MoniCow zet belangrijke stap richting efficiëntere monitoring van melkvee

Leuven, 12 juni 2018 - Na drie jaar onderzoek hebben de partners in het imec.icon-project MoniCow een prototype klaar van een totaaloplossing voor monitoring in de melkveehouderij. Het nieuwe daaraan is dat het verschillende indicatoren van vruchtbaarheid en gezondheid opvolgt met een beperkt aantal sensoren (oormerk + halsband) én voortdurend zijn data actualiseert. Zo verkleint het risico op een gemiste bronst of kalving aanzienlijk. Volgens de onderzoekers kan dat voor de melkveehouder een besparing betekenen van gemiddeld 200 euro per koe per jaar, als je de verminderde veearts- en andere kosten, de suboptimale opbrengsten en de tijdsinspanningen verrekent.   

Nog interessant is de accurate locatiebepaling (tot 30 cm nauwkeurig) van de koeien in de stal en het inductief laadsysteem van de sensoren, dat het probleem van lege batterijen definitief oplost.

De partners ILVO, imec-UGent, KULeuven, Delaval, NXP Semiconductors België, Multicap, Metagam en SnapTonic komen tegemoet aan een vraag vanuit de sector: slimmere, meer geïntegreerde, meer gebruiksvriendelijke en energiezuinige hulpmiddelen.

Nood aan monitoring neemt toe

Door het wegvallen van de Europese melkquota, de stijgende mondiale vraag naar melk en de toenemende concurrentie op de wereldmarkt, kiezen melkveehouders steeds vaker voor groei. Schaalvoordelen leiden tot technische en economische optimalisatie, maar creëren ook nieuwe uitdagingen. Naarmate het aantal dieren in de kudde toeneemt, wordt het voor de melkveehouder immers moeilijker om de gezondheid en vruchtbaarheidscyclus van zijn dieren visueel op te volgen. Het is om die reden dat de jongste jaren veel aandacht gaat naar de ontwikkeling van technologische hulpmiddelen om de veestapel te helpen monitoren. Een extra paar hightech ogen en oren in de vorm van sensoren om de dieren binnen en buiten de stal in de gaten te houden, zijn in de huidige praktijk van de Vlaamse melkveehouderij geen overbodige luxe.

Geen wildgroei aan sensoren, MoniCow biedt een totaaloplossing

Er zijn al heel wat monitoringssystemen op de markt. Alleen zijn ze beperkt in functionaliteit. Ze meten bv. slechts één parameter of sturen slechts met lage frequentie data door. Bovendien maken ze gebruik van batterijen met een beperkte levensduur. Wanneer die batterijen leeg zijn, moeten de sensoren vervangen worden en mist de melkveehouder enkele dagen data. Terwijl de meerwaarde van monitoring net een voortdurende datastroom is.

In het project MoniCow hebben experten in Internet of Things (IoT) en dierwetenschappen de krachten gebundeld met experten uit de zuivel- en halfgeleiderindustrie om de bestaande technologische bottlenecks voor een efficiëntere monitoring weg te werken. Het resultaat is een geïntegreerde totaaloplossing: een systeem dat verschillende parameters van gezondheid en vruchtbaarheid opvolgt met een beperkt aantal sensoren (zodat het de koeien niet hindert) die real-time updates versturen.

Kalving, bronst en ziekte ruim op voorhand voorspellen

Concreet gaat het om een temperatuursensor in het oormerk van de koe en een bewegings- en lokalisatiesensor in de halsband. Deze genereren een continue stroom aan gegevens die verwerkt worden door speciaal ontwikkelde software. Slimme algoritmes vertalen de ruwe data in hapklare informatie en adviezen voor de melkveehouder. Zo kan het moment van kalven tot 24 uur op voorhand worden voorspeld, wanneer de sensoren detecteren dat de koe minder voeder opneemt, minder herkauwt en onrustiger wordt. Voor bronst geldt hetzelfde, wanneer het systeem detecteert dat de koe meer stappen zet, minder voeder opneemt en minder neerligt dan normaal. Tot slot hebben deze sensoren ook het potentieel om een ziek dier of beginnende klauwproblemen sneller op te sporen.

Extra feature: waar is mijn koe?

Behalve een aantal gezondheids- en vruchtbaarheidsindicatoren zoals herkauw- en stapgedrag, monitort het MoniCow-systeem voortdurend de locatie van de koeien in de stal. Een accurate plaatsbepaling is cruciaal wanneer een koe snel extra zorg nodig heeft, maar levert ook nuttige info op in verband met haar gedrag. Bijvoorbeeld: hoe vaak eet ze aan het voederhek, welke afstand legt zij af in de stal, hoe vaak ligt zij in de ligbox? Bestaande lokalisatiesystemen zijn hiervoor niet accuraat genoeg, maar het MoniCow-systeem wel: dankzij de integratie van een ultra-breedband lokalisatie-eenheid registreert het de plaats van de koe in de stal tot op 30 cm nauwkeurig. Dit biedt kansen om gezondheidsproblemen nóg vroeger en accurater op te sporen.

