Inteligentné technológie: Precízny chov zvierat
Vzhľadom na nižšie marže a celosvetovo rastúci dopyt po mliečnych výrobkoch, smeruje dnešný mliekarenský priemysel k farmám s väčšími a vysokovýkonnými stádami. Znamená to nielen zložitejšie operácie, ale aj zvýšenú kontrolu širokej škály environmentálnych a sociálno-kultúrnych problémov (problémy s odpadom z hnoja a jeho vplyv na kvalitu pôdy, vody a ovzdušia, obavy z emisií skleníkových plynov či obavy z využívania antibiotík).
Pre manažérov fariem to nie sú len nízke ceny mlieka a vysoké náklady na krmivo, ktoré im spôsobujú bolesti hlavy. Dnešná situácia je náročná na úplne novej úrovni a vyžaduje si nové zručnosti spolu s novými úrovňami efektívnosti. V snahe splniť túto výzvu - zvládnuť zložitosť, udržať ziskovosť svojich operácií a splniť rastúci zoznam požiadaviek a potrieb - sa farmári obracajú na inteligentné technológie.
Precízny chov zvierat (PCHZ) je definovaný ako „individuálna starostlivosť o zvieratá prostredníctvom nepretržitého monitorovania zdravia, dobrých životných podmienok, produkcie/reprodukcie a vplyvu na životné prostredie“.
Jeho cieľom je dosiahnuť produktívnejšie, efektívnejšie a udržateľnejšie farmárske operácie založené na efektívnom využívaní digitálnych technológií. Zahŕňa kombinovanú aplikáciu jedného alebo viacerých nástrojov v integrovaných systémoch, čo umožnil technologický vývoj za posledných 20 rokov v oblastiach, ako sú informačné a komunikačné technológie, internet, jeho dostupnosť a bezdrôtové komunikačné siete.
Senzory, roboty, digitálne nástroje
Jedno z prvých „inteligentných“ farmárskych riešení v 90. rokoch boli inteligentné kŕmne systémy. Veľa mliečnych fariem používa už roboty na dojenie, pričom dopyt po celom svete rastie. Optimálne riadenie stáda na farme sa teraz stalo jedným z najdôležitejších faktorov úspechu moderného a udržateľného chovu dobytka. A dnes čoraz častejšie, optimálne riadenie stáda znamená spoliehať sa na inteligentné technológie ako sú senzory, roboty, digitálne nástroje a softvér.
Nové technológie pomáhajú farmárom zlepšiť životné podmienky zvierat, ich riadenie a prehĺbiť pochopenie ich správania. Používajú sa už v systémoch intenzívneho chovu, ale mohli by byť užitočné aj v systémoch založených na pastvinách, kde môže byť kontrola hospodárskych zvierat náročná z dôvodu ich fyzického rozsahu, variability a hustoty krmivovej základne a odľahlosti.
Pokroky v inžinierstve a výskume biomateriálov viedli k miniaturizácii elektronických zariadení a k zníženiu nákladov na elektroniku, čo sú tiež kľúčovými hnacími silami šírenia precízneho chovu zvierat. Tento by mohol poskytnúť farmárom nepretržitý, nerušivý a objektívny zber údajov, schopných odhaliť malé, ale významné zmeny vo vzorcoch správania alebo zjavne nesúvisiacich parametroch, ktoré výrazne zlepšujú rozhodovanie farmárov.
Senzory nepretržite merajú správanie kráv, a to 24 hodín denne, 7 dní v týždni a počas celého roku, čo umožňuje sledovať údaje o aktivite každej kravy ako čas ležania a žrania, ako aj o optimálnom čase inseminácie.
Ak sa správanie kravy odchyľuje od jej zvyčajných vzorcov aktivity, jej správanie sa porovnáva s kĺzavým priemerom z predchádzajúcich týždňov. Nová voliteľná funkcia umožňuje rýchlejšie lokalizovanie kráv a tým okamžitú akciu.
Ďalším príkladom je senzor počtu somatických buniek v mlieku na skoršiu detekciu mastitídy. Vďaka individuálnej analýze mlieka v každej štvrtke vemena poskytuje senzor farmárom novú úroveň schopnosti včasnej detekcie na ochranu zdravia stáda. Údaje a analýzy v reálnom čase umožňujú manažérom a veterinárom zasiahnuť skôr cielenými opatreniami, aby sa kravy rýchlejšie zotavili z choroby a potrebovali menej antibiotík.
Efektívne riadenie času
Kŕmne systémy podporujú farmárov v ich krmivovom manažmente a stratégii kŕmenia, čo hrá veľmi dôležitú úlohu pri vysokovýkonných dojniciach. Možné je presné ovládanie a programovanie kŕmnych staníc na farme a dojacieho robota vrátane skupinového manažmentu, rôznych dávok či kŕmnych prísad. Softvér na riadenie stáda môže na prvý pohľad ukázať, kde zlepšiť stratégiu kŕmenia, čo ovplyvňuje nielen lepší zdravotný stav stáda, ale aj náklady na krmivo. Toto presné kŕmenie šetrí zdroje v mnohých ohľadoch.
Efektívne riadenie času je pre dnešných farmárov rozhodujúcim faktorom úspechu. Na to, aby sa manažéri stáda dostali do zoznamu úloh na daný deň, musia byť absolútne časovo nezávislí. Musia byť informovaní v reálnom čase o tom, kde a kedy majú zasiahnuť. Kombinácia senzorov a softvéru s mobilnými zariadeniami umožňuje farmárom flexibilitu, nemusia byť nepretržite na farme alebo pred počítačom. Okrem toho, mobilné zariadenia umožňujú všetkým zamestnancom na farme zostať v obraze a efektívnejšie sa koordinovať.
Vo vidieckych regiónoch je ťažké získavať talenty kvôli asociáciám s manažmentom stáda, ako namáhavou a všeobecne zastaranou metódou práce. Vďaka inteligentným technológiám je poľnohospodárstvo opäť atraktívne pre mladších ľudí.
V systémoch založených na pastvinách je tento typ podpory pre poľnohospodárov veľmi dôležitý vzhľadom aj na to, že kontrola zvierat farmármi je menej častá. V súčasnosti je precízny chov zvierat (PCHZ) vyvinutý najmä pre systémy intenzívneho poľnohospodárstva, najmä v interiéri, kde farmárske štruktúry a zariadenia dobre vyhovujú potrebám súčasnej digitalizácie (obmedzený priestor, kontrola podmienok prostredia, ľahký prístup k elektrickej energii a informačným a komunikačným technológiám). Zahŕňa technológie na triedenie zvierat, automatizované váženie, digitálne zariadenia, robotické kŕmenie a dojenie.
Na pasienkoch
PCHZ by však mohol byť veľmi užitočný aj v systémoch založených na pasienkoch, najmä počas sezónneho pasenia, keď môže byť kontrola hospodárskych zvierat farmármi náročná z dôvodu fyzického rozsahu systémov založených na pasienkoch, variability a hustoty krmivovej základne a odľahlosti. Aplikáciu PCHZ na systémy hospodárskych zvierat už preskúmali viacerí autori bez ohľadu na systémy chovu, kde boli zariadenia aplikované. Mnohí skúmali využitie technológií PCHZ aj na monitorovanie správania a manažmentu dobytka na pastve, hodnotenie dobrých životných podmienok zvierat v tomto extenzívnom systéme chovu dobytka.
Výskum hospodárskych zvierat už ťažil z technológií PCHZ, ktoré poskytujú prístup k veľkému množstvu informácií o správaní a aktivitách zvierat pri pasení bez ľudského vyrušovania a počas dlhých časových období, ako aj na vzdialených miestach, ktoré sú farmárom ťažko prístupné. Možnosť monitorovať zviera bez ohľadu na jeho polohu a čas (t. j. aj v noci) je nepopierateľným prínosom pre chovateľa, ktorý môže byť v prípade abnormálneho správania okamžite varovaný a promptne zasiahnuť. Nositeľné senzory a technológie v teréne môžu navyše zhromažďovať informácie užitočné pre celkové riadenie stáda, od rekonštrukcie rodokmeňa až po plánovanie liečebných procedúr alebo doplnenie krmiva podľa dostupnosti pastvín.
V súvislosti s klimatickými zmenami by vývoj nástrojov na monitorovanie niekoľkých klimatických parametrov na pastvinách mohol nadobudnúť neoceniteľnú dôležitosť na podporu poľnohospodárov pri rozhodovaní a na podnietenie zásahov pre hospodárske zvieratá ešte pred vypuknutím problémov, týkajúcich sa dobrých životných podmienok zvierat.
Flexibilné riešenia
Diaľkové snímanie dostupnosti pasienkov, identifikácia (a vylúčenie) environmentálne citlivých oblastí a virtuálne riadiace systémy by sa mohli stať kľúčovým nástrojom pre manažment pastvín a ochranu trávnych porastov. Avšak životnosť batérie v zariadení musí zaručiť dlhodobú funkčnosť a minimálnu údržbu, aby sa predišlo častým výpadkom v operáciách snímania.
Na prekonanie tohto problému bolo testovaných niekoľko stratégií, vrátane vyššieho výkonu batérie (veľkosť a hmotnosť batérie zostane nositeľná pre zvieratá), efektívnejšie pracovné cykly, kompresia údajov a nové techniky získavania energie. Solárne panely sa čoraz častejšie používajú na predĺženie životnosti batérie, ich výkon však závisí od klimatických podmienok.
