Az informatikai megoldások szerepe a precíziós állattartásban

II. rész: Jó gyakorlatok a precíziós állattartásban

 

1. Általános informatikai hálózat az állattartó telepen

Az ipari területen teljesen elfogadott és magától értetődő, hogy az informatikai hálózat az alapvető működési infrastruktúra része. Az iparban a kiterjedt gépészet és a nagyszámú adminisztratív feladat hozta magával ezt a berendezkedést, de ma már a mezőgazdaságban – és főként az állattartásban – egyre inkább elengedhetetlenek az ilyen irányú fejlesztések. A gépészetek növekvő száma, a mérés-adatgyűjtés fontossága, valamint a kisebb létszámú, de több feladatot ellátó személyzet mind olyan körülmény, ami informatikai hálózatok kiépítését követeli meg a hatékony működés érdekében. A jól megtervezett informatikai hálózat alkalmazkodik a telephely földrajzi és működési sajátosságaihoz. Az adatátviteli hálózat topológiája lehet hagyományos rézkábelezés, nagyobb távolságokon, nagy sávszélesség biztosítására pedig optikai hálózat. Ma már nagy biztonsággal és magas sávszélesség biztosítása mellett működnek mikrohullámú frekvenciatartományban üzemelő vezeték nélküli adatátviteli megoldások is. Ha a hálózati topológia kiépült, az informatikus szakember feladata a megfelelő hálózatmenedzsment kialakítása. Virtuális hálózatok létrehozásával biztosítható, hogy egyazon kábelen párhuzamosan működjön az alapvető kommunikáció, adminisztráció és internethasználat, viszont ettől szeparáltan és védetten működtessünk biztonságtechnikai rendszert (pl. kamerák, beléptetőrendszer stb.) vagy olyan ipari informatikát, ami valamilyen céleszköz vagy céleszközök működését biztosítják.

A telephely egészére kiterjesztett hálózat a kulcsa a mérés-adatgyűjtés többhektáros területen történő megvalósításának, illetve az adatkommunikáció dolgozói szintű felhasználásának. Adminisztrációs szempontból komoly lépés, amikor az állat mellett állva, annak adatait képesek vagyunk lekérdezni és szerkeszteni egy központi WiFi-hálózaton keresztül, vagy az állatorvos helyben hozzáfér saját tudásanyagához és a helyi környezeti értékek naplóadataihoz. Néhány évvel ezelőtt, mikor az informatika elterjedése az állat- tartásban még nem volt kiforrott, több technológiaszállító is saját, szigetszerű hálózatot épített saját feladatai ellátására. Ez több esetben azt a jelenséget szülte, hogy egymás mellett azonos funkciójú és topológiájú rendszerek épületek például IP-kamerahálózathoz, mérlegrendszerhez vagy fejőházi technológiához. A jövőben a tervezett és átgondolt hálózatok jelentős költségmegtakarítást fognak jelenteni, hiszen a beruházás értéke annál többfelé fog osztódni, minél több rendszert szolgál ki. Ezzel az iránnyal a technológiai beszállítók is kedvezőbb árakon és hatékonyabban fognak tudni rendszereket értékesíteni azokra a telephelyekre, ahol a kommunikációs alapinfrastruktúra már adott.

 

hőstresszes állapot megfigyelés

 

