Precision Poultry Farming

This book presents the latest advances in applications of continuous, objective, and automated sensing technologies and computer tools for sustainable and efficient poultry production, and it offers solutions to the poultry industry to address challenges in terms of poultry management, the environment, nutrition, automation and robotics, health, welfare assessment, behavior monitoring, waste management, etc. The reader will find original research papers that address, on a global scale, the sustainability and efficiency of the poultry industry and explore the above-mentioned areas through applications of PPF solutions in poultry meat and egg productio

Monitoring Animal Behaviour and Environmental Interactions Using Wireless Sensor Networks, GPS Collars and Satellite Remote Sensing

Remote monitoring of animal behaviour in the environment can assist in managing both the animal and its environmental impact. GPS collars which record animal locations with high temporal frequency allow researchers to monitor both animal behaviour and interactions with the environment. These ground-based sensors can be combined with remotely-sensed satellite images to understand animal-landscape interactions. The key to combining these technologies is communication methods such as wireless sensor networks (WSNs). We explore this concept using a case-study from an extensive cattle enterprise in northern Australia and demonstrate the potential for combining GPS collars and satellite images in a WSN to monitor behavioural preferences and social behaviour of cattle

The Relationships between Damaging Behaviours and Health in Laying Hens

Since the ban in January 2012 of conventional cages for egg production in the European Union (Council Directive 1999/74/EC), alternative systems such as floor, aviary, free-range, and organic systems have become increasingly common, reaching 50% of housing for hens in 2019. Despite the many advantages associated with non-cage systems, the shift to a housing system where laying hens are kept in larger groups and more complex environments has given rise to new challenges related to management, health, and welfare. This review examines the close relationships between damaging behaviours and health in modern husbandry systems for laying hens. These new housing conditions increase social interactions between animals. In cases of suboptimal rearing and/or housing and management conditions, damaging behaviour or infectious diseases are likely to spread to the whole flock. Additionally, health issues, and therefore stimulation of the immune system, may lead to the development of damaging behaviours, which in turn may result in impaired body conditions, leading to health and welfare issues. This raises the need to monitor both behaviour and health of laying hens in order to intervene as quickly as possible to preserve both the welfare and health of the animals

Suitability Evaluation of Multipoint Simultaneous CO2 Sampling Wireless Sensors for Livestock Buildings

[EN] The environment in livestock buildings must be controlled to ensure the health and welfare of both workers and animals, as well as to restrict the emission of pollutants to the atmosphere. Among the pollutants generated inside these premises, carbon dioxide (CO2) is of great interest in terms of animal welfare and ventilation control. The use of inexpensive sensors means that complete systems can be designed with a number of sensors located around the building. This paper describes a study of the suitability of multipoint simultaneous CO2 sensors operating in a wireless sensor network, which was found to operate satisfactorily under laboratory conditions and was found to be the best alternative for these applications. The sensors showed a highly linear response to CO2 concentrations, ranging from 500 to 5000 ppm. However, individual sensor response was found to differ, which made it necessary to calibrate each one separately. Sensor precision ranged between 80 and 110 ppm CO2, and sensor response to register a 95% change in concentration was estimated at around 5 min. These features mean this type of sensor network can be used to monitor animal welfare and also for environmental control in poorly ventilated livestock premises. According to the tests conducted in this study, a temporal drift may occur and therefore a regular calibration of sensors would be needed.This project was supported by the Vicerrectorado de Investigacion of the UPV (Programa de Apoyo a la Investigacion y Desarrollo, PAID-06-11 Program, Project No. 2843) and the Spanish Government under Projects CTM2011-29691-C02-01 and TIN2011-28435-C03-0. The translation of this paper was funded by the Universitat Politecnica de Valencia, Valencia, Spain.Calvet Sanz, S.; Campelo Rivadulla, JC.; Estellés, F.; Perles Ivars, A.; Mercado Romero, R.; Serrano Martín, JJ. (2014). Suitability Evaluation of Multipoint Simultaneous CO2 Sampling Wireless Sensors for Livestock Buildings. Sensors. 14(6):10479-10496. https://doi.org/10.3390/s140610479S1047910496146C. M. Wathes, J. B. Jones, H. H. Kristensen, E. K. M. Jones, & A. J. F. Webster. (2002). AVERSION OF PIGS AND DOMESTIC FOWL TO ATMOSPHERIC AMMONIA. Transactions of the ASAE, 45(5). doi:10.13031/2013.11067Homidan, A. A., Robertson, J. F., & Petchey, A. M. (2003). Review of the effect of ammonia and dust concentrations on broiler performance. World’s Poultry Science Journal, 59(3), 340-349. doi:10.1079/wps20030021Krupa, S. . (2003). Effects of atmospheric ammonia (NH3) on terrestrial vegetation: a review. Environmental Pollution, 124(2), 179-221. doi:10.1016/s0269-7491(02)00434-7Kaye, J., Buchanan, F., Kendrick, A., Johnson, P., Lowry, C., Bailey, J., … Lightman, S. (2004). Acute Carbon Dioxide Exposure in Healthy Adults: Evaluation of a Novel Means of Investigating the Stress Response. Journal of Neuroendocrinology, 16(3), 256-264. doi:10.1111/j.0953-8194.2004.01158.xNi, J.-Q., & Heber, A. J. (2008). Sampling and Measurement of Ammonia at Animal Facilities. Advances in Agronomy, 201-269. doi:10.1016/s0065-2113(08)00204-6Ogink, N. W. M., Mosquera, J., Calvet, S., & Zhang, G. (2013). Methods for measuring gas emissions from naturally ventilated livestock buildings: Developments over the last decade and perspectives for improvement. Biosystems Engineering, 116(3), 297-308. doi:10.1016/j.biosystemseng.2012.10.005Calvet, S., Gates, R. S., Zhang, G., Estellés, F., Ogink, N. W. M., Pedersen, S., & Berckmans, D. (2013). Measuring gas emissions from livestock buildings: A review on uncertainty analysis and error sources. Biosystems Engineering, 116(3), 221-231. doi:10.1016/j.biosystemseng.2012.11.004Phillips, V. R., Holden, M. R., Sneath, R. W., Short, J. L., White, R. P., Hartung, J., … Wathes, C. M. (1998). The Development of Robust Methods for Measuring Concentrations and Emission Rates of Gaseous and Particulate Air Pollutants in Livestock Buildings. Journal of Agricultural Engineering Research, 70(1), 11-24. doi:10.1006/jaer.1997.0283Calvet, S., Cambra-López, M., Estellés, F., & Torres, A. G. (2011). Characterization of gas emissions from a Mediterranean broiler farm. Poultry Science, 90(3), 534-542. doi:10.3382/ps.2010-01037Calvet, S., Cambra-López, M., Estellés Barber, F., & Torres, A. G. (2011). Characterization of the indoor environment and gas emissions in rabbit farms. World Rabbit Science, 19(1). doi:10.4995/wrs.2011.802Wathes, C. M., Holden, M. R., Sneath, R. W., White, R. P., & Phillips, V. R. (1997). Concentrations and emission rates of aerial ammonia, nitrous oxide, methane, carbon dioxide, dust and endotoxin in UK broiler and layer houses. British Poultry Science, 38(1), 14-28. doi:10.1080/00071669708417936Pedersen, S., Takai, H., Johnsen, J. O., Metz, J. H. M., Groot Koerkamp, P. W. G., Uenk, G. H., … Wathes, C. M. (1998). A Comparison of Three Balance Methods for Calculating Ventilation Rates in Livestock Buildings. Journal of Agricultural Engineering Research, 70(1), 25-37. doi:10.1006/jaer.1997.0276Yasuda, T., Yonemura, S., & Tani, A. (2012). Comparison of the Characteristics of Small Commercial NDIR CO2 Sensor Models and Development of a Portable CO2 Measurement Device. Sensors, 12(3), 3641-3655. doi:10.3390/s120303641Low-Power SoC (System-on-Chip) with MCU, Memory, Sub-1 GHz RF Transceiver, and USB Controllerwww.ti.com/product/cc1110f32Sensirion. SHT11: Digital Humidity Sensor (RH&T)http://www.sensirion.com/en/products/humidity-temperature/humidity-sensor-sht11/Bjerg, B., Zhang, G., Madsen, J., & Rom, H. B. (2011). Methane emission from naturally ventilated livestock buildings can be determined from gas concentration measurements. Environmental Monitoring and Assessment, 184(10), 5989-6000. doi:10.1007/s10661-011-2397-8Kaasik, A., & Maasikmets, M. (2013). Concentrations of airborne particulate matter, ammonia and carbon dioxide in large scale uninsulated loose housing cowsheds in Estonia. Biosystems Engineering, 114(3), 223-231. doi:10.1016/j.biosystemseng.2013.01.002Hodgkinson, J., Smith, R., Ho, W. O., Saffell, J. R., & Tatam, R. P. (2013). Non-dispersive infra-red (NDIR) measurement of carbon dioxide at 4.2μm in a compact and optically efficient sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 186, 580-588. doi:10.1016/j.snb.2013.06.006Zosel, J., Oelßner, W., Decker, M., Gerlach, G., & Guth, U. (2011). The measurement of dissolved and gaseous carbon dioxide concentration. Measurement Science and Technology, 22(7), 072001. doi:10.1088/0957-0233/22/7/07200

The Relationships between Damaging Behaviours and Health in Laying Hens

Since the ban in January 2012 of conventional cages for egg production in the European Union (Council Directive 1999/74/EC), alternative systems such as floor, aviary, free-range, and organic systems have become increasingly common, reaching 50% of housing for hens in 2019. Despite the many advantages associated with non-cage systems, the shift to a housing system where laying hens are kept in larger groups and more complex environments has given rise to new challenges related to management, health, and welfare. This review examines the close relationships between damaging behaviours and health in modern husbandry systems for laying hens. These new housing conditions increase social interactions between animals. In cases of suboptimal rearing and/or housing and management conditions, damaging behaviour or infectious diseases are likely to spread to the whole flock. Additionally, health issues, and therefore stimulation of the immune system, may lead to the development of damaging behaviours, which in turn may result in impaired body conditions, leading to health and welfare issues. This raises the need to monitor both behaviour and health of laying hens in order to intervene as quickly as possible to preserve both the welfare and health of the animals

Evaluación del sistema de monitoreo inteligente con IoT en granja avícola

Universidad Nacional Agraria La Molina. Facultad de Zootecnia. Departamento Académico de NutriciónEl objetivo del presente estudio fue evaluar el sistema de monitoreo inteligente basado en Internet de las cosas (IoT) dentro del proceso de crianza de pollos de carne de la línea Ross 308. Se utilizo este sistema que funciona enviando información sobre el estado de la calidad en los niveles de temperatura, humedad, peso, pH, y temperatura de agua. Al proporcionar la información de estos valores en tiempo real, y dentro del proceso productivo, nos permitió gestionar la toma de acciones de manera más rápida. Este sistema utilizo nodos con sensores específicos, para luego interconectarse a través de Redes de área amplia de baja potencia (LP-WAN) – Largo alcance (LoRa), y enviar la información a un Gateway, que subió la información a la nube con una señal de internet. La plataforma Ubidots, fue la que nos permitió almacenar, procesar, y visualizar los datos de toda la etapa de crianza desde la llegada, hasta los 35 días de edad. Los resultados mostraron, que el control de variables que intervienen en el desarrollo óptimo llevaron a una mejor ganancia de peso, y un mayor peso final. Se concluye que el sistema de monitoreo inteligente puede destacar como una solución basada en tecnología, y a través de un sistema integrado pueda crear estrategias, respuestas inmediatas, y control de variables importantes en toda la etapa de crianza de pollos de carne.The objective of the present study was to evaluate the intelligent monitoring system based on the Internet of Things (IoT) within the broiler rearing process of the Ross 308 line. This system was used, which works by sending information on the quality status in temperature, humidity, weight, pH, and water temperature levels. By providing information on these values in real time, and within the production process, it allowed us to manage the taking of actions more quickly. This system used nodes with specific sensors, to later interconnect through Low Power Wide Area Networks (LP-WAN) - Long Range (LoRa), and send the information to a Gateway, which uploaded the information to the cloud with a signal of Internet. The Ubidots platform was the one that allowed us to store, process, and visualize the data of the entire aging stage from arrival to 35 days of age. The results showed that the control of variables that intervene in the optimal development led to a better weight gain, and a higher final weight. It is concluded that the intelligent monitoring system can stand out as a solution based on technology, and through an integrated system it can create strategies, immediate responses, and control of important variables throughout the broiler rearing stage

Broiler on-farm welfare assessment: Insights on the applicability of the transect method

Los pollos de engorde se crían en grupos de miles de aves, bajo condiciones ambientales y de manejo controladas. Sin embargo, el entorno puede deteriorarse rápidamente, especialmente hacia el final del periodo de cría, ocasionando problemas de bienestar. La posibilidad de realizar una evaluación efectiva del bienestar del pollo de engorde en condiciones de cría comercial presenta desafíos importantes debido al gran número de animales por lote. El método de los transectos ha sido sugerido como una herramienta práctica para la detección de los principales problemas de bienestar, incluyendo problemas de patas (inmóviles y cojos), enfermedades (enfermos y terminales), heridas (en cabeza, espalda y/o cola), aves pequeñas, sucias desplumadas y muertas. Las evaluaciones se realizan desplazándose a lo largo de los denominados transectos que se definen como el área delimitada entre líneas de comederos y bebederos o por la pared. Las evaluaciones se realizan utilizando la pantalla de evaluación de la aplicación móvil i-WatchBroiler a medida que el observador detecta problemas de bienestar a lo largo del recorrido del transecto. Resultados de estudios anteriores han demostrado la fiabilidad del método de transectos en lotes de pavos comerciales. Aunque este método de evaluación parece ser efectivo, es necesario realizar trabajos adicionales para probar el método de los transecto en diferentes condiciones experimentales. Por lo tanto, el objetivo de la presente Tesis Doctoral es investigar la aplicabilidad práctica y la solidez del método de los transectos para la evaluación del bienestar de pollos de engorde en granjas comerciales.El primer Capítulo de esta Tesis consiste en una revisión bibliográfica de las herramientas de ganadería de precisión utilizadas para controlar aspectos que afectan directamente al bienestar de las aves de producción, y del pollo de carne en particular. Las herramientas tecnológicas presentadas pueden indicar problemas de bienestar, salud y gestión. Estos incluyen sensores para monitoreo ambiental de la granja, movimiento de aves o parámetros fisiológicos; tecnologías de imágenes para detectar problemas de la marcha y picoteo de las plumas y tecnologías de infrarrojos para evaluar los cambios en la termorregulación y el metabolismo de las aves. Las oportunidades para una fácil recopilación y análisis de datos que ofrece el uso de las aplicaciones también abren nuevas oportunidades para un monitoreo fiable y eficiente del bienestar animal.En el segundo Capítulo, se presentan los resultados sobre la capacidad del método de los transectos para detectar los efectos de las distintas líneas genéticas del pollo de engorde, la calidad de cama y la posición de los transecto (pared vs centro), y de cómo estos efectos cambian con la edad. Se detectó un claro deterioro de la mayoría de los indicadores de bienestar con la edad de las aves. Una peor calidad de cama resultó en una mayor frecuencia de aves sucias, mientras que en los transectos de pared se observaron frecuencias más elevadas de pollos inmóviles, pequeños, enfermos, sucios y muertos. También se detectó una asociación entre el deterioro de los indicadores de bienestar y los resultados de producción recogidos en matadero. El aumento en la incidencia de enfermos y de la mortalidad en granja se asoció con un aumento de muertos a la llegada al matadero.El tercer Capítulo se centra en los efectos de incrementar la complejidad ambiental mediante la aplicación de estrategias de enriquecimiento ambiental sobre la incidencia de los indicadores de bienestar recopilados utilizando el método de los transectos y en los resultados de producción. La complejidad ambiental se refiere al número de tipos de enriquecimiento ambiental proporcionados (turba, balas de viruta de madera y cajas). Los resultados mostraron una incidencia decreciente de heridas, índice de problemas de bienestar (suma de todos los indicadores de bienestar), tasa de mortalidad, rechazos por heridas y aves pequeñas con mayor complejidad ambiental. En el mismo estudio, también se detectó una menor incidencia de problemas de patas, un menor índice de problemas de bienestar, menos rechazos debido a heridas, y una mayor tasa de crecimiento con el incremento del espacio disponible. La iluminación intermitente de 16h se relacionó con una menor incidencia de aves enfermas, heridas, y mortalidad. De manera similar a los resultados del Capítulo 2, se encontraron claras asociaciones entre los indicadores de bienestar obtenidos en granja y los resultados productivos. El aumento en la incidencia de problemas de patas, enfermedades, aves pequeñas y el índice de problemas de bienestar se asoció a un aumento en los rechazos por enfermedades, peso bajo y de rechazos totales.El cuarto Capítulo tuvo como objetivo evaluar la solidez del método de los transectos mediante la técnica de captura-recaptura de una subpoblación (80 individuos marcados individualmente) conocida de pollos de carne en condiciones comerciales. Dos observadores realizaron 4 muestreos/nave/día, recogiendo la posición de las aves detectadas. Se estimaron las tasas de detección y repetición de individuos por nave y transecto, y se determinó el efecto de la densidad, del número de transecto /nave (6 vs 8) y del momento de muestreo (mañana vs tarde). En promedio, se detectaron dos tercios de la subpoblación marcada con un 23.85% de tasa de repetición al evaluar toda la nave y 1.66% de repetición por transecto. Además se ha demostrado que se obtiene una tasa de repetición mínima si los dos transectos evaluados están separados por tres transectos. Las diferencias en el índice de distribución indican que las aves no distribuyen al azar, y por lo tanto, se deben evaluar tanto los transectos centrales como los de pared. Una evaluación representativa se puede obtener muestreando solo dos transectos de la nave de acuerdo con los resultados de bootstrapping de los datos de transectos.Por tanto se puede concluir que los resultados obtenidos mediante la aplicación del método de los transectos en la evaluación del pollo de engorde serían los esperables al probar la asociación entre la incidencia de los indicadores de bienestar y las condiciones ambientales y de manejo de la granja. Los resultados sugieren que se pueden realizar evaluaciones sólidas de bienestar mediante el muestreo de dos transectos, siendo estos uno central y otro de pared, separados por tres transectos intermedios. Los resultados obtenidos en los diferentes estudios de esta Tesis Doctoral respaldan la validez del método de los transectos que se puede utilizar como un método práctico y sólido de evaluación del bienestar en las granjas comerciales del pollo de engorde.<br /

On a wildlife tracking and telemetry system : a wireless network approach

Includes abstract.Includes bibliographical references (p. 239-261).Motivated by the diversity of animals, a hybrid wildlife tracking system, EcoLocate, is proposed, with lightweight VHF-like tags and high performance GPS enabled tags, bound by a common wireless network design. Tags transfer information amongst one another in a multi-hop store-and-forward fashion, and can also monitor the presence of one another, enabling social behaviour studies to be conducted. Information can be gathered from any sensor variable of interest (such as temperature, water level, activity and so on) and forwarded through the network, thus leading to more effective game reserve monitoring. Six classes of tracking tags are presented, varying in weight and functionality, but derived from a common set of code, which facilitates modular tag design and deployment. The link between the tags means that tags can dynamically choose their class based on their remaining energy, prolonging lifetime in the network at the cost of a reduction in function. Lightweight, low functionality tags (that can be placed on small animals) use the capabilities of heavier, high functionality devices (placed on larger animals) to transfer their information. EcoLocate is a modular approach to animal tracking and sensing and it is shown how the same common technology can be used for diverse studies, from simple VHF-like activity research to full social and behavioural research using wireless networks to relay data to the end user. The network is not restricted to only tracking animals – environmental variables, people and vehicles can all be monitored, allowing for rich wildlife tracking studies