Wireless sensor networks-based solutions for cattle health monitoring : a survey

Wireless Sensor Networks (WSN) are nowadays becoming an active research in different fields. Precise irrigation, agriculture, earthquake, fire monitoring in forests and animal health monitoring are few applications of WSN. Animal health monitoring systems (AHMS) are usually used to monitor physiological parameters such as rumination, heart rate, and body temperature. Traditional methods to monitor animal health such as (traditional surveillance, single observation, and simple tabular and graphic techniques) are not efficient to achieve high performance in the large herds’ management systems. These methods can only provide partial information and introduce a large cost in staffing and physical hardware. Thus, it is of important need to overcome a foresaid draw-back by using alternative low cost, low power consumption sensor nodes, and providing real-time communications at a sensible hardware cost. The objectives of this paper are: reviewing existing WSN solutions for cattle health monitoring models and determining the requirements needed for building an effective WSN model suitable for cattle health monitoring and detect animal diseases. From this review, requirements of the effective WSN-based solution for cattle health monitoring were suggested

Digital tillsynsteknik i djurhållning utomhus

I enlighet med Jordbruksverkets förfrågan behandlar denna rapport tre områden för digital teknik vid övervakning och kontroll av djur som vistas utomhus på stora ytor: (1) kamerateknologi, t.ex. användning av drönare, (2) positioneringsteknologi som GPS och (3) teknologi för att styra djurens rörelser, som drivning med drönare och användning av s.k. virtuella stängsel. De tre teknikområdena överlappar delvis varandra. Digital tillsyn av utegående djur är beroende av att sensorer mäter det man tror att de mäter med tillräcklig noggrannhet och att data kan överföras och bearbetas till information som lagras och analyseras på ett säkert och korrekt sätt. Sådana teknologier benämns med samlingsnamnet ’Precision Livestock Farming’ (PLF). Användningen av informationen är avgörande för teknikens användbarhet i tillsyns- och djurskyddsarbete. Tillämpningarna är till viss del reglerade av gällande lagstiftning, exempelvis genom krav på tillsyn, begränsad användning av elektricitet för att styra djurs beteende, användning av obemannade luftfarkoster, d.v.s. drönare, samt åtgärder för att förhindra att utrustning skadar djuren eller påverkar deras hälsa och beteende. Inom PLF används en rad olika sensorer som direkt eller indirekt kan mäta djurens miljö och djurens beteende och fysiologiska tillstånd. Den teknologiska utvecklingen har främst varit inriktad på mjölkkor, fjäderfän och grisar och endast i liten utsträckning berört häst, får och get. För djur på bete är överföringen av data från en enhet på eller vid djuret till en mottagare särskilt problematisk p.g.a. stora avstånd, men det sker en snabb teknisk utveckling mot effektivare överföring. PLF-teknologin innebär i de flesta fall att djuren övervakas kontinuerligt och att avvikelser i t.ex. deras hälsotillstånd och välfärd i princip kan upptäckas i realtid, vilket ska ställas mot nuvarande lagkrav på tillsyn minst en eller två gånger dagligen. Sensorer kan ge information om ett stort antal fysiologiska tillstånd och beteenden. En av de vanligaste teknikerna är sensorer för aktivitet. Indirekt kan de också ge information om idissling, liggtid, stegantal och ättid och utlösa larm om exempelvis brunst, hälsoproblem, hälta och kalvning. Sensorer kan även placeras i förmagen hos idisslare (s.k. våmbolus) där de mäter våm-pH och kan larma om störningar i magfunktionen, eller utformas som termometrar som kan larma om hälsostörningar, kalvning och vattenintag eller mikrofoner som kan mäta idissling och larma om brunst, kalvning och onormalt idisslingsmönster. Med kamerateknik kan man mäta aktivitet, kroppsform och hudtemperatur, vilket kan ge information om ketosstatus, hull, hälta och juverhälsa. Kameror monterade på drönare kan användas för att lokalisera och räkna djur, bestämma deras position, habitatval och till viss del deras beteende, särskilt när djuren rör sig över stora arealer. Det finns flera elektroniska positioneringsteknologier varav passiv ’Radio Frequency Identification RFID’ är den vanligaste. Räckvidden är kort med denna teknik men den kan vara användbar om man t.ex. vill mäta hur ofta djuren besöker en vattenpost. Andra teknologier kan med hjälp av antenner följa djurens positioner i realtid. GPS-enheter monterade i halsband kan regelbundet registrera djurens geografiska position. Användningen av GPS har blivit relativt vanlig i renskötseln vilket tycks ha lett till en förbättrad arbetssituation för renskötarna. Positionering med GPS ger inte alltid exakta uppgifter men tekniken har visat sig användbar för studier av habitatval, sociala interaktioner och gruppdynamik. Med positionerna från GPS har man också kunnat styra djur till områden med bättre betestillgång. Med en tillräckligt frekvent bestämning av position med hjälp av GPS (ca en gång per minut) är det möjligt att bestämma betestiden för nötkreatur på ett tillförlitligt sätt. En användning av drönare i djurskötsel och djurtillsyn kan vara att med hjälp av kamera lokalisera djuren över stora ytor. Denna användning begränsas dock av nuvarande bestämmelser om att föraren måste ha ögontakt med drönaren. I renskötseln har drönare börjat användas för att förflytta djur men denna tillämpning är ännu inte juridiskt reglerad. Virtuella stängsel är strukturer som bestäms med kartkoordinater eller elektronisk sändare på marken. Stängslen fungerar som inhägnader, hinder eller gränser. Djuren mottar signaler (vanligen ljud) och stimuli (vanligen elstötar från ett halsband) som gör det möjligt för dem att lära sig var stängslet finns. I vetenskapliga studier har man med varierande framgång lyckats lära djuren att associera ljudsignaler och elstötar med en gräns som inte får passeras. Förmågan att lära sig skiljer mellan olika djurslag, liksom mellan individer. Det finns fortfarande många obesvarade frågeställningar om hur djur kan anpassa sig till virtuella stängselsystemet, liksom hur de påverkas, både under inlärningsfas och bruksfas

Real-Time Livestock Tracking System with Integration of Sensors and Beacon Navigation

This paper presents the design and development of a livestock tracking system, with the objective of transmitting the location and activity status of the animals, in real-time, to an end-user. The system comprises of tag, beacon and base station nodes, communicating wirelessly with each other. Tag nodes receive location information from neighbouring beacon nodes and through the process of trilateration, the location of a specific animal is determined. Motion sensors within the tags, are used to determine activity status of the animal. The base station node receives the identity, location and activity information, from the tag nodes and transfers the data to a web server, where a database stores the tag information in real-time. An Android application, serves as an interface between the end user and the web server, enabling the remote monitoring and tracking of the livestock. The performance of the system is evaluated in terms of its range, accuracy and the ability to detect and store information. The nodes in the system are able to communicate within the expected ranges. The tag data can be inserted into the database and be retrieved for end user needs. The results demonstrate that the system can successfully read, process, transmit and display the location and activity information