Прецизно овцевъдство

Информирани решения за по-успешно управление във фермата

Технологиите за прецизно животновъдство стават все по-често срещани в съвременното селско стопанство. Интегрирането им подобрява взаимодействието между хората и добитъка, производителността и икономическата устойчивост на съвременните ферми. В тази обстановка овцевъдството има от какво да се възползва, особено като се има предвид, че овчите млечни и месни продукти стават все по-ценени – такива като гръцкото сирене „Фета“ и италианското „Пекорино“, наред с агнешкото месо. Автоматиката в овцефермата може да включва: системи за електронна идентификация (вече задължителни в ЕС) чрез ушни марки, стомашни „болуси“ или подкожни импланти; сензори върху животните като GPS датчици, акселерометри и маркери за близост; стационарни системи за управление като уреди за измерване на теглото и автоматично разделяне, автоматично дозиране на лекарства; мобилни пасища, виртуални пасища, дронове за наблюдение.

Текст: списание АгроБио Техника

Без съмнение подобна гледка приковава погледа: четириног робот-куче тича по тревен склон, подгонвайки стадо овце. Човек наоколо няма. Изглежда сякаш най-доброто от света на високите технологии и най-обикновеното от света на селското стопанство са се слели в едно. Но реалистично ли е? Може ли робот действително да поеме работата на овчарското куче? Роботът е истински. Наречен Spot, той вече е продаден в няколкостотин бройки по света, повечето от които се ползват като охранители – например на паркове. Но кой би искал такова нещо във фермата си, възмутен е Джеймс Ребанкс, английски овцевъд, който е може би най-известният представител на бизнеса, след като издаде автобиографична книга през 2015 г. „Никой, който работи с овце, не се нуждае или не иска такова чудо,“ категоричен е Ребанкс. Казва, че роботи като въпросния просто нямат двигателните умения или интелигентност, необходими за взискателна работа, каквато е обгрижването на овце.

Е, тогава възможна ли е роботизацията на овцевъдството изобщо? Всъщност да, ако приемем, че автоматиката във фермата изобщо не е нужно да има съчетание с тенденцията при ранните модели да „мигрират“ от първоначалния регион на инжектиране. Различни проучвания обаче показват ограничени модели на миграция на съвременните инжекционни eID, капсулирани в стъкло и силикон. Потенциално предимство на идентификаторите, които се вкарват в тялото, е перспективата капсулата да се използва не само като пасивно съхранение на информация (идентификационен код), но и като сензор за някои физиологични параметри – например за измерване на телесна температура и навременно откриване на повишаването й. Тестове показват, че е-идентификаторът може да предоставя данни, които имат пряка връзка с тези за температурата, измерена чрез ректална термометрия. Тази концепция обаче тепърва ще се развива.

Носими сензори върху животните

Сензорите, прилагани върху отделните животни, са един от ключовите принципи на прецизното животновъдство. Те предоставят информация за физиологичните данни на животните, независимо дали в реално време или чрез регистратори, данните от попадането в магнитното поле на четеца чипът се активира и подава своя сигнал. Методът е евтин. Той обаче страда от недостатък, който може да доведе до няколко проблема. Прилагането върху ушния лоб на овцете увеличава риска устройството да бъде загубено поради заплитане в храсти, огради, дървета и др.Друг проблем е свързан с лекотата на премахване на етикета – практика, използвана от измамници при идентификацията на животни. В случай на загуба на марката трябва да се прилага нова, което не само води до допълнителна административна работа, но и влияе върху благосъстоянието на овцете, които трябва да претърпят ново пробиване на ухото. Стомашният болус е друг метод.

В този случай електронният идентификатор бива капсулиран в керамична капсула, подобна на хапче, която се вкарва в овчия стомах с помощта на инструмент, подобен на пистолет. В стомаха болусът „засяда“. Този метод е малко по-скъп, но основното му предимство е постоянството и много ниският процент на неизправности и загуби. Болусите имат широко приложение и понастоящем се прилагат рутинно в много стопанства.Важна подробност е, че овцете трябва да достигнат определена възраст, за да може да се постави безопасно болус. Намаляването на размера – нещо, по което индустрията постоянно работи – и правилното поставяне от обучен персонал редуцират проблемите до минимум. Инжекционната подкожна електронна идентификация е трети възможен подход. Това е същият метод, който се използва за „чипиране“ на домашните котки и кучета, както и при конете. Използването на този метод в животновъдството, макар да е разрешено, е относително ограничено. Основната причина е трудността да се премахне идентификаторът в кланицата в вид на хуманоид или да наподобява животно. Автоматизацията вече се случва, започвайки с въвеждането на доилните зали.

Електронна идентификация

Системите за електронна идентификация (eID) са ключов компонент в създаването на прецизно овцевъдство. Тази технология е вече задължителна в ЕС съгласно законодателството му. Системите за е-идентификация позволяват всяко животно да бъде автоматично разпознавано. Данните за него могат да се съхраняват в специализиран софтуер и да се надграждат с течение на времето. Електронната идентификация е важна ключов компонент в повечето други системи за прецизно овцевъдство – за автоматично измерване на теглото и др. Ушните марки с електронен идентификатор са един от възможните методи. Това е най-често срещаният похвати. Лесната му употреба и ниска цена правят метода много привлекателен за фермерите. В пластмасовата пластина се вгражда малък чип. Той е пасивен, тоест не излъчва сам сигнал. Активира се само при доближаване на определено устройство, най-често хендхелд четец – при които се изтеглят впоследствие. Сензорите събират данни от животното (движение, положение на тялото, температура и т.н.).

По тях може да се съди за конкретен физиологичен статус като настъпване на овулация или окуцяване. Основните цели на прилагането на сензори са да се оцени поведението на паша и почивка, да се установят моделите на паша и приема на фураж, както и положението на животните и движението на стадото. В момента в тази област се изпробват два основни типа технологии: акселерометри, особено триаксиален тип (с три оси), и GPS системи. Има и трети вид използване на активни сензори, който касае социалното поведение и идентифицирането на чифтосване. Акселерометрите измерват движението по отношение на посоката и скоростта. Обичайно устройството се прикрепва към шията или главата на овцата. Данните се събират автоматично от софтуер. Той обобщава събраните данни с цел подпомагане на вземането на решения. Най-полезните данни идват от триаксиални акселерометри, които записват движението в триизмерен модел.

Акселерометрите са способни да регистрират модели на движение, свързани с поведения като почивка, паша, движение и бягане или пък окуцяване. Тази технология се счита за достатъчно зряла и готова зьа приложение. Междувременно събирането и управлението на данните, както и енергийното захранване на системите представляват голямо предизвикателство за широкото приложение на технологията. С развитието на съвременните технологии за електрозахранване обаче – особено тези, които преобразуват телесна топлина в енергия за микроелектроника – може да се очаква акселерометрите да станат жизнеспособен продукт в близко бъдеще.

GPS сензорите, особено в съчетание с географска информационна система (ГИС), дават пълна яснота за движението и разположението на животните в определени географски райони. Такава система може да помогне за оценка на движението на овцете в обширна пасищна зона, между водоизточници, по ниски и високи терени, в отговор на присъствието на хищници или диви тревопасни животни. Комбинираното използване на акселерометри и GPS / ГИС се разглежда като като опция за прецизно овцевъдство с цел устойчиво управление на пасищата. Такива системи обаче все още не работят в комерсиален мащаб поради относително високата цена на всеки сензор и необходимостта от енергийно осигуряване. Също така информацията, събрана от системите, все още се нуждае от тълкуване, за да може да дава нужната стойност в процеса на вземане на решение.

Системите за следене на близостта са важна част от контрола на стадата. Обичайно те се базират на RFID маркери и четци или пък на Bluetooth сензори. Едно от приложенията е следенето на чифтосването – важен аспект от управлението на стадата при млечните овце. В скорошно проучване беше използван триаксиален акселерометър със специфичен софтуер за откриване на активността на чифтосване на овни. Друга система е електронният алфадетектор, който се счита за добре усъвършенствана технология. Включва препаска за всеки овен, всяка с активен четец.

