Gesundheitsmonitoring mittels KI am Kälberiglu

Autoren:
Name Institution e-Mail
Stefanie KewitzSächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) stefanie.kewitz@smekul.sachsen.de
Ruben SothLandwirtschaftskammer Schleswig-Holstein rsoth@lksh.de

Schwierigkeitsgrad:
einfach
Umsetzungsdauer:
kurz
Reproduzierbarkeit:
international
Technologisierung:
niedrig

Kurzbeschreibung



Das Calf Monitoring System ermöglicht mit Infrarotsensoren am Kälberiglu eine durchgehende Kälberbeobachtung bei Tag und Nacht. Die erfasste Bewegungsaktivität und Stehzeit der Kälber wird genutzt, um das Erkrankungsrisiko zu ermitteln und den Landwirt auf Kälber mit besonderem Erkrankungsrisiko hinzuweisen.

Nach der Installation des Gateways, der Infrarotsensoren an den Kälberiglus, und der Handyapp, liegen die ersten Kälberdaten nach etwa 24 Stunden vor. Die erfassten Daten werden per Funk von den Sensoren an das Gateway übermittelt. Das Gateway, das eine Internetverbindung über die integrierte SIM-Karte herstellt, überträgt die Daten auf einen deutschen Server. Mit Hilfe von KI-Algorithmen werden die Daten verarbeitet, das Bewegungsverhalten erkrankter Kälber erkannt und der Landwirt über Alarmlisten auf diese Tiere hingewiesen.

Das Calf Monitoring System ermöglicht eine Tiergesundheitsüberwachung in der Kälbereinzelhaltung. Durch KI-Algorithmen kann der Landwirt bis zu drei Tage vor dem Ausbruch auf die Entstehung von Kälberkrankheiten hingewiesen werden. Durch die Früherkennung können schwere Krankheitsverläufe verhindert, die Gesundheit erhalten und das Tierwohl sowie die Leistungsfähigkeit gewahrt werden. Darüber hinaus stellt das System eine Arbeitserleichterung-/Entlastung dar.

Bestandteile


  Technik


  • Gateway
  • Sensoren
  • Smartphone App

  Anwendung


  • App

 Daten


  • Sensordaten
  • Zugangsdaten
  • Betriebsdaten
  • Messdaten

Einordnung


Allgemein

Bundesland:
Sachsen
Übertragbarkeit:
keine Angabe
Produktionsbereich:
Tierische Erzeugung
Produktionsrichtung:
Rinderhaltung
Arbeitsbereich:
Kälbermanagement
Verfahrensbereich:
keine Angabe

Umgesetztes Praxisbeispiel:

Testumgebung:
Praxiseinsatz
Einsatzhäufigkeit:
Dauerhaft
Einsatzumfang:
Nicht relevant
Kostenumfang digitaler Technik:
(Die Kosten sind als Richtwerte zu verstehen)
 
- Anschaffungskosten für Einsatzumfang:
1001 - 5000 €
- Laufende Kosten im Monat pro Einheit:
0 €


Umsetzungsschritte

Einrichtung

In der Einrichtung des Praxisbeispiels sollen die Grundlagen für die anschließende Durchführung geschaffen werden. Zum Beispiel die Einrichtung eines Accounts, Installation von Software und Aufbau von Technik.

1

Standortwahl des Gateways

Wählen Sie einen geeigneten Standort für das Gateway aus. Ein Anbringungsort ist dann für das Gateway geeignet, wenn über eine Steckdose in erreichbarer Entfernung eine permanente Stromversorgung ermöglicht (Kabellänge prüfen) und ausreichender Handyempfang für die integrierte SIM-Karte gewährleistet werden kann. Außerdem sollte eine Entfernung von max. 80m zum am weitesten entfernten Sensor eingehalten werden.

2

Anbringung des Gateways

Schrauben Sie zunächst das Befestigungsmaterial an das Gateway. Hierfür benötigen Sie die mitgelieferten Winkel und Schrauben sowie einen Schraubenschlüssel. Befestigen Sie das Gateway an einer Wand oder einem Holzbalken und stellen Sie anschließend über das Netzteil eine Stromversorgung her.

3

Gatewayantenne ausrichten

Der Standfuß der Antenne ist magnetisch und haftet entsprechend an einem metallischen Untergrund (Winkel, Unterlegscheibe). Befestigen Sie die Antenne waagerecht in einer erhöhten Position für einen stabile Funkverbindung zwischen Sensoren und Gateway.

4

Sensoren für den Anbau vorbereiten

Bevor die Infrarotsensoren an den Kälberiglus angebracht werden können, muss an jedem Sensorgehäuse eine Montageplatte befestigt werden. Sie benötigen ein Sensorgehäuse, eine Montageplatte, den mitgelieferten Bit und einen Steckschraubendreher mit Bitaufnahme oder Akkuschrauber. Entfernen Sie zunächst die beiden Schrauben auf der Gehäuserückseite, legen sie anschließend die Edelstahl-Montageplatte auf und schrauben Sie diese fest.

