CORSO LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE
DELLA PRODUZIONE ANIMALE
Sistemi innovativi in zootecnia
Supporti avanzati per la gestione
dell’allevamento
(corso SUPAG)
Massimo Lazzari
Dipartimento di Scienze e tecnologie Veterinarie per la
Sicurezza Alimentare
Università degli Studi di Milano
CORSO LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE
DELLA PRODUZIONE ANIMALE
Lezione sensori monitoraggio
bovini (parte terza)
Massimo Lazzari
Dipartimento di Scienze e tecnologie Veterinarie per la
Sicurezza Alimentare
Università degli Studi di Milano
MONITORAGGIO E CONTROLLO STATO
SANITARIO MAMMELLA
Perché la Conducibilità
Elettrica del Latte?
“La mastite provoca una serie di alterazioni nella
composizione del latte più o meno note che portano un
immediato danno economico poiché si ha una riduzione
del grasso, caseine, lattosio, calcio e potassio.
In corrispondenza della diminuzione di tali fattori si
osserva un aumento di immunoglobuline e albumine
del siero di sangue nonché della concentrazione di
sodio e cloro”
3
INDIVIDUAZIONE
MASTITE
Conducibilità
Elettrica
Anodo
Catodo
-
+
+
Generatore di
Tensione elettrica
Realizzazione
on-line
Automazione della registrazione dei dati
Tempestività (individuazione di mastiti
subcliniche)
4
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Esempio di inserimento dei sensori nel
circuito del latte di un AMS
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Tipologie di sistema
• Rilievo della CE per singolo quarto
(robot di mungitura)
• Rilievo della CE dei quattro quarti
(lattometro)
6
INDIVIDUAZIONE MASTITE
C.E. per Singolo Quarto
C.E. (mS/cm)
Vacca n° 11
13
12
11
10
9
8
7
6
5
28-gen
asx
adx
pdx
psx
17-feb
08-mar
28-mar
17-apr
07-mag
27-mag
Mungiture
7
INDIVIDUAZIONE MASTITE
C.E. dei Quattro Quarti
Vacca n° 18
12.00
C.E. (mS/cm)
11.00
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
27- 04-feb
gen
19-feb
05mar
20mar
04apr
19apr
04mag
Mungiture
8
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Verifica dei Risultati
Diagnosi
Automatica
Analisi di
laboratorio
Definizione
dell’Affidabilità
del Sistema
9
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Veri Positivi
Veri Negativi
Falsi Positivi
Falsi Negativi
Sensibilità
Specificità
Valore Predittivo Positivo
Valore Predittivo Negativo
10
INDIVIDUAZIONE MASTITE
• Veri Positivi: Bovine malate
correttamente individuate dal sistema
• Veri negativi: Bovine sane non
segnalate
• Falsi Positivi: Bovine sane segnalate
dal sistema come mastitiche
• Falsi negativi: Bovine malate non
segnalate dal sistema
11
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Affidabilità del Sistema
• Sensibilità: rappresenta la capacità del
sistema di segnalare le bovine
mastitiche presenti in allevamento.
Sensibilit à 

V .P.
Bovine Segnalate Correttamente

V .P.  F . N .
Totale Bovine Mastitiche
Specificità: rappresenta la capacità
del sistema di distinguere tra bovine
sane e malate (selettività)
Specificità 
V .N .
Bovine Sane non Segnalate

V .N .  F .P .
Totale Bovine Sane
12
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Valore Predittivo Positivo: rappresenta
l’affidabilità della segnalazione positiva
V .P.
Bovine PositiveSegnalate Correttamente
VPP 

V .P.  F .P.
Totale Bovine Segnalate
Valore Predittivo Negativo:
rappresenta l’affidabilità della
segnalazione Negativa
V .N .
Bovine NegativeSegnalate Correttamente
VPN 

V .N .  F .N .
Totale Bovine Negative
13
INDIVIDUAZIONE MASTITE
La sensibilità riportata in letteratura varia dal 55% all’89%, mentre la
specificità è compresa tra il 56% e il 99%. Nella maggior parte dei casi
elevati valori di sensibilità sono associati a bassi valori di specificità e
viceversa. Nessuno degli studi presenti in letteratura riporta una
combinazione di elevata sensibilità e specificità. Inoltre, nessuno degli
studi ha riportato valori di sensibilità e specificità in grado di
soddisfare le normative ISO/FDIS 20966 del 2007 (80% di sensibilità
con il 99% di specificità).
Invited review: Sensors to support health management on
dairy farms. C. J. Rutten, A. G. J. Velthuis, W. Steeneveld and
H. Hogeveen - Journal of Dairy Science Vol. 96 No. 4, 2013
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Cosa Fare in Caso di Segnalazione?
• OSSERVARE nelle mungiture successive
l’evoluzione del processo infiammatorio
favorendo lo svuotamento del quarto o
dei quarti segnalati
• VALUTARE l’evoluzione del processo
infiammatorio ed eventualmente se non
sussiste nessun miglioramento trattare
secondo gli schemi indicati dal vostro
veterinario
15
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Report generata dal software di gestione del robot di mungitura Astronaut
della Lely, in cui viene riportata la segnalazione degli allarmi relativi alla
conducibilità elettrica del latte. Nel riquadro sono evidenziati gli asterischi
riferiti ai quarti che presentano un valore anomalo di conducibilità.
MONITORAGGIO E CONTROLLO STATO
SANITARIO MAMMELLA
Si basa sulla spettroscopia nel vicino infrarosso
MONITORAGGIO E CONTROLLO STATO
SANITARIO MAMMELLA
MONITORAGGIO E CONTROLLO STATO
SANITARIO MAMMELLA
MONITORAGGIO E CONTROLLO STATO
SANITARIO MAMMELLA
Sensore del sangue nel latte in grado di individuare più
dell’80% dei campioni di latte contaminati con
120µmol di emoglobina/litro, il che è paragonabile a
quanto possono rilevare i mungitori in una sala
tradizionale.
L’analisi giornaliera dei parametri del latte permette di:
• Evidenziare problemi alimentari aspecifici (alimenti
scadenti
• Evidenziare dismetabolie (acidosi e chetosi)
MONITORAGGIO E CONTROLLO STATO
SANITARIO MAMMELLA
• Gestione della genetica: aumenta il valore potenziale del latte dell'allevamento
• Salute animale: rileva problemi metabolici come la chetosi
• Alimentazione: La precoce rilevazione delle acidosi ruminali sub-acute (SARA)
consente all'allevatore di gestire al meglio la strategia alimentare e la qualità della
razione
• Latte: consente di separare il latte con un elevato livello di proteina durante la
mungitura permettendo di consegnare alla latteria un prodotto di maggior valore
economico
• Controllo della mungitura: permette di fermare la mungitura quando viene rilevata la
presenza di sangue Sensore del sangue nel latte in grado di individuare più dell’80%
dei campioni di latte contaminati con 120µmol di emoglobina/litro, il che è
paragonabile a quanto possono rilevare i mungitori in una sala tradizionale
• Misurazione in continuo: non è richiesto un campionamento o l'aggiunta di additivi al
latte
• Nessuna parte in movimento: riduce i costi di mantenimento e semplifica le
operazioni di pulizia
IPOFERTILITA’
Ci vogliono 3
fiale per
ottenere una
gravidanza
Ma oltre a cio’
non riusciamo
a identificare i
calori che
avvengono
ogni 21 gg
Il Pregnancy Rate arriva a
essere anche solo 10%.
Fecondiamo al 10 calore!!!!
IPOFERTILITA’
Lunghezza
media
gestazione
275 gg
23
IPOFERTILITA’
IPOFERTILITA’
Ogni giorno aperto costa da 2 a 5 euro/capo
IPOFERTILITA’
Bovine ad alta
genealogia =
10,5
t/lattazione
completa
ESEMPIO
Tasso identificazione calori = HDR = heat detection rate = 50%
Successo inseminazione = inseminations per pregnancy = N.
inseminazioni /concepimento = 1,8
Tasso di concepimento = conception rate = 1/successo
inseminazione = 56%
Tasso gravidanza= Pregnancy rate = PR = HEAT DETECTION
RATE * CONCEPTION RATE = 28%
IPOFERTILITA’
IPOFERTILITA’
Produzione media giornaliera media di stalla
(j/gg)
28
y = -0,0018x2 + 1,4128x - 242,92
R² = 0,998
27.5
27
26.5
26
25.5
375
380
385
390
395
400
405
Periodo interparto (gg)
410
415
420
DAYS OPEN
The number of days a cow is open (DO) may be the best indicator of
current reproductive efficiency. A producer's goal is around 100 to 110
DO. Excessive DO costs range from $2 to $5/cow/day for each day
beyond 90 days open. For example, if a cow was open 120 days, she
would be open 30 excess days, a loss of $90/cow/year at $3/cow/day.