2. Automatizálással a megfelelő környezeti adatok biztosításáért

Ha már ismerjük az összefüggési adatokat, és a telephely adottságait is számításba vettük, megkezdhető a gépészetek automatizált vezérlése. Sok telephelyen a mai napig a humán személyzet memóriájára van bízva, hogy hol, melyik ventilátor megy vagy épp nem megy. Ha a szellőzést automatizáljuk, akár napszakra és korcsoportra vagy istállólétszámra bontva is meg tudjuk határozni, milyen teljesítményű szellőztetés szükséges. Ezzel optimalizáljuk az energiafogyasztást, valamint kiegyenlítetté tehetjük a hőmérsékletet. A párásítás automatizálásával a hőérzetet tudjuk szinten tartani, valamint a víznyomást és vízfogyasztást is kontrollálni tudjuk. Az itatók és a párásítók a nyári melegben a két legfontosabb vízfogyasztó a telephelyen. Korszerű, a teljes telepre kiterjesztett felügyeleti rendszer segítségével megvalósítható az intelligens nyomáselosztás is, például a gépmosó és a szociális épület nyomáscsökkentése, így az állattartó terek prioritásban tartása. A szellőztetés és vízellátás mellett természetesen bármilyen elektromos rendszert vagy vezérelt gépészetet bevonhatunk a felügyeletbe és automatizálhatunk, vagy felkészíthetünk távvezérlésre. Ilyen például a fázisbontó trágyakezelő rendszerek automatizálása és az egyes gépészetek felügyeleti rendszerrel való ellátása. Az istálló épületénél és a környezeti körülmények befolyásolásánál maradva pedig a modern istállók árnyékolói és világítása is ilyen módon vezérelhető. Az automatizálással nemcsak az emberi gondatlanságból adódó hibát tudjuk kiszűrni, de az emberi jelenlét helyszíni szükségét is csökkenteni tudjuk. Az állattartó telepek többhektáros méreteit ismerve ez komoly terhet vesz le a dolgozók válláról, és a cégvezetőket is biztosítja, hogy az alkalmazottak idejüket termelőtevékenységgel töltik. Ezáltal a helyszíni dolgozók valóban az állatállomány egyedeire fókuszálva, kizárólag rájuk odafigyelve tudják a munkájukat végezni, a gépészeti és telephely-felügyelet pedig ott és akkor jelez beavatkozási szükséget, ahol és amikor az előfordul. Az automatizált rendszerek visszajelzési logikája szerint a riasztásokat több szinten kezelik. Beállíthatók olyan események, melyek nem akasztják meg a működési folyamatot. Ezek csak naplózásra kerülnek, esetleg egy alacsony szintű – pl. e-mail – értesítést küldenek a felhasználónak. A komolyabb rend szerhibák riasztása ma már fény- és hangjelzéssel, okostelefonon vagy helyi megjelenítőn keresztül is beérkezik. A legsúlyosabb hibák nyugtázása időhöz kötött, és amennyiben az adott dolgozói szint ezt nem teszi meg adott idő alatt, úgy a riasztás tovább kerül egy felettesi szintre is. A felhasználók beavatkozási jogosultsága szintén széleskörűen paraméterezhető egy ilyen rendszerben, hiszen egészen mást kell beállítania egy állatgondozónak, mint mondjuk egy karbantartó személynek.

 

Hűtőház felügyeleti rendszer

 

3. A hőstressz felismerése

A tejhasznú szarvasmarhatartással foglalkozó gazdaságokban találkozhatunk legtöbbször a nyári időszakban a hőstressz okozta problémákkal. A kedvezőtlen környezeti körülmények nagy hatással vannak a tejhozamra. Vannak fajtakeresztezési, genetikai kísérletek, melyek olyan állományt szeretnének világra hozni, amely a leginkább képes alkalmazkodni a megváltozott klímakörülményekhez, emellett minden gazdálkodó és kutatóintézet próbál valamilyen megoldást találni a hőstressz minimalizálására, illetve a releváns környezeti adatok minél pontosabb mérésére. A hőmérséklet mellett az állatok hőérzetét nagyban befolyásolja a páratartalom, illetve a légmozgások sebessége és az úgynevezett sugárzott hő teljesítménye is. Utóbbi azért lényeges, mert egy fémlemeztetős istálló alatt a napsütés elmúltával is keletkezik hőtényező a felület tehetetlensége miatt. Az első lépés az adatmérés és az összefüggések keresése. Legegyszerűbben ezeket az adatokat dátum és időpont alapján összerendelve lehet elemezni (pl. hőmérséklet – tejhozam). Az adatok elemzése megmutatja, mekkora ráhatása van az adott gazdaság életére a jelenségnek, és a telephelyi, földrajzi és egyéb infrastrukturális viszonyoknak megfelelően lehet döntést hozni, miként biztosíthatjuk az optimálisabb hőérzetet az állatok életterében.

 

okosfarm

 

4. Pasztörizálás felügyelete

A tej pasztörizálása egy igen egyszerű lépésekből álló folyamat: az adott mennyiséget a kívánt hőre felmelegítjük, majd a magas hőmérsékleten tartjuk, és a megadott idő letelte után visszahűtjük. Ahol ez a folyamat nem automatizált, ott a személyzetre van bízva a rendszer kapcsolóinak megfelelő sorrendben és időzítésben történő kezelése. Ha a személyzet hibázik, azaz nem fűtötte fel eléggé a tejet, vagy nincs meg kellő ideig a hőn tartás, a folyamat hibás, mivel nem garantálható a 100%-os hatás megléte.

A felügyelt pasztőrözés során a mérési adatok gyűjtésével képesek vagyunk megfigyelni a hőmérséklet emelkedését és annak időbeni fennállását. E két adat segítségével értékelni is tudjuk a folyamatot – akár szoftveres logika segítségével is –, és egy „OK” jelzést kiadni, ha megfelelő volt a folyamat, vagy hibát jelezni, ha mégsem. A hibás folyamat átjelzésének nem kizárólag retorziós célja van. Ha a telepvezető időben értesül a fennakadásról, újra tudja indítani a folyamatot, és így nem kerül ki a telepről hibásan pasztörizált termék, vagy nem kerül vissza a növendékállatokhoz olyan tej, ami nem kívánt elemeket tartalmazhat. Utóbbi probléma a szaporulatban akár több év után jelentkezik csak, ezért magas szintű előrelátással kell elejét venni a megelőzésnek és a kontroll ilyen irányú fejlesztésének is. A pasztörizálás felügyeletének második lépcsője a folyamat automatizálása intelligens fűtésszabályzással, ki- és beengedő csapok vezérlésével. Itt már a visszamérés az esetleges műszaki hibák detektálása miatt fontos, humán tényező figyelmetlensége nem tudja befolyásolni a folyamat eredményét.