На всяка овца пък се монтира пасивен предавател, в близост до опашката. При чифтосване активният четец се доближава достатъчно до предавателя, за да индуцира сигнал. Данните за контакта се предават към централизиран компютър. Понастоящем тази система е преминала изследователската фаза и се изпробва в полеви условия за комерсиално производство. В някои ферми се експериментира използването на подобни сензори за близост с цел проследяване на агнетата по време на тяхното отглеждане до момента на отбиването. Носими яки за близост събират и натрупват информация за честотата и продължителността на близостта между овцете-майки и агнетата.

Стационарна автоматика във фермата

Стационарните автомати са друг ключов елемент в концепцията за прецизното овцевъдство. Това може да включва камери, теглилки и автоматични хранилки, които се монтират на ключови места. Сензорите събират данни и обикновено комуникират с eID маркерите на животните. Така данните за всяко животно се „зашиват“ към неговото „досие“. Обобщенията пък дават ценна насока на фермера. В овцевъдството може да има няколко неподвижни инструмента като автоматичните разделители, автоматичните теглилки или системите за ходово измерване на теглото. Въпреки че системите са достигнали етап на зрялост, те все още не са масово възприети сред овцефермите. Автоматичният разделител представлява система, базирана на селективна порта с възможност за различаване на животните и насочване на преминаващите индивиди в различни посоки според избран критерий. Повечето от системите за автоматично разделяне се основават на разчитането на eID.

Автоматичният разделител е важен за намаляване на ръчния труд при обгрижването на голям брой животни. Подборът на животни е една от най-трудоемките дейности във фермата, особено при събития като стригане, третиране против паразити или селекция за продажба. Теглилките и системите за ходово измерване на теглото са първоначално разработени за едър рогат добитък, но после приети и модифицирани и за овцевъдството. Обичайно такава система включва еднопосочен проход, водещ животните към ключов стимулант (вода, допълнителна хранилка), през който животните са принудени да преминат. Платформата за претегляне измерва теглото и обвързва резултата с конкретното eID на животното. Данните за всяка овца се съхраняват и могат да бъдат съпоставяни.

Когато се използва самостоятелно, системата помага да се намали трудът по претеглянето на животните. Но истинската добавена стойност идва от съчетаването на системата с други уреди за автоматизация. Така например претеглянето може да се сдвои със система за автоматично разделяне на животните. Тогава животните с по-ниско тегло могат да бъдат насочени към специална зона за допълнително хранене и подаване на добавки. Друга, изключително ценна комбинация, е сдвояването на автоматичната теглилка с пистолет-дозатор за подаване на антихелминтен препарат – т. нар. дренчер. На база на измереното тегло на животното системата автоматично дозира правилното количество лекарство. Това е важно за намаляване на риска от развитие на резистентност при хелминтните паразити и произтичащите от това здравни последици.

Автоматите за тъканни проби са друга система за автоматизация, важна за фермера, свързана със събирането на генетична информация за овцете в стадото. Тези автомати наподобяват пистолети за пробиване на уши. С тях се взема проба от ухото на овцата, за да се направи генетично изследване. Генетичната информация е ценна за фермерите за процеса на селекция. Традиционно генетичните изследвания се правят с т. нар. кръвни карти. При тях обаче е налице висок процент (до 30%) на замърсяването на пробите. С пистолет тъканната проба се вкарва директно в херметично затворена капсула, която се затваря веднага. Това осигурява 100% чистота на пробите. Други видове сензори могат да включват микрофони и звуков анализ на дъвченето на овцете, наблюдение на уринирането при овцете с цел определяне емисиите на течности и азот. Подобни системи обаче, засега, са по-скоро в експериментален процес и все още не са готови за внедряване.

Виртуализирани пасища

Пашата на овцете остава една от найважните дейности на фермерите – и найтрудна за автоматизиране. Нито овчарят, нито неговите овчарски кучета могат лесно да бъдат заменени от робот. Мобилните пасища са една от тенденциите, с които някои овцеферми по света експериментират. Става дума за леки временни ограждения, които периодично се преместват по преценка на фермера, според наличието на паша. Системата се състои от леки, преместваеми колове (например от фибростъкло – лек и здрав материал), соларни панели за осигуряване на електроенергията, акумулаторен механизъм и електропастир. Комерсиалните разработки обещават до три седмици готовност за работа при липса на слънчево греене. След изчерпването на пашата в даден район ограждението може да се премести.

Виртуалната ограда е още по-иновативен метод за управление на животните, който замества физическите бариери с електронни граници. Периметърът се задава чрез компютър, таблет или смартфон. Животните не могат да преминат границите благодарение на система от видими и / или звукови сигнали, комбинирани с електростимул (вграден в носима яка). Въпреки че виртуалните заграждения не са в състояние да осигурят пълно „заключване“ в дадена област, гъвкавостта и потенциалните приложения привличат все повече фермери да изпробват метода. Основното предимство на такава система не е пълното изключване на животните от определени зони, а по-скоро възможността, която виртуалните заграждения дават, за динамично насочване и преместване на животните според наличността на паша. Следователно, поради съображения за сигурност (пътища, контрол на животните и т.н.) и права на собственост (земя, съседни ферми и др.), външните огради за пасищата може да си останат необходимост.

Автоматизираната система за измерване на тревата, използвана за оценка на тревната маса, е друг инструмент за управление на пасищата. Базира се на микрозвуково измервателно устройство и предаване на данни в реално време. Измерва времето за връщане на предадения звук от отразяваща кръгла плоча, опряна в тревата до излъчвателя. Чрез изчисляване на времето за движение на сигнала се измерва височината на тревата. Данните са интегрирани с GPS система, която предоставя информация за позицията на пробата. Данните могат да се подават и към регионална „карта“ на тревното покритие. Тя предоставя ключова информация, необходима за планирането на движението на животните и наличието на пасища през цялата година.

Дроновете и камерите за наблюдения на пасищата също навлизат с пълна сила в отглеждането на овце, най-вече в частта наблюдение и оценка на пасищата.
Безжичните камери за наблюдение са подходящо решение за ферми в равнинни региони. Чрез няколко камери може да се постигне пълно визуално покритие на голяма територия, за да се следи къде се намират животните и какво правят. Дроновете могат да помагат за „оглед“ на позицията на стадата в не толкова равни райони. Още по-ценни са безпилотните апарати със способността си да облитат пасищата, събирайки данни за наличната паша. Технология, позната от земеделието, е облитането с дронове със специални спектрографски камери, които чрез анализ на нюансите на тревата могат да разкрият дефицити на определени химични вещества в почвения състав. В такъв случай фермерът може да се погрижи за подхранване на дадените терени (наторяване).

Млеконадойна техника и автоматизация

Доилната зала е ключов компонент през периода на доене на овце, който продължава 140–240 дена в годината. Доилната зала предоставя и някои привлекателни възможности за автоматизация. Контролът на параметрите на овчето мляко и идентифицирането на субклиничен мастит – това е една от най-важните посоки, в които се разработва автоматизирана апаратура. Чрез доилната система може автоматично да се преброява и броят на соматичните клетки за идентифициране на субклиничен мастит. Това може да става чрез измервания на елек-трическата проводимост или чрез оценка с помощта на оптичен сензор на разсейването на инфрачервената светлина. Спектрофотометрията и измерванията на разсейването на светлината също така могат да се използват за оценка на качествата на млякото, като например киселинност и модели на коагулация.

Въвеждането на системи за автоматично изключване на вакуумните доилни системи пък има за цел да намали физическото натоварване при процеса на доене, да редуцира риска от прекомерно доене и да облекчи работниците. Системата работи както въз основа на времеви ограничения (2–3 минути активност), така и чрез измерване на дебита (напр. изключва при спадане под 100 гр./мин.) Доилната зала може и да се обвърже със система за прецизно хранене чрез специални единични хранилки за животни, които да осигуряват отмерено количество фураж за отделните животни. Понастоящем тази технология е зряла и се предлага от немалко производители. Подобен подход при храненето е добро решение за задоволяване на хранителните нужди на всяко отделно животно.

Софтуер за управление

Софтуерът е ключова част от автоматизирането на овцефермата. Той може да бъде разработен по поръчка или придобит като готов продукт. Основните функции следва да включват регистър на стадото, проследяване на добива, разплодни линии, както и помощни средства за вземане на решения за фермера, сравнявайки отделните животни с тенденциите и средните стойности за стадото. Наблюденията на изследователите сочат, че интересът от страна на фермерите остава ограничен, макар да се разбират възможните ползи от внедряването на такъв софтуер. Колебанието често е свързано с възприеманата роля на стопанина и схващането, че софтуерът не може да замести ръчния труд, необходим във фермата.

Фактори за автоматизация. Предизвикателства

При голяма част от средствата за автоматизация на овцевъдството високата цена е традиционна пречка за навлизането на новите технологии. Възрастта на фермерите също може да бъде фактор. В региони, където средната възраст на фермерите е 55-60 години или повече, има тенденция иновациите да навлизат по-трудно. Друга слабост е липсата на технологична инфраструктура в овцефермите. Това е свързано с липсата на познания за боравенето с технологии и особено ИТ. В допълнение, самите размери на фермите за овце могат да правят технологичните подобрения да изглеждат ненужни. Когато пасищните площи са относително малки, тези парцели изглеждат по-лесни за управление чрез традиционни методи като пастирство през деня, телени огради или електропастири.

От друга страна навлизането на млади фермери в селското стопанство е тенденция, която обещава да промени картината. Най-често новите фермери са привлечени от идеята за екологично чисто, устойчиво селско стопанство по „нови“ правила. Те са склонни да възприемат новата технология. Когато това се случва, влиянието на пионера върху „колегите“ провокира навлизането на иновации. Заслужава да се спомене и, че нерядко младите предприемачи-овцевъди идват от съвсем други сектори. Тези „селскостопански стартъпи“ не се боят от дигиталните технологии и автоматиката, не са обременени от старите разбирания за селското стопанство и са отворени към новостите. Стратегиите за директен маркетинг са друг фактор, който има значение за фермерите и въвеждането на автоматизация.

Продуктите с висока добавена стойност в късата верига фермер-потребител позволява по-голяма част от крайната цена да остане в ръцете на фермера. Това обаче означава и, че контролът на качеството и производствените процеси стават пряка отговорност на фермера. В този случай прецизното овцевъдство е инструмент за увеличаване на производството и едновременно с това маркетингова помощ за фермера, осигурявайки пряк контрол на качеството. Технологичната база може да се използва за информиране на клиентите за благосъстоянието на животните и качеството на конкретни продукти.

Глобалното затопляне безспорно оказва влияние върху развитието на пасищните системи. По-дългите периоди на засушаване увеличават значението на управлението на ресурсите. Затова прецизното хранене и управлението на пълзящата паша ще имат все по-голяма роля за поддържането на производствения капацитет. Затова все поголяма роля придобиват автоматизираните теглилки и хранилки. Микробната и паразитната резистентност стават все по-голям проблем за здравето на животните и на хората. Намаляването на употребата на лекарства е ключов момент в развитието на безопасното и устойчиво селско стопанство.

Доказано е, че използването на автоматичните претеглящи системи и на тази база – прецизното дозиране на антихелминтни средства с помощта на интелигентни дренчери намалява общото количество използвани лекарства. Това спомага да се намали рискът от развитието на лекарствена резистентност. Използването на сензори като акселерометрите пък може да помогне за ранното откриване на болни животни, което спомага за намаляване на общото натоварване с антибиотици. Загрижеността за благосъстоянието и хуманното отношение към животните е друг фактор с нарастваща значимост. Младите фермери съзнават, че хуманното отношение към животните е свързано и с подобрена производителност, а не само „етично съображение“. Включването на прецизно животновъдство спомага за мониторинга на стадата и облекчаването на процедурите, свързани с рутинната грижа за стадото.