5

Infrarotsensor am Kälberiglu installieren

Jede Kälberbox/Kälberiglu muss mit einem Infrarotsensor ausgestattet werden. Mit Hilfe einer zweiten Montageplatte und vier Flügelmuttern kann der Sensor an den Streben des Iglus festgezogen werden. Für valide Messdaten ist die korrekte Anbringung entscheidend. Der Sensor muss auf der Innenseite des Iglus dem Kalb zugewandt, mit dem QR-Code nach oben zeigend, ausgerichtet werden. Darüber hinaus muss der Sensor mittig des Kälberiglus in etwa 40cm Höhe ab Stehhöhe des Kalbs (maßgeblich abhängig von der Einstreuhöhe) angebracht werden. Selbstverständlich darf das Kalb durch den Sensor und die Montageplatten nicht behindert werden (z.B.: beim Fressen oder Tränken). Um eine problemlos langanhaltende Funktion zu gewährleisten, sollte der Sensor darüber hinaus nicht unter dem Tränkenuckel platziert werden, da dort die Linse schneller verunreinigt wird.

6

Calf Monitoring App

Laden Sie die Calf Monitoring System App aus dem Playstore bzw. Appstore herunter. Öffnen Sie anschließend die App, um einen Account zu erstellen. Bitte beachten Sie bei Ihrer Auswahl, dass nachfolgend vergebene Zugangsdaten allen zukünftigen Anwendern auf Ihrem Betrieb zur Verfügung gestellt werden müssen. Klicken Sie auf "Registrierung". Geben Sie eine geeignete Email-Adresse an und vergeben Sie ein Passwort, das im Anschluss nochmals bestätigt werden muss. Akzeptieren Sie die Nutzungsbedingungen und Datenschutzerklärung, um die Registrierung abschließen zu können.

7

Gateway hinzufügen

Nach erfolgreicher Registrierung und Anmeldung erscheint der Menüpunkt "System mit Account verknüpfen". Wählen Sie "Gateway hinzufügen". Scannen Sie den QR-Code auf der Umverpackung des Gateways oder auf der Rückseite des Gateway-Gehäuses.

8

Sensoren hinzufügen

Wählen Sie "Sensor hinzufügen". Scannen Sie den QR-Code auf der Oberseite des Sensor-Gehäuses.

Vorbereitung

In der Vorbereitung wird die eingerichtete Technik und/oder Anwendung für die Durchführung des Praxisbeispiels einsatzbereit gemacht. Zum Beispiel das Erstellen/Verschicken einer Applikationskarte und der Import von Feldgrenzen.

1

Systeminitialisierung

Nachdem die Sensoren an den Kälberiglus angebracht und zum Account hinzugefügt wurden, beginnt die Initialisierungsphase des Systems. Befindet sich im Inneren des Kälberiglus bereits ein Kalb, werden nun die ersten Bewegungsdaten registriert und nach ca. 24 Stunden das erste Erkrankungsrisiko berechnet.

2

Kälberdaten anlegen

Um den Sensor entsprechend des zu überwachenden Kalbes zu benennen, tippen Sie in der Oberfläche "Aktive Kälber" auf die drei Punkte rechts neben der Sensorkennung. Wählen Sie "Kalb bearbeiten" und tragen Sie die Ohrmarkennummer sowie alle weiteren relevanten Kälberdaten ein. Tippen Sie auf "Speichern" am rechten oberen Bildrand.

3

Sensorzuordnung

Für eine bessere Übersichtlichkeit in der App ist es sinnvoll, die Sensoren den Nummern der Kälberiglus zuzuordnen. Hierdurch wird innerhalb der App nicht mehr die Sensornummer sondern die besser einzuordnende Iglunummer angezeigt. Hierfür öffnet sich unter "System" der Unterpunkt "Sensoren". Durch das Anwählen eines Sensors über langes Halten, kann der Alias geändert werden, der für die Iglu-/Boxkennzeichnung steht.

Durchführung

In der Umsetzung wird das eigentliche Ziel des Praxisbeispiels umgesetzt. Dabei wird die vorbereitete Technik und/oder Anwendung eingesetzt. Zum Beispiel die Auswahl und Weiterverarbeitung ausgewählter Geodaten und die Abarbeitung einer Applikationskarte und gleichzeitige Dokumentation der Maßnahme.

