Krowa z sensorami cz. 2.

Elektronika na dobre zagościła w naszym codziennym życiu, nic też dziwnego, że nowoczesne technologie pomocne są także w zarządzaniu stadem krów mlecznych. Prezentujemy przykłady takich zastosowań.

TEKST: PROF. ZYGMUNT KOWALSKI, UNIWERSYTET ROLNICZY W KRAKOWIE
ZDJĘCIA: RYSZARD LESIAKOWSKI, FIRMOWE: COWMANAGER, ALTA GENETICS

 

W poprzednim artykule dyskutowaliśmy o konieczności monitorowania zachowań, stanu zdrowia czy aktywności współczesnych krów mlecznych. Większa skala produkcji, mniejsze zasoby siły roboczej, wyższe wydajności mleka, spowodowane między innymi przez bardziej intensywne żywienie, utrzymywanie grupowe krów w oborach wolnostanowiskowych, wysokie tempo brakowania, zwiększona możliwość stresu cieplnego – to wszystko uzasadnia konieczność wprowadzania nowoczesnych technologii kontroli procesu produkcji mleka. Kontrolowanie stało się obecnie łatwiejsze i bardziej efektywne dzięki zastosowaniu urządzeń elektronicznych i technik informatycznych, które umożliwiają pozyskiwanie, gromadzenie oraz analizę danych. Zainteresowanie hodowców tymi technologiami wynika z coraz większej oferty rynkowej skierowanej do hodowców przez firmy dostarczające standardowy sprzęt wykorzystywany do produkcji mleka (np. przez firmy dostarczające systemy doju krów), a także przez wyspecjalizowane firmy informatyczne. Taką bogatą ofertę widać na targach czy wystawach rolniczych. Miałem przyjemność uczestniczyć w takiej imprezie w Wielkiej Brytanii (Telford; UK Dairy Day, 2018), istotna część oferty dla hodowców związana była z nowoczesnymi metodami kontroli i monitoringu krów. Spodziewam się, że będzie to również widoczne na naszej Fermie Bydła w Łodzi w 2019 roku.
W niniejszym artykule chciałbym omówić najciekawsze przykłady takich technologii. Dzięki lepszemu poznaniu ich wzrasta nasze zainteresowanie nimi.

Pomiar pH płynu żwacza i nie tylko…
Ze zrozumiałych względów jako żywieniowiec rozpocznę od coraz popularniejszych bolusów wykorzystywanych do pomiaru pH płynu żwacza. Nikogo nie muszę przekonywać, że podostra kwasica żwacza (popularna SARA) jest obecna w naszych stadach. Skoro jest bezobjawowa, często pozostaje podstępna, bo niezdiagnozowana. Rozpoznawanie SARA na podstawie niskiej zawartości tłuszczu w mleku jest bardzo mało precyzyjne! Niestety, jej konsekwencje są kosztowne z powodu niższej wydajności mleka, niższej wydajności tłuszczu, kulawizn czy przedwczesnego brakowania. W wysoko wydajnych stadach na SARA choruje nawet 30–50% krów. Pobieranie płynu żwacza od każdej krowy w oborze, na przykład przez punkcję żwacza (rumenocentesis), jest bardzo kłopotliwe organizacyjnie, a pobrany tą techniką płyn jest zwykle mało reprezentatywny dla całej objętości płynu w żwaczu. Pobieranie płynu przez sondę przełykową jest jeszcze bardziej kłopotliwe, a pomiar pH płynu żwacza „zanieczyszczonego” śliną jest mało wiarygodny.

Twórcy bolusów do oznaczania pH płynu żwacza wzięli pod uwagę powyższe ograniczenia w pomiarze tego ważnego wskaźnika prawidłowości żywienia. Współczesne bolusy, umieszczane w żwaczu krów (często w czepcu) za pomocą pistoletu, mierzą pH płynu żwacza elektronicznie, z wykorzystaniem czułych sensorów. Uzyskany wynik pomiaru „przesyłają” drogą radiową do czytnika, w który zaopatrzony jest hodowca (podręczny czytnik), lub przez antenę, do komputera obsługującego stado. Dobowy pomiar pH może uświadamiać hodowcy obecność zagrożenia kwasicą w stadzie.