Days open can be influenced by factors such as length of voluntary
waiting period, heat detection accuracy, semen quality and breeding
technique, nutrition, cow fertility, disease, or weather.
IF EXCESSIVE DAYS OPEN COST $2 TO
$5 DOLLARS PER DAY, A SINGLE
MISSED HEAT COULD COST $42 TO $105
PER COW.
CONCEPTION RATE (FERTILITY RISK)
PODOMETRI
31
Evoluzione tecnologica accelerometri
http://www.youtube.com/watch?v=UW_9Dnp0pZE
Evoluzione tecnologica accelerometri
A un asse
A tre assi
Evoluzione tecnologica accelerometri
http://www.youtube.com/watch?v=3n0BZv3cCQg
ATTIVOMETRI
SENSORE
L’ANTENNA
IL COMPUTER
IL REPORT
ESTRI
IL REPORT
PROBLEMI DI SALUTE
DISTANZA MEDIA PARTO CONCEPIMENTO RILEVATA DAI
CONTROLLI A.P.A. PER L’ANNO 2006 E SULLE 45 BOVINE
INSEMINATE CON SUCCESSO SEGUITE DURANTE LO STAGE
giorni
170
140
110
80
50
2006
STAGE
ATTIVOMETRI
Attivometro
INDIVIDUAZIONE MASTITE
Gli scostamenti dalla media dell’attività motoria vengono visualizzati
graficamente attraverso una curva che si sovrappone al modello di
attività caratteristico di ciascun animale: ogni qualvolta lo scostamento
tra le due curve è rilevante, viene generato un “allarme attività” e la
bovina viene messa in un “elenco attenzioni”.
ATTIVOMETRI INTEGRATI
43
ATTIVOMETRI INTEGRATI
www.cowalert.com
ATTIVOMETRI INTEGRATI
con sensori a
pressione
con sensori acustici
Rilievo congiunto dismetabolie
SENSORI PER STIMA RUMINAZIONE
Attivometro
integrato
ATTIVOMETRI
INTEGRATI
47
RILEVAZIONE ATTIVITA’
RUMINE
CowView
SMART FARM LOCALIZZATORE
Tecnologia ultrawide-band (UWB) RFID tags
A monitoring system that continually records the location of each cow with
sensors in the barn and CowView labels at the collars. GEA CowView provides
analysis using the animal-specific movement profile, normal behavior patterns
and also the behavior of animal groups: If lying, eating or daily habits change
CowView will generate the correct warnings for your smartphone, tablet or PC.
This will enable you to take a closer look (30 cm) at any animal requiring
attention. It only takes a simple click for GEA CowView to show you the position
in which the animal is located. You will be able to find a specific cow easily and
quickly, even if there are 1,000 or 2,000 animals in the cowshed.
MONITORAGGIO E CONTROLLO
BENESSERE
PESATURA AUTOMATICA
MONITORAGGIO E CONTROLLO DEL
PESO ANIMALE
PESATURA AUTOMATICA
rilevare precocemente disordini fisiologici che portano
a una riduzione dell’appetito e a un calo nell’ingestione
di sostanza secca;
impostare piani alimentari corretti in funzione del reale
fabbisogno energetico delle vacche (asciutta, postparto, lattazione);
stimare l’ingestione di sostanza secca degli animali;
suddividere le lattifere in gruppi omogenei di peso,
distinguendo tra quelli che devono recuperare la forma
o non ingrassare ulteriormente in vista di una specifica
fase dell’allevamento (asciutta, parti, ecc.);
valutare il bilancio energetico delle bovine e,
conseguentemente, individuare il momento più
opportuno per le fecondazioni.
