Путь к большим данным коровы лежит через ее желудок
Центр национальной технологической инициативы «Сенсорика» при НИУ МИЭТ подготовил к серийному выпуску цифровые болюсы — системы индивидуального наблюдения за коровами, которые заменят зарубежные аналоги
Буренка открывает рот, и ей в глотку с помощью аппликатора вводится болюс — герметичная овальная капсула с датчиками внутри, выполненная из прочного пластика. Затем из пищевода коровы устройство попадает в первый преджелудок, рубец, где и будет находиться все четыре года действия, передавая фермеру в режиме реального времени данные о состоянии животного. Длина болюса — 13 см, вес — до 250 граммов, но нет, корове не больно и от постороннего предмета в желудке неудобств она не испытывает: австрийские ученые доказали это еще в 2009 году, когда разработали первые болюсы smaXtec, ныне используемые в 25 странах мира, в том числе на нескольких десятках российских ферм. Эффект от внедрения — увеличение надоев как минимум на 2–4 литра в день, профилактика болезней и экономия на лечении, контроль и снижение потерь при репродуктивных процессах.
Ученые Федерального научного агроинженерного центра Всероссийского института механизации (ВИМ) занялись подготовкой базы к созданию отечественного аналога болюса еще в 2018 году, а в 2019-м к техническому воплощению проекта подключился центр НТИ «Сенсорика» на базе Московского института электронной техники (МИЭТ). На разработку цифровой системы индивидуального наблюдения «Умная ферма» «Сенсорика» получила грант в 20 млн рублей от Фонда содействия инновациям. Первые испытания отечественного болюса прошли на ферме в Свердловской области, в настоящее время система дорабатывается и готовится к промышленному запуску, который запланирован на лето 2023 года.
Эксклюзивным поставщиком системы будет ООО «ИнтелФарм», а изготавливать болюсы начнут на площадке завода «Протон» — предприятия, уже 50 лет выпускающего радиоэлектронную аппаратуру и информационно-вычислительные системы в тесной связке с МИЭТ. На «Протоне» будут делать корпус болюса и печатные платы, в которые вставляются микросхемы, пока преимущественно импортные, а после тестирования и программирования контроллера специалисты выполнят финальную сборку и герметизацию изделий.
«Объем рынка молочных коров в стране составляет порядка восьми миллионов голов; мы пока прицеливаемся в один процент, то есть хотим в первые пять лет производства охватить 80 тысяч животных. Планируем пока выпускать до 10 тысяч болюсов в год, но можем при необходимости нарастить мощности», — говорит сотрудник «Сенсорики», ассистент Института микроприборов и систем управления НИУ МИЭТ Владимир Жмылев.
При этом отечественный болюс будет не только импортозамещающим продуктом (что стало актуальным в связи с уходом smaXtec из России), но и учтет все недостатки зарубежных моделей. «Это не просто аналог. Мы расширили функционал системы, модифицировали алгоритмы и математические модели, чтобы измерять больше показателей. Помимо этого в нашем научном центре работают над созданием климатического сенсора, бонитировочного станка, а также робота-дояра и робота-кормопододвигателя, которые в связке позволяют повысить экономическую эффективность животноводческих предприятий», — говорит научный сотрудник ВИМ Федор Владимиров.
Наша «умная ферма» будет умнее
Цифровые технологии в отечественном животноводстве применяются уже полтора десятка лет: многие хозяйства знакомы с электронными чипами в ухе, ножными респондерами, ошейниками, которые могут собирать информацию об активности животного, количестве и длительности его лежек, беспокойстве, руминации (качестве жвачки), тем самым помогая контролировать здоровье КРС. Болюсы на нашем рынке появились лет пять-шесть назад — от упомянутого австрийского производителя системы smaXtec. Эти устройства собирают информацию о животном изнутри, добавляя к функциям определения двигательной активности показатели температуры тела, потребления воды, а также уровня pH (кислотности) в желудке. Таким образом, фермеры могут комплексно наблюдать за здоровьем коров — подбирать правильный рацион, на ранних этапах предупреждать болезни, определять признаки половой охоты или готовности коровы к осеменению. Информации достаточно как для зоотехнического, так и для ветеринарного дивизионов ферм, а конечная цель — увеличение надоев, улучшение репродуктивных показателей в стаде.
Правда, опыт внедрения импортных болюсов показал, что максимальную эффективность они показывают при беспривязном содержании животных и в хозяйствах с поголовьем более 500 дойных коров — желательно там, где уже есть доильные залы, цифровые программы управления стадом. В России больших молочных хозяйств не так много; средние фермы, где насчитывается от 400 до 800 голов КРС, составляют 7,7% от общей численности, а крупные, от 800 голов, — 4%. Еще меньше хозяйств с беспривязным содержанием, следовательно, датчики активности не слишком много расскажут о корове. Но в «Сенсорике» полагают, что их продукт найдет своего клиента: во-первых, животноводам приходится решать разные задачи, и если это подбор рациона, то болюс с pH-датчиком станет незаменимым на любой ферме; а во-вторых, компания готова предложить рынку более умную ферму, чем те, что уже есть.
В цифровых системах «Сенсорики» внедрен ряд новых технологических решений. Прежде всего это собственные алгоритмы обработки данных, за счет которых повышается точность получаемой информации, например для выявления болезней. И чем больше наберется статистики, тем правильнее будут результаты. «Условно, сейчас точность выявления болезней находится на уровне 70–80 процентов, а накопление большой базы позволит довести эту величину до 90–99 процентов. И так почти по всем параметрам», — утверждает Владимир Жмылев.