Bolusy zaopatrzone w sensory do pomiaru pH oprócz niewątpliwych zalet (ciągły pomiar pH, gromadzenie, przekazywanie i analiza danych) mają także swoje ograniczenia, z których najważniejsze to:
• ciągle wysoka cena (300–500 euro za sztukę),
• krótka trwałość baterii (na przykład do 6 miesięcy),
• niereprezentatywność pomiaru (bolus w czepcu, a nie w żwaczu).

Należy sądzić, że wraz z dalszym rozwojem elektroniki i informatyki powyższe ograniczenia za kilka czy kilkanaście lat przejdą do historii, a bolusy będą obecne w żwaczach (czy czepcach) kilku reprezentatywnych krów w każdej oborze mającej ambicje do intensywnego, a więc kwasicowego żywienia krów.

Bolusy nie tylko do oznaczania pH płynu żwacza
Umieszczenie bolusa w żwaczu czy czepcu krów może być wykorzystane także w innym celu. Najnowsze bolusy zaopatrzone są w sensory do pomiaru dodatkowych wskaźników. Taką technologię proponują między innymi inżynierowie z Austrii w bolusach firmy Smaxtech. Bolusy tej firmy, umieszczane w czepcu lub żwaczu, mierzą status picia wody (pomiar wartości redox), temperaturę krowy oraz aktywność ruchową, wykorzystywaną do badania rui oraz ustalania terminu porodu (u krów w ostatnim okresie ciąży). Najbardziej zaawansowane bolusy mierzą również pH płynu żwacza (3–4 czynności w jednym bolusie). Zestawienie komputerowe wyników tych pomiarów (aktywność, picie wody, temperatura) i ich analiza pozwalają nie tylko na przewidywanie terminu porodu czy na wykrywanie rui, ale także na ocenę stanu zdrowia, pobrania paszy czy wczesnej reakcji krowy na stres cieplny. Często dane uzyskiwane bezprzewodowo z sensorów zestawiane są razem z wynikami pozyskiwanymi ze „stacji klimatycznych” umieszczonych w oborze, dodatkowo informujących o zagrożeniu stresem cieplnym.

Jak w każdej tego typu aplikacji, pozyskane dane są nie tylko gromadzone w komputerze, ale także analizowane, a wyniki tych analiz są prezentowane bardzo przyjaźnie, z wykorzystaniem grafiki komputerowej. Uzyskane dane i ich analiza są dostępne w sieci, a więc mogą być przekazane hodowcy, gdy przebywa poza oborą, a także lekarzowi weterynarii czy doradcy żywieniowemu. Ze względu na wciąż stosunkowo wysokie koszty twórcy i dystrybutorzy systemu uważają, że pomiary dokonywane u 5–10% krów w stadzie wystarczają dla zbudowania obrazu występującej w nim sytuacji. Zrozumiałe jest, że nie dotyczy to wykrywania rui czy informowania o zbliżającym się porodzie, bo to powinno dotyczyć każdej krowy indywidualnie.

Biorąc pod uwagę, że technologia sensorów umieszczanych w bolusach żwaczowych jest stosunkowo łatwa do zastosowania, będzie to najprawdopodobniej pomysł dalej rozwijany i coraz popularniejszy w przyszłości.

Pedometry „trzymają się” mocno…
Popularne pedometry, a więc sensory umieszczone na kończynach krów, znane są naszym hodowcom od lat. Wykorzystywane są do identyfikacji krów w halach udojowych czy bramkach selekcyjnych, a także do pomiarów aktywności krów związanej z wykrywaniem rui. Ta znana technologia podlega ciągłej ewolucji. Obecnie mamy do czynienia z pedometrami kolejnej generacji. Takimi są z pewnością urządzenia izraelskiej firmy Afimilk, nazwane AfiAct II. Sygnały uzyskiwane z zaawansowanych technologicznie sensorów umieszczonych w pedometrach integrowane są z systemem zarządzania stadem Afifarm. Pozwalają na nieograniczone czasowo (24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, czyli 24/7) wykrywanie rui, alarmują o zbliżającym się porodzie (alarm 2–4 godziny przed rozpoczęciem akcji porodowej), informują o rozkładzie dnia krowy (ile czasu spędza na chodzeniu, leżeniu itp.). Podobnie jak w przypadku większości takich urządzeń, uzyskane dane przetwarzane są przez komputer w oborze. Jednak dane i ich analiza mają również aplikację mobilną, zarówno dla hodowców, jak i dla obsługujących ich doradców czy lekarzy weterynarii. Aplikacja mobilna pozwala na identyfikację danej krowy w oborze, w tym na określenie jej miejsca pobytu.

Podobną rolę spełniają urządzenia (transpondery i sensory) umieszczone na obrożach dla krów (pas na szyi krowy). Firma Afimilk proponuje obroże Silent Herdsman z sensorami identyfikującymi krowę, a także z akcelerometrami efektywnie mierzącymi ruch krów (aktywność krowy, poruszanie się) oraz ruch żuchwy (pomiar przeżuwania, pomiar czasu pobierania paszy). Pomiar przeżuwania umożliwia monitorowanie zdrowia krów. Zwierzę zdrowe przeżuwa często i długo w ciągu doby. Na jednej obroży znajdują się transpondery identyfikujące oraz akcelerometry, czyli sensory ruchu. Podobnie jak w przypadku nowej generacji pedometrów, uzyskane dane są integrowane z danymi uzyskiwanymi z innych systemów w oborze, a wyniki analiz przedstawiane są zainteresowanym także w aplikacjach mobilnych. Izraelskie systemy pomiaru intensywności i czasu przeżuwania dostarczane są hodowcom nie tylko przez firmy z tego kraju. Znajdują się w ofercie innych firm. Na naszym rynku znane są na przykład w rozwiązaniach proponowanych przez firmę Lely (pomiar przeżuwania).

Identyfikator krowy w uchu, i nie tylko…
Coraz większą popularnością, także wśród naszych hodowców, cieszą się systemy identyfikacji krów w oborze. Sensor identyfikujący krowę znajduje się w kolczyku, umieszczonym w uchu krowy. Takie rozwiązanie proponuje na przykład holenderska firma CowManager. Jak zwykle system składa się z sensora umieszczonego w kolczyku (ucho), zasilanego bateriami słonecznymi, routera odbierającego sygnały z sensora oraz software, czyli programu komputerowego gromadzącego, przetwarzającego i analizującego dane. Kolczyk z sensorem jest „zdejmowalny” i może być wykorzystany u kolejnej krowy, w przypadku brakowania. System dostarcza hodowcy informacji na temat zdrowia, rozrodu i żywienia krów w czasie rzeczywistym (real-time), a więc tu i teraz, przez cały czas (24/7). Dane przekazywane są do aplikacji mobilnej każdej z osób, która zainteresowana jest wynikami pomiarów (hodowca, doradca, lekarz weterynarii itp.). Bardzo ważną zaletą systemu jest brak konieczności zmiany czy ładowania baterii. Raz zainstalowany czujnik funkcjonuje przez całe życie krowy. Hodowcom w Wielkiej Brytanii udało się namówić firmę CowManager do umieszczenia oficjalnego obowiązkowego numeru krowy na każdym kolczyku.

Lepsze zarządzanie rozrodem wynika z pomiaru aktywności ruchowej. System nie tylko wspomaga w wykrywaniu rui, ale także sugeruje najbardziej odpowiedni termin inseminacji. Dzięki pomiarowi aktywności ruchowej krowy, a także temperatury ciała (pomiar temperatury ucha) system analizuje czas spędzony na braku aktywności ruchowej (odpoczynek), ruch krowy, jedzenie itp. Sensor umieszczony w kolczyku dostarcza informacji na temat przeżuwania. Te informacje umożliwiają wczesne wykrywanie zaburzeń zdrowia. Pozwalają również na monitoring krów „wychodzących” z problemów zdrowotnych, co ułatwia podjęcie decyzji o powrocie do grupy krów produkujących. Obserwacja czasu przeznaczonego na żywienie oraz na przeżuwanie pozwala na ocenę prawidłowości dawki pokarmowej, jej dostosowanie do wymagań krowy, smakowitości czy struktury fizycznej. Kolczyk z sensorem ułatwia obserwację zachowań żywieniowych zwierzęcia. Każde odstępstwo w tym zakresie pokazywane jest w postaci alarmu, a szybka reakcja hodowcy zmniejsza zagrożenie. To szczególnie ważne informacje w oborach bezuwięziowych.

Bezsprzecznie jedną z najlepszych funkcji opisywanego urządzenia jest łatwa identyfikacja miejsca przebywania krowy w oborze, co jest szczególnie przydatne w dużych obiektach.

BCS nie na oko
Powszechnie wiadomo, że ocena kondycji krowy, dokonywana kilka razy w ciągu cyklu produkcyjnego (na przykład w dniu zasuszenia, na początku laktacji, po zakończeniu 2. miesiąca laktacji), ułatwia zarządzanie stadem i jest niezmiernie ważnym elementem prewencji chorób metabolicznych (ketoza, stłuszczenie wątroby). Ocenianie kondycji w skali BCS i monitorowanie zmian kondycji w różnych okresach cyklu produkcyjnego jest znacznie bardziej wiarygodne w prognozowaniu zaburzeń metabolicznych niż analiza zmian masy ciała (dane z ważenia krów). Wszyscy wiemy, że powinniśmy oceniać i zapisywać wyniki pomiaru BCS krów, ale na palcach jednej ręki mogę policzyć polskich hodowców, którzy to robią regularnie. Zawsze zastanawiam się, dlaczego tak jest. Może ocena kondycji w skali BCS jest za trudna, za bardzo subiektywna?
Biorąc to wszystko pod uwagę, inżynierowie zaproponowali system oceny kondycji krów w skali BCS z wykorzystaniem kamer cyfrowych, umieszczonych w bramce selekcyjnej. Dane zebrane w wyniku wielokrotnego obrazowania krowy przesyłane są do komputera i porównywane z poprzednimi obrazami. Takie porównanie pozwala na ocenę zmian kondycji. System zbiera dane i przetwarza je w informacje decyzyjne dla hodowcy. W kilku naszych oborach funkcjonują takie urządzenia proponowane hodowcom przez firmę DeLaval. W pełni zautomatyzowany system oceny i punktacji eliminuje domysły i niedokładności subiektywnej oceny. Ponadto system zbiera i analizuje dane, które mogą być podstawą do zarządzania żywieniem, rozrodem czy organizacją stada.

Podsumowanie
To zrozumiałe, że bezpośrednia obserwacja krów przez hodowcę jest nieoceniona. Naszymi oczami widzimy znacznie więcej niż tylko kondycję krów. Widzimy, jak krowa chodzi, jaki jest stan jej wymienia, jak przeżuwa. Ale czy mamy codziennie czas na takie obserwacje? Czy zapisujemy dane z takich obserwacji? Czy dane uzyskane z obserwacji potrafimy zamienić na decyzje dotyczące krów czy zarządzania stadem? Nowoczesna technologia to nie jest to, czego powinniśmy się obawiać. Możemy ją zaakceptować w oborze równie szybko jak nauczyliśmy się obsługiwać smartfony. Pozostają jednak zasadnicze pytania: na ile nowoczesne technologie, oferowane do stosowania w mojej oborze, są wiarygodne, w jakim stopniu ich działanie zostało potwierdzone niezależnymi badaniami naukowymi? Przed podjęciem decyzji o instalacji systemu w swojej oborze warto zadać takie pytania tym, którzy oferują podobne systemy. 