Inductief laden verzekert continue datastroom

Hoe meer parameters een systeem monitort en hoe vaker het geactualiseerd wordt, hoe meer energie het verbruikt. Omdat standaard batterijen hiervoor niet geschikt zijn, werd voor MoniCow een innovatief inductief laadsysteem ontwikkeld – vergelijkbaar met een draadloos laadsysteem voor smartphones – dat robuust genoeg is, snel genoeg laadt én gemonteerd kan worden aan een krachtvoerautomaat in een stal. Telkens wanneer de koe krachtvoeder eet, worden de batterijen in haar halsband opgeladen. Dit levert 100 J per bezoek, wat voldoende is om het systeem actief te houden gedurende het productieve leven van de koe. Gemonteerd aan de melkrobot zou de batterij met dit systeem zelfs 1,3 tot 2,5 kJ per dag opgeladen kunnen worden.

Korte terugverdientijd

Op basis van een literatuurstudie en gesprekken met een actieve melkveehouder en de verschillende partners in het project, werd een voorzichtige raming gemaakt van wat het MoniCow-systeem zou kosten en wat het zou opbrengen. Voor een melkveestal zoals die van ILVO – waar het prototype uitgetest werd – wordt de investering geschat op zo’n 20.000 euro. Dat is inclusief alle hard- en software nodig voor 77 koeien, het Vlaamse gemiddelde. Volgens Frederic Vannieuwenborg, onderzoeker bij IDLab (een imec-onderzoeksgroep aan de UGent) betaalt deze investering zich op korte termijn terug, door de tijdwinst die het oplevert en de veearts- en andere kosten die het uitspaart. “Volgens het model dat wij gebruikten kan het MoniCow-systeem – op voorwaarde dat het helemaal op punt staat – de melkveehouder ongeveer 200 euro per koe per jaar opleveren. In dat geval is de investering op iets meer dan een jaar terugverdiend.” Deze resultaten zijn zo veelbelovend, dat de partners graag een vervolg breien aan het project. Extra veldtesten met meer koeien en op andere bedrijven zijn nodig om het systeem te valideren en de algoritmes te verfijnen. Investeerders mogen zich altijd melden bij imec-UGent en ILVO.

Over ILVO

Het Instituut voor Landbouw-, Visserij- en Voedingsonderzoek (ILVO) is een onafhankelijk wetenschappelijk onderzoeksinstituut en een dienstverleningsorganisatie van de Vlaamse overheid, die meewerkt aan het bevorderen van een duurzame landbouw, visserij en agrovoedingssector in Vlaanderen, België, Europa en in de wereld. Op een proactieve, objectieve en integere wijze tekenen 600 medewerkers nieuwe en bestaande trajecten uit voor optimalisatie en verduurzaming van de betrokken sectoren en de bredere plattelandsomgeving. ILVO gaat hiervoor op regelmatige basis in dialoog met het beleid, de stakeholders en de maatschappij. Meer informatie op www.ilvo.vlaanderen.be

Over imec

Imec is ’s werelds toonaangevende onderzoeks- en innovatiecentrum op het vlak van nano-elektronica en digitale technologie. De combinatie van onze voortrekkersrol in microchiptechnologie en onze software- en ICT-expertise maakt ons uniek. Imec beschikt over een unieke infrastructuur en een lokaal en internationaal ecosysteem van partners in diverse sectoren. Samen werken we aan baanbrekende innovatie in toepassingsdomeinen zoals gezondheidszorg, slimme steden en mobiliteit, logistiek en Industrie 4.0, energie en educatie.

Imec is een vertrouwde partner van bedrijven, start-ups en universiteiten, en brengt meer dan 4.000 topwetenschappers uit meer dan 85 landen samen. Imec heeft zijn hoofdzetel in Leuven en R&D-groepen die verspreid zijn over een aantal Vlaamse universiteiten, in Nederland, Taiwan, de VS, China, en kantoren in India en Japan. In 2017 bedroeg de bedrijfsopbrengsten van imec 546 miljoen euro. Meer informatie op www.imec-int.com

Imec is a registered trademark for the activities of IMEC International (a legal entity set up under Belgian law as a "stichting van openbaar nut”), imec Belgium (IMEC vzw supported by the Flemish Government), imec the Netherlands (Stichting IMEC Nederland, part of Holst Centre which is supported by the Dutch Government), imec Taiwan (IMEC Taiwan Co.) and imec China (IMEC Microelectronics (Shanghai) Co. Ltd.) and imec India (Imec India Private Limited), imec Florida (IMEC USA nanoelectronics design center).

Over het imec.icon-onderzoeksprogramma

Het imec.icon-onderzoeksprogramma ondersteunt vraaggestuurd, coöperatief onderzoek. Gedurende een periode van doorgaans twee jaar werken multidisciplinaire onderzoeksteams van wetenschappers, industriële partners en / of social profit-organisaties samen om digitale oplossingen te ontwikkelen die hun weg vinden naar het marktaanbod van de deelnemende partners. Het programma heeft al geresulteerd in meer dan 100 voltooide projecten in een breed scala van ICT-gerelateerde applicatiedomeinen en -markten.

Video en foto’s

Een video over het MoniCow-project vindt u op het Youtube-kanaal van ILVO

Enkele foto’s vindt u hieronder. Meer foto’s zijn op te vragen bij Nele Jacobs