Standarde de construcție învechite, sisteme de control și abordări de gestionare a hambarului: împreună cauzează utilizarea sub-optimă a resurselor în cadrul producției de porci din UE. Acest lucru are ca rezultat emisii și pierderi mari. Acum, preocuparea pentru bunăstare ii determina pe fermieri sa se lupte ca să mențină competitivitatea. Proiectul PigSys are în vedere o îmbunătățire a întregului sistem.

Depășirea vechilor standarde

PigSys, un proiect ERA-NET, abordează problemele standardelor de construcție învechite, a sistemelor de control și a gestionării hambarului prin adoptarea unei abordări multidisciplinare, transversale, la nivel de sistem a producției de porci. În acest fel, proiectul se asigură că toate aspectele relevante pentru sistemele de producție a porcilor durabile, acceptabile social și viabile din punct de vedere economic sunt abordate în mod adecvat.

Cu parteneri din diferite regiuni europene și includerea Germaniei, Franței și Danemarcei ca trei dintre cei mai mari cinci producători de porci europeni - proiectul nu numai că are un echilibru geografic și climatic, dar asigură și relevanța sa în întreaga UE.

În acest scop, se dezvoltă un model cuprinzător al fluxurilor de masă și energie și un sistem de sprijinire a deciziilor, precum și sisteme noi de control al climei, pentru a sprijini o îmbunătățire durabilă a performanței generale. Acest lucru va permite:

1. Îmbunătățirea productivității, rezilienței și competitivității producției animale europene;

2. Îmbunătățirea și o mai bună gestionare a resurselor pentru a reduce risipa și pentru a spori durabilitatea mediului înconjurător a producției animale europene; și

3. Îmbunătățirea practicilor la fermă pentru a spori acceptabilitatea consumatorilor și pentru a aborda provocările societale asociate bunăstării animalelor, calității și siguranței produselor, biodiversității și furnizării de servicii ecosistemice.

Monitorizarea comportamentului și a sănătății

Evoluțiile tehnologice recente au extins posibilitățile de monitorizare și evaluare a comportamentului, sănătății și bunăstării animalelor în fermele la scară mare și mică, prin vizionarea automată, fie tridimensională (3D), fie bidimensională (2D), împreună cu învățarea automată (de ex. învățare profundă) tehnici. Aceste tehnici au o gamă largă de aplicații, flexibilitate, cost și eficiență.

În proiectul PigSys, datele de la camerele video 2D au fost utilizate pentru a dezvolta un sistem de monitorizare, în special învățarea profundă bazată pe învățare automată. Datele de imagine din diferite ferme comerciale și de cercetare din diferite țări europene (adică Germania, Suedia, Danemarca și Franța) au fost utilizate pentru a instrui și valida tehnicile de învățare profundă. Modelele dezvoltate pot monitoriza continuu posturile culcate și în picioare, precum și activitatea porcilor adăpostiți în grupuri în hambare.

Modelele dezvoltate au fost transferate pe un microcontroler (computer de bord unic - Raspberry Pi - echipat cu o cameră) care permite utilizarea sistemului dezvoltat în diferite condiții agricole. Modelele pot înregistra comportamentele în condiții online (în timp real) și offline (date video și imagini înregistrate).

Datele marcate pot fi salvate continuu în fișiere Excel. Rezultatele din faza de testare a modelelor de învățare profundă dezvoltate în diferite condiții agricole (atât înțărcare, cât și îngrășare) arată că modelul propus are flexibilitate și o bună rezistență în diferite construcții de ferme de porci, condiții de iluminare, vârsta animalelor și culoarea pielii.

Algoritmi pentru controlul climatului

Tehnica viziunii automate a fost folosită în continuare pentru a dezvolta algoritmi pentru controlul climatului în hambar. Strategia de control adaptată permite măsurarea continuă și examinarea încrucișată a parametrilor procesului prin măsurarea diferenței dintre datele în timp real colectate prin intermediul dispozitivelor neinvazive.

Senzorii și camerele de mediu și datele de referință cunoscute sub numele de puncte de set au fost utilizate pentru a regla și optimiza mecanismul de control. De exemplu, într-un hambar de porci la temperatura camerei de 21 ° C, senzorii vizuali recunosc că porcii stau departe unul de celălalt chiar și atunci când este atins punctul stabilit de 21 ° C, indicând că condițiile sunt încă prea calde pentru porci.

Aceste informații sunt transmise controlerului, care apoi decide acțiunea pentru ventilator. Deoarece controlerul are setări definite pentru modelul culcat al porcilor, acesta va determina ventilatorul să se deschidă în continuare pentru a permite circulația aerului. Acesta va menține această acțiune până când senzorii vizuali declanșează următorul semnal că modelul culcat al porcilor revine la normal.

Sistem de control adaptiv de referință model

Această strategie de control cu ​​buclă închisă este, de asemenea, cunoscută sub numele de sistem de control adaptiv de referință al modelului.

În plus față de setările de control definite, este în curs de dezvoltare și definiția seifurilor de eșec, de exemplu, temperatura depășind controlul dinamic dacă sunt atinse limitele stabilite, compoziția aerului depășește controlul dinamic și / sau temperatura dacă concentrația de gaze nocive este prea mare.

Imagini, gaze și senzori climatici

Modelul de control este rulat printr-un sistem de controler logic programabil (PLC) bazat pe un computer cu o singură placă open source (Raspberry Pi) ca element central al sistemului descris.

Parametrii de intrare (recunoașterea imaginii, senzori pentru gaze nocive și senzori de climă în hambar) sunt transferați la PLC, deși sunt menționate extensiile modulului de intrare, unde sunt procesate și apoi se generează un semnal de ieșire care este transferat în continuare la ventilator printr-o extensie a modulului de ieșire .

Vizualizarea condițiilor curente ale sistemului, precum și capacitatea de a schimba setările se realizează printr-un afișaj tactil industrial încorporat în dulapul de comandă. Atât afișajul, cât și dulapul de comandă sunt potrivite pentru utilizare în medii agricole, deoarece rezistă la pătrunderea prafului și a apei, îndeplinind standardul IP65.

Dacă este necesar, sistemul poate fi extins și cu o conexiune de rețea wireless sau ethernet care oferă posibilitatea de a supraveghea starea curentă a sistemului de la distanță, nu numai direct de la dulapul de control. Sistemul dezvoltat poate fi utilizat (cu unele modificări) pentru alte sisteme de control al climatului pentru creșterea animalelor.

(Cf. “Combining sensors for better climate control”; Autori: Barbara Sturm, Sharvari Raut, Phil Kirchhofer, Simone Müller și Abozar Nasirahmadi- Universitatea Humboldt din Berlin)