Chytrý chov prasat
Chytré technologie v moderním chovu prasat
Sledovat zdraví a chování celého stáda
prasat je důležité a náročné. Chytrá zařízení umí monitorovat prasata na dálku a
poskytovat chovateli přesné informace.
Koncept
chytrého chovu
Koncept chytrého chovu hospodářských zvířat vznikl v USA během 70. a 80.
let 20. století rozvojem GPS (globální polohový systém). Tato technologie
byla použita pro sběr dat v reálném čase s přesnou polohou. V Evropě se v 80. a
90. letech začalo s precizním chovem na základě satelitů a radiofrekvenčních
identifikačních štítků (RFID).
Vývojové fáze chytrého chovu hospodářských zvířat tvoří tři generace: první
generace zahrnuje síť, senzorový uzel, řídicí uzel a optický
monitor; druhá generace se zaměřuje na kontrolu prostředí, monitorování
chovu a skladování velkých dat; třetí generace sestává z managementu a
automatizace zemědělství.
 |
| Na obrázku jsou patrné vzory z dat senzorů, které dokáže odhalit hluboké učení na základě algoritmů strojového učení, což lze použít pro klasifikaci, rozdělení a detekci (v daném případě se jedná o kousaní ocasů). |
Význam
chytrého chovu
Podle zpráv FAO a OSN bude potřeba asi o 50–60 % více potravin, aby bylo
možné uživit nárůst populace, který se odhaduje na 10 miliard do roku 2050. FAO
zdůrazňuje významnou roli inteligentního zemědělství jako účinného způsobu pro uspokojení
vyšší poptávky po potravinách pro budoucí obyvatelstvo.
Chytrý
chov prasat
Chytrý chov prasat využívá informační a komunikační technologie, které jsou
založeny na datech a generování cílových dat internetovými systémy. V chytrém
chovu lze všechny parametry monitorovat, zpracovávat nebo řídit pomocí
softwarové aplikace a programovatelných inteligentních počítačů.
V současnosti se chovy prasat rychle mění. Zaměřují se na rozvoj
infrastruktury a technologií pro monitorování, krmení, zdraví, welfare a
produkční výkonnost prasat. Objevuje se technologie internetu věcí (IoT) založená
na bezdrátových senzorových sítích. Technologie IoT může poskytovat přesná data
např. o příjmu krmiva, vody, tělesné hmotnosti, nemoci, pohybu, chování,
vylučování trusu, očkování, lékařském ošetření, směru větru, srážkách, větrání
atd. Předmětem vědecké pozornosti je také použití biosenzorů pro obrazy, zvuky,
pohyby a životní funkce prasat.
Kromě technologického pokroku v oblasti chovu a krmení věnují farmáři
velkou pozornost životnímu prostředí. Ze všech parametrů jsou pro zdraví
prasat rozhodující teplota, vlhkost, koncentrace CO2 a NH3.
Moderní monitorovací technologie mohou poskytnout vědecké řízení farmy a informace
související s podnikáním a marketingem. Monitorování farmy založené na
technologii IoT je pohodlné a náklady na aktualizaci a údržbu jsou relativně
nízké.
 |
| Chytrý chov prasat využívá informační technologie, které jsou založeny na datech a generování cílových dat internetovými systémy |
Biosenzory
Biosenzory pro monitorování zvířat jsou nyní předmětem výzkumu a řada z
nich je již komercializována. Senzorové technologie se obvykle používají ke
stanovení tělesné teploty zvířat, k monitorování pohybu, chování a stresu
nebo pro detekci zvuku, pH, virů a jiných patogenů v těle zvířete.
Biosenzory mohou být umístěny pod kůží nebo uvnitř části těla, která poskytuje
smysluplné informace o zdraví a chování zvířat. Na základě výstupů ze senzorů
dokáží technologie pro analýzu zvuku nebo obrazu detekovat respirační
onemocnění nebo abnormální držení těla, které indikuje problémy s dobrými
životními podmínkami. Některé nositelné senzory se používají k včasné
identifikaci nemocných zvířat a pomáhají tak předcházet nemocem ve stádě, snižovat
úhyn a ekonomické ztráty. Biosenzory se také ukázaly jako nejúčinnější pro
detekci antibiotik v potravinách nebo tělech zvířat.
