ES2563497T3 - Sistema y método de supervisión de animales - Google Patents
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Abstract
Un sistema de supervisión de animales, que comprende un sistema de localización en tiempo real (RTLS) para identificar y rastrear individualmente los movimientos de una pluralidad de animales etiquetados en tres dimensiones dentro de una zona de supervisión (10), al menos una etiqueta (18) configurada para asegurarse a un animal, y medios para discriminar entre diferentes actividades de cada animal etiquetado basado en la localización en tres dimensiones de cada etiqueta de animal (18) dentro de la zona (10) como se determina por el RTLS, cada animal etiquetado que se identifica por un código identificador único asociado con la etiqueta del animal (18), caracterizado porque los medios de discriminación se configuran para discriminar entre diferentes actividades de cada animal etiquetado mediante la comparación de la localización en tres dimensiones de las etiquetas respectivas (18) del primer y el segundo animales etiquetados como se determina por el RTLS dentro de la zona (10) con una pluralidad de líneas de datos horizontales (20,22,24,26) localizadas en diferentes regiones y a diferentes alturas predeterminadas dentro de un modelo de ordenador de la zona de supervisión (10), en donde dichas diferentes actividades comprenden el primer animal etiquetado acostado, en donde la etiqueta del primer animal etiquetado está debajo de una primera línea de datos (20) en un área del establo de la zona de supervisión; el primer animal etiquetado de pie, en donde la etiqueta del primer animal etiquetado está encima de la primera línea de datos (20); el primer animal etiquetado montando al segundo animal etiquetado, en donde la etiqueta (18) del primer animal etiquetado está encima de una segunda línea de datos (26); y el primer animal alimentándose, en donde la etiqueta (18) del primer animal etiquetado está debajo de una tercera línea de datos (24) en un área de alimentación de la zona de supervisión, y en donde las diversas actividades detectadas por los medios de discriminación se registran para la presentación a un operador a demanda.
Description
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DESCRIPCION
Sistema y metodo de supervision de animales
Esta invencion se relaciona con un sistema y metodo de supervision de animales, tales como las vacas lecheras.
A medida que los sistemas ganaderos (por ejemplo, lechena, carne de res, ovejas y cerdos) se vuelven mas intensivos, el productor necesita manejar el ganado en una escala mas grande donde la disponibilidad de mano de obra, habilidades y recursos frecuentemente se limitan. Esto significa que la atencion a la salud de un animal individual, fertilidad y la deteccion de calor efectiva estan bajo constante presion de tiempo, lo que resulta en un rendimiento y productividad reducidos y sus consecuentes perdidas de la industria relativa. Ademas, una necesidad aumentada de biovigilancia en vista de los brotes de enfermedades, por ejemplo, la fiebre aftosa (FMD), la encefalopatia espongiforme bovina (BSE), etc., significa aumentar la atencion en el estado de los animales individuales. Adicionalmente, la presion del consumidor en terminos de la seguridad alimentaria y el bienestar animal significa que la atencion aumentada se elabora para rastrear animales y supervisar el estado, salud, alimentacion y bebida del animal individual.
La patente de los Estados Unidos 6,113,539 describe un sistema de supervision de animales que usa biosensores y que incluye un sistema de rastreo basado en GPS, etiqueta o TDOA para determinar la localizacion geografica de un animal en terminos de su proximidad a comederos y bebederos.
La patente EP 1 169 917 describe un sistema de determinacion de movimiento de animales que usa transpondedores activos o pasivos y un numero de antenas dispuestas en localizaciones espedficas de manera que la proximidad de un animal a una antena espedfica puede grabarse para registrar patrones de movimiento de animales.
La patente WO 2004/093023 describe un sistema para localizar la posicion bidimensional de los bienes etiquetados, los bienes principalmente fijos, en una instalacion medica.
Es un objetivo de la invencion proporcionar un sistema y metodo el cual puede aliviar al productor/veterinario/dueno de al menos algunos de los recursos de trabajo hasta ahora necesarios para llevar a cabo estas actividades.
De acuerdo con la presente invencion se proporciona un sistema de supervision de animales como se reivindica en la reivindicacion 1.
Una zona de supervision se define como un area, ya sea interior o al aire libre, dentro de la cual el RTLS tiene una cobertura efectiva.
En una modalidad, el sistema incluye ademas al menos una camara de video para la vigilancia del bienestar de los animales que pasan individualmente a traves de una zona adicional, el sistema que identifica ademas individualmente cada animal en la zona adicional.
En la modalidad preferida la zona de supervision comprende un cobertizo lechero.
Preferentemente el RTLS usa tecnologfa de banda ultra ancha.
La invencion proporciona ademas un metodo de supervision de animales que comprende identificar y rastrear individualmente los movimientos de los animales etiquetados en tres dimensiones dentro de una zona de supervision como se reivindica en la reivindicacion 8.
Una modalidad de la invencion se describira ahora, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos acompanantes en los cuales:
La Figura 1 es un diagrama esquematico de un cobertizo lechero y sala de ordeno que incorpora un sistema RTLS de acuerdo con una modalidad de la invencion.
Las Figuras 2A - 2D muestran la deteccion de diferentes actividades del ganado en el cobertizo lechero mediante el uso de un modelo de ordenador del cobertizo.
La Figura 3 es un diagrama de bloques del sistema de procesamiento de senal asociado con el sistema RTLS.
Con referencia primero a la Figura 1, un cobertizo lechero 10 y la sala de ordeno 12 se conectan mediante un area de vigilancia de bienestar (WSA) 14. Aunque no se muestra en la Figura 1, el cobertizo lechero 10 contiene establos/cudculos convencionales para los animales descansar, comederos/bebederos, y "espacios para holgazanear" donde el ganado socializa. Como se muestra por las flechas, en las horas de ordeno el ganado se conduce desde el cobertizo lechero 10 hasta la sala de ordeno 12. Despues del ordeno los animales se conducen uno a uno a traves del WSA 14 de vuelta al cobertizo lechero 10.
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El cobertizo lechero 10 tiene un sistema de localizacion en tiempo real (RTLS) el cual es un sistema de tipo conocido usado para rastrear la localizacion de objetos en tiempo real mediante el uso de etiquetas (activas o pasivas) unidas a los objetos y lectores que reciben las senales inalambricas desde estas etiquetas para determinar sus localizaciones. En el caso presente el RTLS comprende cuatro lectores de banda ultra ancha (UWB) 16 montados en las esquinas del cobertizo 10, y las etiquetas de UBW individuales 18 incorporadas en un collar cervical (no mostrado) en cada vaca. El numero y colocacion particular de los lectores 16 dependera del tamano y forma del cobertizo lechero u otra zona que se supervisa.
En el uso del sistema la localizacion de cada etiqueta 18 en tres dimensiones dentro del cobertizo lechero 10 se rastrea mediante el uso de tecnicas de multilateracion conocidas en la tecnica, por ejemplo mediante el uso de tecnicas de diferencia en los tiempos de llegada (TDOA) y de indicador de intensidad de la senal recibida (RSSI). Con este fin los datos en bruto de los lectores 16 se suministran a un sistema de procesamiento de datos asociado 100 (Figura 3) para determinar, regularmente, la posicion en 3D instantanea de cada etiqueta 18 en el cobertizo 10. La tecnologfa UWB se usa ya que esta proporciona un largo intervalo y alta precision, lo que permite determinar la posicion de cada etiqueta con un alto grado de precision. La senal emitida por cada etiqueta 18 y detectada por los lectores 16 no solo permite determinar la localizacion instantanea de la etiqueta sino ademas devuelve una ID unica al animal que lleva la etiqueta.
El RTLS permite al sistema de procesamiento 100 discriminar entre diferentes actividades del ganado mediante la comparacion de la localizacion de la etiqueta de un animal 18 dentro del cobertizo lechero 10 con una o mas lmeas de datos en un modelo de ordenador del cobertizo (cobertizo virtual), y/o con la localizacion de la etiqueta de un segundo animal dentro del cobertizo. En particular, el sistema permite discriminar entre las siguientes actividades: (a) un animal acostado, (b) un animal de pie, (c) un animal montando otro animal, (d) un animal alimentandose, y (e) un animal en el bebedero.
