych ze stanem zdrowotnym zwierząt oraz opracowywania równań predykcyjnych w niezależnych populacjach zwierząt.

Choć technologie IoT oferują ogromny potencjał do transformacji rolnictwa i zarządzania chowem zwierząt, to wysokie koszty wdrożenia (w tym koszty infrastruktury, sensorów i zarządzania danymi) stanowią poważną przeszkodę dla ich powszechnego zastosowania. Kluczowe znaczenie ma tu zarówno wsparcie technologiczne, naukowe oraz inicjatywy polityczne, które mogą przyczynić się do trwałego włączenia IoT do chowu bydła i produkcji mleka.  