Ďalší problém súvisí so správou údajov v podmienkach otvoreného prostredia. Rozsah pokrytia prenosom môže byť náročný, najmä v horských oblastiach alebo na pastvinách pokrytých stromami. To znamená, že zariadenia na aplikáciu PCHZ v oblasti pastvín musia zabezpečiť primeranú úložnú kapacitu na uchovanie zozbieraných údajov, kým nebudú vhodné podmienky na prenos alebo efektívne bezdrôtové doručovacie systémy. Zlepšenie týchto technológií môže byť obzvlášť užitočné z hľadiska monitorovania v reálnom čase. A nakoniec je potrebná určitá flexibilita, pretože voľne sa pohybujúce zvieratá majú dostatok zdrojov potravy a vody a môžu sa pohybovať na veľmi veľké vzdialenosti, takže identifikácia spoľahlivého systému na sťahovanie a prenos údajov je často špecifická pre danú lokalitu a sú potrebné veľmi flexibilné riešenia.
Manažéri nechcú vidieť údaje, ale informácie
Aj napriek tomu sa vývoj a aplikácia technológií PCHZ v chove hospodárskych zvierat rozširuje v systémoch chovu hospodárskych zvierat v uzavretých priestoroch, ako aj na pastvinách. Výskum na pastvinách má z takýchto riešení veľký úžitok; používanie PCHZ medzi farmármi v systémoch pastvín je však stále obmedzené v porovnaní so systémami intenzívneho chovu dobytka. Súvisí to s niekoľkými prekážkami charakteristickými pre systémy založené na pastvinách, ktoré stále nie sú vyriešené.
Bez ohľadu na technologické obmedzenia, musí aplikácia PCHZ na farme spĺňať niektoré ekonomické a prevádzkové požiadavky, ktoré napríklad zapadajú do súčasných manažérskych postupov, nevyžadujú žiadnu dodatočnú prácu, sú ekonomicky výhodnejšie ako súčasný manažment, poskytujú minimálne rovnakú presnosť ako tradičné metódy a majú užívateľsky príjemný dizajn.
Farmy, ktoré chovajú zvieratá na pastve, majú často nižšiu návratnosť ako intenzívne farmy, čo je z ekonomického hľadiska dôležitý faktor, ktorý treba brať do úvahy. Uskutočniteľnosť aplikácie PCHZ v systémoch založených na pastvinách súvisí najmä s výrazným znížením počtu pracovníkov, s financovaním nákupu technológií PCHZ, ako aj so získaním hmatateľných výhod z investície. Používanie senzorových technológií s možnosťou nepretržitého monitorovania generuje na veľkých farmách obrovské množstvo údajov.
Systém je „inteligentný“ iba vtedy, ak dokáže efektívne riadiť veľké množstvo údajov. Kľúčom k tomu je dobrý softvér na riadenie stád a fariem. Manažéri fariem nechcú vidieť údaje, ale informácie. Chcú vidieť, kde môžu zlepšiť procesy a stratégie, kde môžu zlepšiť životné podmienky zvierat, kde môžu ušetriť na zdrojoch a nákladoch, prispôsobených ich potrebám.
Do komerčných chovov
Realizovaný najväčší európsky výskumný projekt o PCHZ ukázal, že je skutočne reálne zaviesť technológiu PCHZ do komerčných chovov dobytka. Ukázalo sa, že technológia PCHZ môže fungovať na úrovni farmy. V súčasnosti ponúka príležitosti na vývoj produktov automatického monitorovania a riadenia, ktoré pomáhajú farmárom zostať konkurencieschopnými a zároveň spĺňať mnohé požiadavky, ktoré na nich spoločnosť kladie.
Technológia je však len nástroj, ktorý podporuje mnohých farmárov pri rozhodovaní. Biologický proces je príliš zložitý na to, aby nahradil farmárov, technológiou. Technológia ponúkne viac možností, ako ušetriť peniaze a zmeniť život farmárov tým, že im šetrí pracovný čas. Systém monitorovania a riadenia umožní lepšie využitie genetického potenciálu dnešných druhov hospodárskych zvierat.
Inteligentné technológie umožňujú farmárom dojníc čeliť mnohým výzvam, ktoré pred nimi dnes stoja - pomáhajú im zostať ziskovými, prilákať mladé talenty, zabezpečiť zdravie stáda, znížiť zdroje, spotrebu, odpad a dokonca aj emisie skleníkových plynov.
Vývoj vhodných systémov si však vyžaduje oveľa intenzívnejšiu spoluprácu medzi ľuďmi z rôznych vedných odborov a technických oblastí. Zdá sa, že je to ťažké, pretože každá disciplína, každý tím a mnohí jednotlivci len hľadajú viac peňazí na výskum namiesto toho, aby sa zamerali na dosiahnutie väčšieho pokroku vo svojej oblasti výskumu, kde by sa ich znalosti mali uplatniť.
Poďakovanie: „Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Udržateľné systémy inteligentného farmárstva zohľadňujúce výzvy budúcnosti 313011W112, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja a bola tiež podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-15-0477. “