Por ejemplo, la Figura 2A muestra dos lmeas de datos horizontales 20, 22 superpuestas en una vista real del cobertizo lechero. Aqrn, la vista real sustituye el modelo de ordenador. Si la etiqueta 18 de una vaca en frente del establo (la vaca a la derecha en la Figura 2A) esta debajo de la lmea de datos 20 se asume que esta acostada, mientras que si su etiqueta esta encima de la lmea de datos 20 se asume que la vaca esta de pie. Igualmente, si la etiqueta 18 de una vaca en el establo (la vaca a la izquierda en la Figura 2a) esta debajo de la lmea de datos 22 se asume que esta acostada en el establo, mientras que si su etiqueta esta encima de la lmea de datos 22 se asume que la vaca esta de pie en el establo.
En la Figura 2B, se asume que una vaca lechera se esta alimentando si su etiqueta 18 se localiza debajo de la lmea de datos horizontal 24 en un area de alimentacion.
En la Figura 2C, se asume que una vaca esta montando otra si su etiqueta 18 se mueve encima de una lmea de datos horizontal 26 (los animales se muestran en un campo en la Figura 2c, pero el mismo principio se aplica dentro del cobertizo lechero 10).
Adicionalmente a las actividades de discriminacion mediante la comparacion de localizaciones de etiquetas individuales con lmeas de datos, es posible determinar la actividad probable de un animal mediante la comparacion de las localizaciones relativas de dos etiquetas. Por ejemplo, la Figura 2D, si dos etiquetas 18 yacen dentro de una region 28 que tienen un angulo particular con la horizontal y una longitud particular y el tiempo de duracion es consistente, se asume que una esta montando a la otra.
Las diversas actividades detectadas por el sistema de supervision de animales se registran y pueden presentarse al encargado de la granja lechera a demanda. Mediante el registro de eventos de interes por, digamos, un penodo de 12 o 24 hrs, es posible determinar la actividad de un subconjunto particular de animales dentro del grupo total, la actividad de todos los animales en el penodo dado, por ejemplo, 12/24 hrs, que muestra el comportamiento de apareamiento, animales que no se alimentan o beben agua, animales que no se encuentran en los "espacios para holgazanear", animales que no descansan, y la velocidad de movimiento de un animal particular o un grupo de animales.
Adicionalmente al rastreo de animales en el establo lechero principal 10, las camaras de vigilancia de video digital 30 supervisan los animales cuando ellos pasan individualmente a traves del WSA 14. Esto permite que los animales sospechosos, por ejemplo, los sospechosos de estar enfermos o infertiles o que sufren de alguna otra dolencia tal como cojera, se observen remotamente y confirmar cualquier tentativa de diagnostico. La identidad de cada animal que pasa a traves del WSA se determina por los lectores adicionales 32. Aqrn, la localizacion en 3D de la etiqueta no es importante, sino la identidad del animal que pasa a traves del WSA 14, de manera que la imagen de video puede asociarse correctamente con el animal sospechoso.
Si el WSA 14 esta lo suficientemente cerca del cobertizo lechero 10 para incorporarse en el mismo RTLS que cubre el cobertizo lechero, los lectores 32 pueden ser lectores USB, lo mismo que los lectores 16. Sin embargo, si ellos no pueden incorporarse razonablemente en el mismo RTLS, entonces los lectores pueden ser lectores RFID. Estos tienen un intervalo mas corto que los lectores UWB y son menos precisos para la localizacion espacial. Sin embargo, son
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suficientes para identificar animales que pasan uno a uno a traves del WSA 14. Si se usan los lectores RFID, entonces las etiquetas de los animales 18 seran etiquetas duales UWB/RFID.
Si se desea, las camaras de video 30 pueden colocarse ademas para vigilar el establo lechero principal 10, el cual puede considerarse ademas un WSA.
La Figura 3 es un diagrama de bloques del sistema de procesamiento de senal 100 asociado con el sistema RTLS. Se debe entender que los varios modulos mostrados en la Figura 3 representan funciones realizadas por el sistema y no corresponden necesariamente a elementos de hardware/software discretos.