Кроме того, болюсы «Сенсорики», в отличие от smaXtec, можно будет интегрировать в уже существующее программное обеспечение ферм. «Часто бывает, что фермер приобрел разные девайсы — допустим, доильного робота и систему мониторинга, — а они не синхронизированы между собой. В итоге на персонал ложится огромная работа, массу информации приходится вносить вручную, что-то теряется в процессе, возникают ошибки, — разъясняет Жмылев. — Наше ПО может легко вписаться в уже существующее на ферме или, наоборот, включить в себя другие электронные системы».
В компании нашли также способ удвоить срок фиксирования такого важного показателя, как pH. На smaXtec, при общем сроке работы болюса в четыре года, показатель pH определялся всего 150 дней, а «Сенсорика» довела его до 300 дней за счет подбора более эффективных микросхем. Преимуществом отечественной системы должно стать и сервисное сопровождение, которое помимо технической части включает в себя ветеринарные консультации от научных сотрудников ВИМ, зоотехников и биологов. «Это научный проект, и мы не оставим без внимания наших клиентов, всегда будем готовы помочь фермерам», — подтверждает руководитель научного проекта Дмитрий Павкин.
Как удешевить технологию
В «Сенсорике» говорят, что их болюсы будут стоить на 20–30% дешевле импортных, то есть предварительная цена обычного болюса составит 22–24 тыс. рублей, а с pH-датчиком — более 30 тыс. При этом расчеты показывают, что при увеличении надоев даже на два литра в день за четыре года действия болюса фермер дополнительно получит 2920 литров, или 85 тыс. рублей в закупочных ценах января 2022 года (29,17 рубля). К тому же болюсы с pH-показателем необязательно закупать для всех животных — достаточно использовать их на 10% поголовья, чтобы контролировать процессы кормления.
График 1. Половину молока в России производят крупные и средние фермы
К примеру, на агрофирме «Павловская нива» (Воронежская область) в 2019 году установили всего 13 австрийских болюсов, из них шесть — с pH, и остались очень довольны: смогли откорректировать рацион коров и увеличить молочную продуктивность. На молочно-товарной ферме «Олжа Садчиковское» (Казахстан), где работали 200 болюсов при стаде в 615 голов, тоже удалось решить проблему с подбором правильного кормления и повысить надои с 14 до 19 литров молока в сутки с головы. Кроме того, болюсы помогли своевременно определять охоту коров: сотрудники фермы ежедневно утром получают перечень номеров животных, которых после дойки нужно отправить на сортировку, и вносят эти номера в специальную программу беспривязного управления стадом.
Однако достоинства болюсов оценили не все. К примеру, в КФХ «Бурков» (Московская область), потратив 100 тыс. рублей — существенную сумму для маленького хозяйства, результата не увидели. «Менеджеры-продавцы уговорили меня купить пять болюсов, хотя в стаде из сорока голов у меня было всего пятнадцать дойных коров. Информацию с датчиков я получаю до сих пор — даже с тех, что валяются под кроватью, снятые с утилизированных животных», — рассказывает Алексей Бурков. Фермер пришел к выводу, что нужно держать отдельного сотрудника, чтобы обрабатывать полученные данные, да и половую охоту лучше всего определяет пастух: для датчиков малоподвижные «голштинки» никакой активности не показывают.
На одной крупной и передовой по удоям ферме, пожелавшей остаться неназванной, новинка тоже восторга не вызвала: «Год назад мы купили сто обычных болюсов, без определения pH. У нас привязное содержание животных, однако нас убедили, что искусственный интеллект подстроится под животных. Этого не произошло. В итоге, когда коров на два часа отпускали погулять, датчики зашкаливали и показывали, что животных надо спасать, у них предынфарктное состояние, а на самом деле они весело прыгали и радовались солнцу». Что касается половой охоты, то этот показатель ферму практически не интересует: они работают по протоколам синхронизации, где циклы воспроизводства формируются гормональными препаратами.
Но главным недостатком цифровых болюсов фермеры считают их высокую стоимость. По словам Алексея Буркова, если бы устройства стоили четыре-пять тысяч рублей, он бы оснастил ими все свое стадо, несмотря на неудачный первый опыт. Увы, о таких ценах речи пока не идет, хотя в «Сенсорике» думают над тем, как снизить порог вхождения для покупателей. Прежде всего планируется локализовать производство микросхем для определения pH: их стоимость составляет треть цены датчика. Пока в ценовом соотношении импортных и отечественных компонентов в болюсе 90:10, но в течение двух-трех лет «Сенсорика» намерена зеркально поменять эти показатели — в результате стоимость должна снизиться в несколько раз. «В нашем устройстве все микросхемы гражданские, простые, на рынке есть и отечественные аналоги, мы думаем об их использовании. Но писать программу под архитектуру распространенных иностранных процессоров — уже пройденный этап в программировании, а вот чтобы работать на новой архитектуре контроллера, надо сначала освоить контроллер, модули, понять, как ими управлять внутри, а потом уже писать программу», — поясняют в компании.
Удешевить прибор удастся и за счет централизованного обслуживания системы. «Можно сразу продавать аппаратную часть, болюс и базовую станцию, с полным пакетом сервисных услуг, то есть чтобы не просто интерфейс показывал температуру, кислотность и двигательную активность животных, но и обрабатывал всю информацию с помощью специальных алгоритмов. А можно сделать платную подписку конкретно на обслуживание, снизив первоначальную цену. Все это сейчас обсуждается», — рассуждает Владимир Жмылев. Цену подписки в «Сенсорике» обещают установить не выше 50 рублей в месяц за один болюс. Для сравнения: в программе цифровизации ферм, которую разрабатывал телеоператор МТС для австрийских систем и свернул после ухода smaXtec с рынка, стоимость сервиса составляла 500 рублей.
Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl