С помощью нового прибора, создаваемого российскими учеными и инженерами, животноводы смогут определять качество коровьего молока задолго до дойки, узнавать на расстоянии о болезнях животного, а также его готовности к осеменению.
Прибор представляет собой небольшую капсулу, помещаемую в желудок коровы и передающую оттуда полную информацию о состоянии здоровья животного. Фермеры считают, что с помощью нового прибора можно будет значительно улучшить качество производимого молока и снизить его стоимость.
Проект, запущенный в новом Центре компетенции Национальной технологической инициативы «Сенсорика» при Московском институте электронной техники (МИЭТ), призван совершить инновационный прорыв в одной из самых консервативных отраслей сельского хозяйства — молочном животноводстве. В рамках проекта ученые и инженеры Национального исследовательского университета МИЭТ и Федерального научного агроинженерного центра ВИМ ведут разработку уникального прибора, предназначенного для автономной работы внутри желудка коровы, который будет непрерывно передавать по беспроводному каналу всю необходимую зоотехникам информацию о состоянии здоровья животного, качестве будущего молока, плотности кормления, потреблении воды, статусе фертильности (готовности к осеменению).
Вечная пилюля
— В одну из желудочных камер коровы ставится так называемый болюс — герметичная цилиндрическая капсула — пилюля длиной около 10 см и весом примерно 200 г, снабженная рядом электрохимических и электромеханических датчиков, — рассказал «Известиям» один из инициаторов проекта, научный сотрудник ВИМа Федор Владимиров.
Болюс с помощью механического аппликатора через рот помещают в рубец — один из четырех отделов коровьего желудка. Там он будет находиться на протяжении всей дальнейшей жизни животного, поскольку из-за своего размера выйти из желудка естественным путем он не сможет. Тем не менее размер инородного тела ничтожно мал на фоне гигантского желудка коровы, так что он не наносит ей вреда.
Внутри капсулы находятся электрический термометр, датчик кислотности и акселерометр, которые в течение всей коровьей жизни (батарейки хватает на пять лет, а корова на ферме живет 2–3 года) будут непрерывно передавать по беспроводной связи (Wi-Fi или GSM) данные о температуре в желудке, уровне pH и двигательной активности животного на компьютер. Кроме того, разработчики собираются добавить к этим приборам еще и GPS-приемник, который будет выполнять роль встроенного в корову колокольчика.
Предсказать удои
Указанных данных, по словам разработчиков, достаточно для того, чтобы держать под полным контролем состояние здоровья животного и качество предстоящих удоев. Если, опираясь на показания приборов, корректировать состав подаваемых корове кормов, то можно в широких пределах управлять химическим составом будущего молока, в том числе его жирностью.
Федор Владимиров сравнивает болюс с приборной панелью автомобиля: по его показаниям животноводы способны рулить коровой как угодно. «Приборная панель» вовремя указывает на возможные неисправности (болезни) и физические кондиции животного, например готовность коровы к осеменению. Пока что момент начала у крупного рогатого скота так называемой половой охоты скотник определяет на глазок, по поведению коровы: она становится более подвижной, начинает брыкаться. Период фертильности (способности к спариванию) длится у нее всего несколько часов, и если работник фермы недоглядит, то следующий шанс произвести на свет теленка наступит только примерно через месяц, в течение которого корова почти не будет давать молока. Использование же «приборной панели» позволяет получить сигнал по каждой конкретной корове точно в нужный момент, когда акселерометр зафиксирует повышенную двигательную активность животного.
— Но для того чтобы по показаниям датчиков получать точную информацию о процессах, происходящих в организме животного, необходимо разработать эффективные программные алгоритмы, — говорит один из руководителей проекта, заместитель директора Института систем управления НИУ МИЭТ Константин Лялин. — Мы будем применять для этого современные методы анализа больших данных — Big Data.
Персональная диета
По словам Константина Лялина, необходимые разработки пока отсутствуют на мировом рынке, где технологии подобного класса тоже пока далеки от готовых промышленных решений. К тому же по программному и аппаратному обеспечению российские животноводы предъявляют несколько иные требования, чем их зарубежные коллеги. Им, например, почти не приходится сталкиваться с неравномерным составом комбикормов, который требует гораздо более тщательного наблюдения за химией коровьего желудка.
— Качество молока на 70% зависит от рациона коровы, — считает главный зоотехник подмосковного племенного хозяйства «Зеленоградское» Евгений Никитин. — Если болюс позволит прямо во время кормления получать информацию о реакции организма животного на состав корма, то мы сможем производить такое вкусное молоко, какого не попробуешь и в деревне. А если удастся в реальном времени следить за здоровьем животных и вовремя добавлять в корм нужные лекарства, то поднимутся удельные надои, а молоко станет не только вкуснее, но и дешевле.
Следующим шагом ученых, по мнению Евгения Никитина, должна стать разработка системы индивидуальных кормушек для каждой коровы со специальным рационом, которым в автоматическом режиме управляет центральный компьютер на основе персональных данных каждого животного.