IDENTIFICAZIONE
AUTOMATICA PROBLEMI
PODALI
IDENTIFICAZIONE
AUTOMATICA PARTO
40% DELLE MANZE E IL 20%
DELLE PLURUPARE
RICHIEDONO ASSISTENZA
AL PARTO
ALLARME PARTO
ORE PARTO
DISTRIBUZIONE NELLE 24 ORE
DEI PARTI DI PLURIPARE E
PRIMIPARE
ALLARME PARTO
Studio: 12 mesi monitorando 40 primipare e 40 pluripare
Holstein
Dal 280° gg di gestazione sono stati eseguiti:
•Visita ostertica
•Stato di rilassamento dei legamenti
del bacino
•Edema vulvare
•Esame ecografico
•Presentazione del feto all’ingresso
pelvico
ALLARME PARTO
APPLICAZIONE
•FASCIATURA E CONTENIMENTO
CODA
•LAVAGGIO ZONA PERINEALE CON
SOLUZIONE DI IODOPOVIDONE AL
10%
•TRE PUNTI DI SUTURA NON
ASSORBIBILI
•INFILTRAZIONE CON ANESTETICO
•APPLICAZIONE SULLA RIMA
VULVARE
LA TRASMITTENTE
è COSTITUITA DA
UNA PLACCA IN MATERIALE PLASTICO
E DA UNA SPINA DI CONTATTO
PROGETTATA PER STACCARSI CON
UNA TRAZIONE DI 300 GR
ALLARME PARTO
58
ALLARME PARTO
MEDIA ± DEVIAZIONE STANDARD
DELL’INTERVALLO PARTOCONCEPIMENTO E DEL NUMERO DI
INTERVENTI FECONDATIVI PER
GESTAZIONE
ALLARME PARTO
INCIDENZA DI PATOLOGIE
RIPRODUTTIVE NEGLI ANIMALI
OGGETTO DELLA PROVA
ALLARME PARTO
SVANTAGGI
COSTI DI ACQUISTO E DI MANTENIMENTO
LABORIOSITA’ DELLA MODALITA’ DI
APPLICAZIONE
RICHIESTA DI PERSONALE
QUALIFICATO
ALLARME PARTO
VANTAGGI
IDENTIFICAZIONE
AUTOMATICA PARTO
INCIDENZA DI PATOLOGIE
RIPRODUTTIVE NEGLI
ANIMALI OGGETTO DELLA
PROVA
MONITORAGGIO E
CONTROLLO TRANSITI
RESPONDER ATTIVI
ANTENNA
AUTOMATIC MILKING
SYSTEM
AUTOMATIC MILKING
SYSTEM
AUTOMATIC DIPPING AND
BUCKFLUSHING SYSTEM
TENDENZE ATTUALI
Evoluzione incrementale delle tecnologie
attuali
Applicazione di Nuove Tecnologie Sensoristiche
(Spettrometria, Infrarosso, Citofluorimetria…)
Introduzione sensori posizionamento (GPS) per
monitoraggio territoriale
Tecnologie di rete e relativi software innovativi
per controlli remoti
68
BOLI
SENSIBILIZZATI
PROSPETTIVE
FUTURE
Monitoraggio DIGESTIONE:
boli sensibilizzati
PROSPETTIVE FUTURE
70
TENDENZE
ATTUALI
BOLI SENSIBILIZZATI
71
TENDENZE ATTUALI
72
HERD NAVIGATOR
73
HERD NAVIGATOR
74
PROSPETTIVE FUTURE
75
MEDIUM SPECTROMETRY
76
PROSPETTIVE FUTURE
77
PROSPETTIVE FUTURE
78
PROSPETTIVE FUTURE
79
PROSPETTIVE FUTURE
•Area del longissimus dorsi e grasso di
copertura (selezione e alimentazione
differenziata)
•resa alla macellazione
80
MONITORAGGIO
TERRITORIALE
GPS+GSM
AUTOMAZIONE
PASCOLO
• Permette di visualizzare le posizioni del dispositivo e, quindi, i percorsi e/o gli
sconfinamenti del gregge dall’area di pascolo, scegliendo come servizi di
cartografia la propria oppure di appoggiarsi ad latri sistemi quali Virtual Earth e
Google Maps
9208500
ALLARME SMS
Longitudine
9208000
9207500
9207000
9206500
9206000
9205500
9205000
46015000
46016000
46017000 46018000
Latitudine
46019000
GPS
2009 – MONITORAGGIO GREGGI CAPRE PER
AUTOMAZIONE RECUPERO AL PASCOLO
2009 – MONITORAGGIO VACCHE ANTIABIGEATO
2010 – MONITORAGGIO GREGGI PECORE PER GESTIONE
IMPRENDITORIALE E SICUREZZA VETERINARIA
2010 – CONTROLLO AUTOMATICO DISTRIBUZIONI
LIQUAMI
2011 – CONTROLLO ARNIE PER SICUREZZA
VETERIANRIA E ANTIABIGEATO