1

Kälberalarme kontrollieren

Kontrollieren Sie unter "Dashboard", "neue Alarme" oder unter "aktive Kälber", die vom System ermittelten Erkrankungsrisiken Ihrer überwachten Kälber. Das Erkrankungsrisiko wird in "keine Auffälligkeiten" (grün), "erhöhtes Erkrankungsrisiko" (gelb), "hohes Erkrankungsrisiko" (orange) und "sehr hohes Erkrankungsrisiko" (rot) kategorisiert. Wenn Sie ein Kalb anwählen, können Sie den Verlauf des berechneten Erkrankungsrisikos sowie die Bewegungsaktivität und Stehzeit des Kalb über verschiedene Zeitintervalle einsehen.

2

Gesundheitsstatus der Kälber prüfen

Kälber mit einem Erkrankungsrisiko sollten intensiver kontrolliert werden. Mit Hilfe der "Handlungsempfehlungs-Funktion", die Sie nach dem Auswählen eines Kalbs unterhalb des Graphens finden, werden Sie in der Tierkontrolle unterstützt. Wenn Sie die "Handlungsempfehlung" auswählen, werden verschiedene Gesundheitsparameter abgefragt, anhand dessen Sie anschließend ein Behandlungsprotokoll mit Handlungsempfehlungen erhalten. Darüber hinaus werden die erfassten Gesundheitsparameter unter "Beobachtungen" innerhalb der Kälberkartei abgespeichert.

3

Tierbeobachtungen basierend auf der Alarmliste intensivieren

Prüfen Sie alle Kälber mit Erkrankungsrisiko, um eine Kälberkrankheit frühestmöglich erkennen und behandeln zu können.

Nachbereitung

In der Nachbereitung werden die durchgeführten Schritte kontrolliert um das Ergebnis des Praxisbeispiels sicherzustellen. Zum Beispiel kann dies die Einsicht einer Dokumentationskarte zur Überprüfung von Soll- und Ist-Menge sein.

1

Systempflege

Das System registriert das Ausstallen der Kälber, wenn das Iglu leer steht. Der Sensor wird automatisch im System "frei" gestellt und kann neu besetzt werden. Sollte der Sensor eine Aktivität messen, obwohl kein Kalb unter dem Sensor angelegt wurde, wird das Kalb nicht unter der Ohrmarkennummer in der App ausgewiesen, sondern über die Iglu-/Boxnummer angezeigt.

2

Reinigung

Eine Reinigung des Kälberiglus mit dem Hochdruckreiniger sowie Temperaturschwankungen, UV-Strahlung und chemikalische Einflüsse wie Ammoniakbelastung schaden dem Sensor nicht.

Auswertung

In der Auswertung soll das durchgeführte Praxisbeispiel hinsichtlich seines Erfolges untersucht werden. Zum Beispiel der Effizienzvergleich von vernetzten Maschinen/ dokumentierten Maßnahmen.

1

Kälbergesundheit

Das Calf Monitoring System ermöglicht laut Hersteller das Erkennen von Kälberkrankheiten bis zu drei Tage vor dem Ausbruch. Durch die durchgängige optische Aktivitätsmessung des Infrarotsensors erhalten Sie Auswertungen zum Aktivitäts- und Liegeverhalten des Kalbs. Beide Parameter lassen sich für den Tag, die Woche oder den Monat anzeigen, um Tendenzen/Entwicklungen ablesen zu können. Aus den erfassten Parametern wird das aktuelle Verhalten des Kalbs berechnet, das mit dem Normalverhalten eines Kalbs verglichen wird. Hieraus wird mittels künstlicher Intelligenz das Erkrankungsrisiko des Kalbs ermittelt. Sollte das Kalbverhalten stark negativ vom Normalverhalten abweichen, erhalten Sie einen Alarm in der Calf Monitoring App. Durch das Monitoringsystem werden die Kälber auch außerhalb Ihrer Tierbeobachtungzeiten kontrolliert.

Ergebnisbeschreibung

  Allgemeines Potenzial
Verbesserte Rechtssicherheit
Entbürokratisierung
Beitrag zur digitalen Transformation
Vereinfachtes Datenmanagement
weiteres Ergebnis
  Ökonomisches Potenzial
Einsparung Betriebsmittel/ Behandlungskosten
Einsparung Arbeitszeit
Bessere betriebliche Planungssicherheit
Mehrertrag/ höhere Leistung
Entscheidungsunterstützung
weiteres Ergebnis
  Ökologisches Potenzial
Steigerung Ressourceneffizienz
Positive Wirkung auf die Tiergesundheit / das Tierwohl
Emissionsminderung
weiteres Ergebnis
  Soziales Potenzial
Attraktivität des Arbeitsplatzes
Arbeitserleichterung
Beitrag zur Entwicklung des ländlichen Raumes
Verbesserung Arbeitssicherheit
verbessertes Image/Öffentlichkeitsarbeit
weiteres Ergebnis
Externe Dokumente: