Разработка цифровой системы для оценки физиологического состояния крупного рогатого скота

Состояние рубца влияет на продуктивность крупного рогатого скота (далее — КРС). Несвоевременное выявление проблем у животного может привести к непредвиденным расходам, которые можно было предотвратить автоматическими системами мониторинга здоровья. pH содержимого рубца можно контролировать с помощью внутрирубцовых болюсов. В связи с этим была разработана система оценки физиологического состояния КРС и определена подходящая сенсорная технология для измерения переменных вместе с системой беспроводной связи, основанной на протоколе радиочастот. Компоненты были объединены в коммерческую цифровую платформу, которая хранит данные и имеет визуальный интерфейс. Температура определяется с погрешностью не более ± 0,75 °C. Работоспособность прототипа проверялась в два этапа — в искусственно созданной среде с контролируемыми колебаниями pH и температуры и в ходе натурных испытаний in vivo с фистулированной коровой. Устройство вводили в рубец корове и в течение семи часов получали (каждые 30 минут) по 10 измеренных значений. Автономность системы — 4 года. Болюс круглосуточно собирал и передавал информацию в режиме реального времени на базовую станцию. Прототип предоставляет данные in vivo, аналогичные данным in vitro (R > 0,90, p < 0,05).

1. Cornou C. Automation Systems for Farm Animals: Potential Impacts on the Human-Animal Relationship and on Animal Welfare. Anthrozoös. 2009; 22(3): 213–220. https://doi.org/10.2752/175303709X457568

2. Hamadani H., Khan A.A. Automation in livestock farming — A technological revolution. International Journal of Advanced Research. 2015; 3(5): 1335–1344.

3. Bijl R., Kooistra S.R., Hogeveen H. The Profitability of Automatic Milking on Dutch Dairy Farms. Journal of Dairy Science. 2007; 90(1): 239–248. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(07)72625-5

4. Кирсанов В.В., Павкин Д.Ю., Владимиров Ф.Е., Никитин Е.А., Юрочка С.С., Гелетий Д.Г. Контроль и управление подсистемой «животное» в сложной биотехнической системе «человек — машина — животное» молочной фермы. Агроинженерия. 2020; 6(100): 6–10. https://doi.org/10.26897/26871149-2020-6-4-10

5. Jensen M.B. Behaviour around the time of calving in dairy cows. Applied. Animal Behaviour Science. 2012; 139(3-4): 195–202. https://doi.org/10.1016/j.applanim.2012.04.002

6. Maltz E., Antler A. A practical way to detect approaching calving of the dairy cow by a behaviour sensor. Cox S. (ed.). Precision.livestock.farming.ʼ07. Wageningen Academic Publishers. 2007; 141–146.

7. Schirmann K., Chapinal N., Weary D.M., Vickers L., von Keyserlingk M.A.G. Short communication: Rumination and feeding behavior before and after calving in dairy cows. Journal of Dairy Science. 2013; 96(11): 7088–7092. https://doi.org/10.3168/jds.2013-7023

8. Duffield T. et.al. Comparison of Techniques for Measurement of Rumen pH in Lactating Dairy Cows. Journal of Dairy Science..2004; 87(1): 59–66. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(04)73142-2

9. Eihvalde I., Kairisa D., Sematovica I. Long-term continuous monitoring of ruminal pH and temperature for dairy cows with indwelling and wireless data transmitting unit. Engineering for Rural Development. Proceedings of the 15th International Scientific Conference. Jelgava. 2016; 15: 726–731.

10. Haley D.B., Rushen J., de Passillé A.M. Behavioural indicators of cow comfort: activity and resting behaviour of dairy cows in two types of housing. Canadian. Journal of Animal Science. 2000; 80(2): 257–263. https://doi.org/10.4141/A99-084

11. Plaizier J.C. et.al. Review: Enhancing gastrointestinal health in dairy cows. Animal. 2012; 12(S2): s399–s418. https://doi.org/10.1017/S1751731118001921

12. Владимиров Ф.Е., Базаев С.О., Павкин Д.Ю., Юрочка С.С. Разработка методов и средств зоотехнического контроля в скотоводстве для управления физиологическим состоянием стада. Главный.зоотехник. 2023; (1): 32–46. https://doi.org/10.33920/sel-03-2301-04

13. Sato S. et al. Diagnosis of subacute ruminal acidosis (SARA) by continuous reticular pH measurements in cows. Veterinary Research Communications. 2012; 36(3): 201–205. https://doi.org/10.1007/s11259-012-9528-8

14. Enemark J.M.D. The monitoring, prevention and treatment of subacute ruminal acidosis (SARA): A review. The Veterinary Journal. 2008; 176(1): 32–43. https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2007.12.021

15. Falk M., Münger A., Dohme-Meier F. Technical.note: A comparison of reticular and ruminal pH monitored continuously with 2 measurement systems at different weeks in early lactation. Journal of Dairy Science. 2016; 99(3): 1951–1955. xhttps://doi.org/10.3168/jds.2015-9725

16. Lohölter M., Rehage R., Meyer U. Evaluation of a device for continuous measurement of rumen pH and temperature considering localization of measurement and dietary concentrate proportion. Landbauforschung. 2013; 63(1): 61–68. https://doi.org/10.3220/LBF_2013_61-68

17. Kimura A. et.al. Relationship between pH and Temperature in the Ruminal Fluid of Cows, Based on a Radio-Transmission pH-Measurement System. Journal of Veterinary Medical Science. 2012; 74(8): 1023–1028. https://doi.org/10.1292/jvms.12-0084

18. Enemark J.M.D., Peters G., Jørgensen R.J. Continuous Monitoring of Rumen pH — A Case Study With Cattle. Journal of Veterinary Medicine Series A. 2003; 50(2): 62–66. https://doi.org/10.1046/j.1439-0442.2003.00490.x

19. Ram K.P., Verma S.P., Agrawal K.A., Jayachandran C. Effect of severity of acidosis on ruminal activity in goats. Indian Journal of Animal Research. 2007; 41(4): 256–260.