 

napelemes kamerarendszer

 

5. Tejhűtők és egyéb gépészetek ellenőrzése

A tej tárolásának felügyeletével szintén komoly károkat tudunk megelőzni. Ma még a legtöbb gazdaság nem fordít figyelmet a hűtők távfelügyeletére, pedig egy éjszakai áramszünet, vagy egy olyan időszakban keletkezett meghibásodás, amikor kis létszám van jelen a telephelyen, a teljes tárolt mennyiség megsemmisülését okozhatja. A valós idejű távoli monitorozással és riasztáskezeléssel minimalizálható az ilyen jellegű kockázat. Ez a hűtők esetében az elektromos áram és a belső hőmérséklet felügyeletét jelenti, de természetesen bármilyen telephelyi gépészet – aggregátorok, szivattyúk – felügyelete megvalósítható.

 

6. Fejőrobotok elterjedése

Az utóbbi időben egyre több telephelyen végeznek olyan beruházásokat, amikor a fejés nem igényli az állatok mozgatását és a nagy létszámú humán erőforrás közreműködését. Az istállókon belül elhelyezett fejőrobotok használatát az állatok gyorsan megtanulják, és a számukra ideális időben, illetve mennyiségben szolgáltatnak tejet. Ezek az automatizált gépészetek persze más jellegű személyi felügyeletet igényelnek, szakképzett műszaki kezelőszemélyzet formájában. A személyzet mellett átfogó ipari informatikai hálózat is szükséges a rendszerek kiszolgálásához. Ezek megvalósításával, átgondolt megtervezésével azonban nemcsak a fejés, hanem számos más folyamat is hatékonyabban tud működni. Fontos azonban ezeknek az üzemeltetésébe bevonni azokat a szakembereket, akik akár az ipari termelés más területein nagy tapasztalattal bírnak az ilyen hálózatok beállításában és mindennapi működésük biztosításában – hiszen egy ilyen hálózat már nemcsak a kontroll, hanem közvetlenül a termelés zökkenőmentes működéséért is felel.

 

Pasztörizálás felügyeleti rendszer

 

7. BIG DATA és az adatok értelmezése

A számtalan technológiai rendszerből, a környezeti adatok gyűjtéséből, az épületfelügyeleti rendszerekből és az egyéb kontrollalkalmazásokból érkező adatok mennyisége egyre csak növekszik. A BIG DATA elmélet azt a megközelítést vallja, hogy minden adatot gyűjtsünk központilag, majd ezekből keressünk összefüggéseket. Néhány adat összerendelését még a telepvezető vagy cégvezető is képes elvégezni, azonban a jövő mindenképp a mesterséges intelligencia. A mesterséges intelligencia képes lesz akár előre meghatározott szabályok szerint kiszűrni eltéréseket, és lekérdezéseket elvégezni, majd azok eredményét értékelni, és prognosztizálni a jövőbeni eredményeket a mért adatok alapján. Képes arra is, hogy kizárólag azt figyelje meg, ha egy mért adat a megszokottól eltér – ilyenkor egy szakember dönti el, ez érdekes információ-e vagy pedig mellőzhető.

 

8. Precíziós megoldások a szabadtartásban

A telephelyeken kívül a szabadtartásban is lehet kontrollrendszereket fejleszteni. Számos példa van rá, hogy az energiaellátást napelemes rendszerrel megvalósítva helyben építhetők ki vagyonvédelmi rendszerek, felügyelhető és szakaszolható villanypásztorok, időjárás-állomások vagy az állatok viselkedését figyelni képes kamerarendszerek. Ma már a mobilinternet lefedettségének elértük azt a szintjét, hogy akár külterületen, a településektől távol is rendelkezésre áll megfelelő sávszélességű adatkapcsolat. Ennek segítségével ezeket a rendszereket ugyanolyan hatékonysággal felügyelni tudjuk, mint a telephelyen belüli folyamatokat.

 

Kövesdi József
OKOSFARM

 

adatátvitel adatgyűjtés agrár állattartó telep automatizálás Big Data fejőrobot hőstressz informatika informatikai megoldások kontrollrendszer mezőgazdaság monitorozás optikai hálózat pasztörizálás precíziós állattartás szarvasmarhatartás tejtárolás
..