Díky biosenzorům, které jsou propojeny s mobilními telefony nebo stolními počítači,
se běžné činnosti spojené s monitorováním farmy stávají pro manažery snazší a
spolehlivější. Navíc, senzorové systémy monitorování fungují 24 hodin denně a 7
dnů v týdnu.
 |
| Označování prasat vrubováním uší je v chytrém chovu minulostí. |
Monitorování
zdraví prasat
Automatické monitorování zdraví je základní praxí v chytrém chovu
prasat. Zdraví prasat lze měřit individuálním chováním při krmení nebo pití,
včetně doby krmení, počtu návštěv krmných žlabů nebo napáječek. Například
kratší doba krmení s vyššími intervaly příjmu krmiva za den může být důsledkem
onemocnění nebo jakékoli abnormální fyziologie prasat nebo abnormálního
prostředí na farmách. Chytrý systém radiofrekvenční identifikace (RFID) je schopen měřit chování při krmení nebo pití včetně doby příjmu a
počtu návštěv jednotlivých prasat v konkrétní krmné oblasti.
Monitorování
prasečího kašle
Zvuky vydávané prasaty mohou hrát roli při zjišťování jejich fyziologických
potřeb (hlad, sexuální chování) nebo jejich pohody (stres, respirační poruchy).
Bylo provedeno mnoho studií o detekci respiračních problémů prasat na základě
analýzy zvuku. Výsledkem je nyní možnost identifikovat nemocná prasata
2–12 dní před konvenční diagnózou.
Zvuk kašle je účinným indikátorem respiračních infekcí, jako je např. zápal
plic. Kromě toho lze zvuk kašle použít jako indikátor pro znečištění ovzduší na
farmě. Hlavní nevýhodou zvukové detekce zdraví prasat je však hlučné prostředí na
farmě.
Detekce
teploty
Tělesná teplota hospodářských zvířat je důležitým parametrem pro zajištění
jejich zdraví a pohody. Různé fyziologické změny včetně říje, březosti, porodu,
laktace atd. ovlivňují tělesnou teplotu. Konvenční techniky měření tělesné
teploty založené na základních orgánech (srdce, vnitřnosti, mozek) a rektálních
vyšetřeních mají mnohá omezení, včetně velkých rozdílů v odečtech teploty
a rizika přenosu nemocí.
V poslední době se k měření periferní teploty používají mikročipy, které se
vkládají do svalu/kůže prasat. Nicméně podkožní tuk může ovlivnit
měření, například kvůli podkožnímu tuku je teplota povrchu těla dospělých prasat
nižší než u rostoucích selat, takže tato technika je středně spolehlivá.
Obrazový termogram založený na infračerveném termovizním systému dosahuje přesnost
pro měření teplot do 0,08 °C. Technika je navíc zcela neinvazivní a nemá žádné
riziko šíření chorob. Kromě toho může vulvální teplota pomocí infračervené
termografie poskytnout potřebné informace o říji a ovulaci prasnic.
Řízení
farmy prasat
Konvenční metoda pro vedení záznamů o farmě nebo sledování zvířat
zapisováním dat do notebooku nebo mobilu bez sdílení dat je pro vysoce ziskovou
farmu nedostačující. Moderní chovatelé potřebují automatické nástroje ke
sledování prasat a prostředí farmy.
Technologie pro automatickou identifikaci, detekci hmotnosti, automatické
napájení a krmení, detekci teploty, vzdálené sledování chování, detekci kašle a
kamerový systém sběru vizuálních dat jsou již komerčně známé, ale software pro
řízení provozu podniku je stále předmětem výzkumu.
 |
| V chytrém chovu prasat je krmení zcela automatické. |
Automatická
identifikace prasat
Pro identifikaci konkrétního prasete se stávají populární RFID čipy a
systémy rozpoznávání obličeje. Mnoho studií uvádí, že radiofrekvenční čip
je v současné době nejúčinnějším nástrojem k rozpoznání prasat. Zařízení se
vkládá do uší a čip uchovává informace. Různé nízko nebo vysokofrekvenční
vlny fungují jako komunikační médium mezi čipy a čtečkami čipů. Zařízení generuje
signály, které přenášejí data do čteček v dosahu. Nakonec lze data uložit
a analyzovat a čip se použije k identifikaci zvířat.
Nízkofrekvenční čipy však mají nižší rozsah čtení, proto se používají ultra
vysokofrekvenční čtečky (UHF) k identifikaci skupin zvířat s dosahem asi 3 až
10 m. Čtečky UHF jsou však citlivé a mohou zahrnout stres, bolest, zranění
apod. Další nevýhodou čipů je možnost jejich ztráty a odstranění před porážkou.
Video zobrazování a rozpoznávání obličeje založené na 2D nebo 3D kamerách
může být účinnou alternativou k RFID, navíc je jednoduché na použití a
nepotřebuje žádné senzory.
Automatická
detekce hmotnosti
Udržování optimální tělesné hmotnosti prasat je důležité pro ekonomickou úspěšnost
chovu. Mnoho stresorů a dalších faktorů může způsobit nižší příjem krmiva, což
vede k nižšímu přírůstku hmotnosti prasat.
V rámci chytrého chovu lze provádět automatizované sledování hmotnosti
prasat pomocí analýzy obrazu. Míra přesnosti odhadu hmotnosti prasat ve výkrmu je
přibližně 97,5 % (chyba ±0,82 kg) na úrovni skupiny a 96,2 % na úrovni
jednotlivce (±1,23 kg), což je v dobré shodě se stávajícími metodami
zjišťování hmotnosti. Analýza obrazu může poskytnout automaticky přesnou
tělesnou hmotnost jednotlivých prasat, zatímco manuální metody způsobují stres
a jsou náročné na práci.
Vzdálené
monitorování prasat
Prostřednictvím vzdáleného monitorovacího systému mohou chovatelé prasat
spravovat více stájí s minimálním časem a mohou získávat data z každého kotce
nebo od jednotlivých prasat.
Nejoblíbenější monitorovací technikou je video, pomocí kterého lze snadno sledovat
chování skupiny nebo jednotlivých prasat. Různé systémy zpracování obrazu mohou
analyzovat chování prasat.
Techniky strojového učení dokáží odhalit environmentální stres, detekovat
zónu tepelného komfortu uvnitř stáje, detekovat koncentraci prachu v kotci,
odhalit zdravotní problémy nebo zda změna krmení nezpůsobí náhlé propuknutí
nemoci.
Zobrazovací techniky se také používají k měření tělesné hmotnosti prasat, k detekci kulhání, k analýze chování při krmení nebo k detekci říje prasnic.
 |
| Příkladem chytré farmy je polská prasečí farma v Zalesie pro 6 000 prasnic (roční odstav 180 000 selat), která je řízena a monitorována chytrou technologií BigFarmNet. |
Technologie
aplikované v chytrém chovu prasat
V chytrém chovu jsou prasata označena senzory, které měří primární
indikátory pro individuální fyziologii, výkonnost, chování, pohodu, celkové
prostředí farmy atd. Chytré technologie automaticky shromažďují a analyzují
získaná data a poskytují chovatelům informace pro vhodná rozhodnutí o
každodenních činnostech. V tabulce jsou shrnuty technologie již používané
v komerčních chovech prasat.
V moderním prasečím průmyslu je stále potřeba přizpůsobit mnoho technologií
s ohledem na zdraví, environmentální stres, automatické monitorování a
udržitelnost chovu prasat. Tento přehled poskytuje základní představu o
vzdáleném monitorování prasečích farem s inteligentní technologií a je patrné,
že lze očekávat rychlý rozvoj chytrého chovu prasat.
Tabulka. Aplikace chytrých zařízení v moderním
chovu prasat.
|
Chytré
zařízení |
Použití |
|
Radiofrekvenční identifikace (RFID) |
Identifikace prasat, údaje o jednotlivých
zvířatech, datum narození, úmrtnost, číslo kotce, číslo farmy nebo skupiny
atd. |
|
Infračervené termovize |
Teplota jednotlivých prasat nebo celého
stáda, svalová poranění, infekční onemocnění, ovulace atd. |
|
Mikrofon/detektor kašle/detektor zvuku |
Detekce normálního nebo abnormálního
zvuku pro nemoc, zvuk kašle, detekce říje, skupinové chování prasat |
|
Technologie ZigBee |
Parametry prostředí: teplota, relativní
vlhkost, koncentrace oxidu uhličitého a čpavku ve stáji |
|
Hluboké učení/analýza obrazu |
Autolokomoce, pohybový vzorec, chování,
držení těla, kousání ocasu, teplota, tělesná hmotnost atd. |
|
Dvourozměrné (2D) kamery |
Individuální identifikace prasat na
základě barvy, pohybu prasat, chování, držení těla, prostředí v hale atd. |
|
Trojrozměrné (3D) kamery |
Doba krmení, tělesná hmotnost, držení
těla, kulhání, zranění, skupinové chování atd. |
|
Akcelerometr |
Vzorec pohybu prasat včetně doby stání,
držení těla, sledování pohody atd. |