Si los datos en bruto 40 de los lectores 16 se van a procesar localmente en la granja 54, se pasan al modulo 42 que incorpora una base de datos en la cual se almacena el modelo de ordenador del cobertizo lechero 10. El modelo de ordenador es, por ejemplo, un modelo en AutoCAD creado para incluir todas las dimensiones y caractensticas relevantes del cobertizo lechero (por ejemplo, establos, comederos, "espacios para holgazanear") en tres dimensiones, e incorpora un reloj de referencia de fecha/hora estandar. Las alturas de las lmeas de datos estan en capas sobre este modelo y se escogen para reflejar los animales en particular que se supervisan, en este caso vacas lecheras.
El modulo 42 analiza los datos en bruto 40 mediante la comparacion de los movimientos de rastreo con las lmeas de datos, tal como la 20 a la 26, para discriminar entre las diversas actividades de los animales referenciadas anteriormente. Tfpicamente la localizacion de cada animal se determina (interroga) cada 1 segundo hasta 5 minutos, en dependencia de la region particular del cobertizo lechero que se supervisa (por ejemplo, los animales en los establos son probables a moverse menos frecuentemente que en alguna otra parte), aunque la frecuencia de interrogacion puede variar sobre la base de un animal individual si se desea, por ejemplo, si se debe mantener una estrecha vigilancia sobre un animal en particular que se sospecha que esta enfermo.
Para cada interrogacion el modulo 42 proporciona datos de salida que incluyen sello de fecha/hora, localizacion del animal (es decir, etiqueta) en 3 dimensiones, e ID del animal. Conjuntos sucesivos de tales datos de salida se usan para determinar la actividad del animal, mediante la comparacion de la localizacion de la etiqueta del animal con las lmeas de datos y/o con las etiquetas de otros animales. Es posible ademas determinar el penodo de tiempo que un animal ha estado en una localizacion o region particular del cobertizo lechero. Esto permite, por ejemplo, que se levante una alarma si la duracion es mas larga que un tiempo preestablecido para un evento normal en esa region particular, por ejemplo, el paso de transito o los establos o las areas para holgazanear. Un ejemplo sena un animal acostado en el pasillo. Este sena un evento inusual; por lo tanto su deteccion por el sistema y la elevacion de una alarma pueden capturarse en la vigilancia de video y reenviarse al encargado de la granja.
Los resultados se procesan para la presentacion como graficos, tablas u otro formato deseado. Estos resultados se acceden por el encargado de la granja en el CPU de la granja 44 a traves de una interfaz de usuario grafica 46.
En el caso donde la granja no tiene la instalacion para procesar los datos en bruto en sf, estos pueden enviarse a traves de Internet a un proveedor de servicio 48. Aqrn el modulo 50 clasifica los datos de entrada (es decir, los reconoce como procedentes de una particular de muchas granjas tfpicamente atendidas por el proveedor 48) y los pasa al modulo 52 el cual funciona sustancialmente igual que el modulo 42 ya descrito. Los resultados pueden accederse por el encargado de la granja por internet a traves de la interfaz de usuario grafica 46.
Aunque lo anterior ha descrito la invencion aplicada a animales ganaderos, en particular vacas lecheras, esto es ademas una herramienta valiosa en el bienestar y supervision de animales no ganaderos, por ejemplo, equinos, criadores de animales pequenos, aves, zoologico/vida salvaje, cabras y entornos de perreras.
La invencion no se limita a las modalidades descritas en la presente descripcion las cuales pueden modificarse o variarse sin apartarse del alcance de la invencion.
Claims (8)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Un sistema de supervision de animales, que comprende un sistema de localizacion en tiempo real (RTLS) para identificar y rastrear individualmente los movimientos de una pluralidad de animales etiquetados en tres dimensiones dentro de una zona de supervision (10), al menos una etiqueta (18) configurada para asegurarse a un animal, y medios para discriminar entre diferentes actividades de cada animal etiquetado basado en la localizacion en tres dimensiones de cada etiqueta de animal (18) dentro de la zona (10) como se determina por el RTLS, cada animal etiquetado que se identifica por un codigo identificador unico asociado con la etiqueta del animal (18),caracterizado porque los medios de discriminacion se configuran para discriminar entre diferentes actividades de cada animal etiquetado mediante la comparacion de la localizacion en tres dimensiones de las etiquetas respectivas (18) del primer y el segundo animales etiquetados como se determina por el RTLS dentro de la zona (10) con una pluralidad de lmeas de datos horizontales (20,22,24,26) localizadas en diferentes regiones y a diferentes alturas predeterminadas dentro de un modelo de ordenador de la zona de supervision (10), en donde dichas diferentes actividades comprenden el primer animal etiquetado acostado, en donde la etiqueta del primer animal etiquetado esta debajo de una primera lmea de datos (20) en un area del establo de la zona de supervision; el primer animal etiquetado de pie, en donde la etiqueta del primer animal etiquetado esta encima de la primera lmea de datos (20); el primer animal etiquetado montando al segundo animal etiquetado, en donde la etiqueta (18) del primer animal etiquetado esta encima de una segunda lmea de datos (26); y el primer animal alimentandose, en donde la etiqueta (18) del primer animal etiquetado esta debajo de una tercera lmea de datos (24) en un area de alimentacion de la zona de supervision, y en donde las diversas actividades detectadas por los medios de discriminacion se registran para la presentacion a un operador a demanda.
- 2. Un sistema de supervision de animales como se reivindica en cualquier reivindicacion anterior, en donde la localizacion de la etiqueta (18) de cada animal en tres dimensiones dentro de la zona de supervision se establece mediante el uso de tecnicas de multilateracion.
- 3. Un sistema de supervision de animales como se reivindica en la reivindicacion 2, en donde dicha tecnica de multilateracion comprende una o mas tecnicas de diferencia en los tiempos de llegada (TDOA) o de indicador de intensidad de la senal recibida (RSSI).
- 4. Un sistema de supervision de animales como se reivindica en cualquier reivindicacion anterior, en donde el sistema incluye ademas al menos una camara de video (30) para la vigilancia del bienestar de los animales que pasan individualmente a traves de una zona adicional (14).
- 5. Un sistema de supervision de animales como se reivindica en cualquier reivindicacion anterior, en donde la zona de supervision (10) comprende un cobertizo lechero.
- 6. Un sistema de supervision de animales como se reivindica en cualquier reivindicacion anterior, en donde el RTLS usa tecnologfa de banda ultra ancha, dichas etiquetas de animales (18) que comprenden etiquetas de banda ultra ancha y dicho RTLS que comprende una pluralidad de lectores de banda ultra ancha (16).
- 7. Un sistema de supervision de animales como se reivindica en cualquier reivindicacion anterior, en donde los resultados del sistema de supervision de animales se muestran en una interfaz de usuario grafica (46).
- 8. Un metodo de supervision de animales que comprende identificar y rastrear individualmente los movimientos de una pluralidad de animales etiquetados en tres dimensiones dentro de una zona de supervision (10), y discriminar entre diferentes actividades de los animales etiquetados mediante la comparacion de la localizacion en tres dimensiones de la etiqueta de un primer animal (18) dentro de la zona con una pluralidad de lmeas de datos horizontales en diferentes regiones y a diferentes alturas predeterminadas dentro de un modelo de ordenador de la zona de supervision, en donde dichas diferentes actividades comprenden el primer animal etiquetado acostado, en donde la etiqueta del primer animal etiquetado esta debajo de una primera lmea de datos (20) en un area del establo de la zona de supervision; el primer animal de pie, en donde la etiqueta del primer animal esta encima de la primera lmea de datos (20); el primer animal etiquetado montando al segundo animal etiquetado, en donde la etiqueta (18) del primer animal etiquetado esta encima de una segunda lmea de datos (26); y el primer animal alimentandose, en donde la etiqueta (18) del primer animal etiquetado esta debajo de una tercera lmea de datos (24) en un area de alimentacion de la zona de supervision, y registrar las diversas actividades detectadas por los medios de discriminacion para la presentacion a un operador a demanda.
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