EDILIZIA ZOOTECNICA E PRECISION LIVESTOCK FARMING
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II sezione dell’Associazione Italiana di
Ingegneria Agraria
Situazione e prospettive delle ricerche
nel settore delle
Costruzioni rurali e territorio agroforestale
14-15 febbraio 2018, Milano
EDILIZIA ZOOTECNICA E
PRECISION LIVESTOCK FARMING
A cura di: Matteo Barbari e Marcella Guarino
Relatori: Simona M.C. Porto, Lorenzo Leso
PRECISION LIVESTOCK FARMING
Relatore: Dott.ssa Simona M.C. Porto
Università degli Studi di Catania, Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente
Allevamenti intensivi - Fattori di stress per gli animali -
Allevamenti intensivi
- Rischi per la salute umana -
Gli animali sottoposti a condizioni di stress
sono predisposti all’insorgenza di malattie.
Le patologie degli animali d’allevamento
hanno come conseguenza principale il rischio
per i consumatori:
sempre più diffusa resistenza agli
antibiotici, usati sistematicamente sia come
terapia, sia come promotori di crescita L’Organizzazione Mondiale della Sanità afferma
inoltre che per produrre 1 kg di carne sono impiegati
insorgenza di nuove malattie umane mediamente 100 mg di antibiotico. Ciò significa, per
soprattutto virali (es. pandemie l’italiano medio consumatore di circa 87 kg di carne
influenzali). ogni anno (senza considerare i consumi di prodotti
ittici), ingerire involontariamente quasi 9 gr di
antibiotici, equivalenti alla somministrazione di circa 4
terapie antibiotiche ogni anno!
Allevamenti intensivi
- Benessere animale -
Garantire il benessere degli animali sta diventando un problema di
crescente rilevanza per la collettività
Allevamenti intensivi
- Monitoraggio-
In animal welfare the definition most frequently referred to is the
animal’s Five Freedoms (Webster, 2001):
1. Freedom from thirst, hunger and malnutrition
2. Freedom from lack of appropriate comfort and shelter
3. Freedom from pain, diseases and injuries
4. Freedom from fear and stress
5. Freedom to display most normal patterns of behaviour
Zootecnia di precisione
- Obiettivo e metodi -
Obiettivo: massimizzare il potenziale
produttivo individuale di ciascun animale e
diagnosticare precocemente aspetti patologici
e/o fisiologici, riducendo al minimo l’uso di
farmaci attraverso misure di prevenzione
sanitaria.
Metodi: utilizzo di tecnologie ICT per
misurare indicatori fisiologici,
comportamentali, produttivi e riproduttivi sui
singoli animali.
Sensori indossabili
Rfid (attivi e passivi)
Image analysis
Sound analysis
Zootecnia di precisione
- Stato dell’arte -
Zootecnia di precisione - Stato dell’arte internazionale -
Zootecnia di precisione
- Stato dell’arte internazionale -
Numero di pubblicazioni Anno di pubblicazioneZootecnia di precisione
- Progetti Europei conclusi -
Aim: train biological educated people (veterinarians, biologists, physiologists, bio-
engineers, biomedical scientists, etc.) to make them familiar with modern technology.
Closed
Aim: a number of PLF tools have been developed at laboratory levels and as
prototypes. The overall objective of the EU-PLF project is to bring some of those tools
from the lab to the farm. Closed
Aim : proven PLF applications ready for commercialisation among European pig
farmers; innovative SMEs have tested and validated their technological prototypes and
services in real life conditions together with pig farmers and other food business
operators. Closed
Aim: substantially overcome weak points in current health management strategies on
organic dairy farms and to increase the implementation of evidence based measures
and to improve practice of health management. Closed
Aim: a better understanding of the interactions between animal genetics, gut
characteristics and the attributes of feed to propose strategies to improve feed use
efficiency (FCE) in pigs and broiler chickens whilst also reducing their ecological
footprint. ClosedZootecnia di precisione
- Stato della ricerca in Italia -
Collaborazioni tra le sedi nazionali
mancino m.
arcidiacono c.Zootecnia di precisione
- Stato della ricerca in Italia -
Argomenti trattatiZootecnia di precisione
Gruppo: Benni S.,
Tassinari P.,
Torreggiani D.,
Bonora F.,
- Attività delle sedi nazionali -
Modello predittivo della produzione di latte
Clustering automatico della mandria
in funzione di parametri ambientali
Clustering della mandria Messa a punto di un modello di Stress THI hours, threshold THI = 80
Modelli in grado di impiegare in
correlazione fra indice di stress 800
Sdh
modo innovativo le ingenti moli 700 Drive-through
da caldo e produzione 600 Outdoor cubicles
di dati acquisite tramite le 500 Indoor cubicles
giornaliera di latte, calibrato su
tecnologie PLF oggi disponibili 400
dati sperimentali. 300
per ottenere informazioni utili 200
I risultati hanno consentito la 100
per la gestione degli 0
quantificazione dei trend di
allevamenti, con lo scopo di
produzione di latte in funzione
incrementare la produttività e il
dei parametri climatici (THI). Time
benessere animale. Attività Robot di mungitura: dati Impatto della ricerca: fornire
condotte: singoli capi strumenti a supporto della
monitoraggio di allevamenti
progettazione di strutture e
analisi dati; Clustering dinamico mensile
sistemi per controllo del
identificazione automatizzata
microclima.
di gruppi di animali con
Progetti in collaborazione con
peculiarità produttive e
Natural Resources Institute R2 RMSEP MAE ME
attitudini comportamentali
Finland (LUKE), Enti, aziende
0.47 3.98% 3.35% 1.7%
differenziate.
zootecniche, aziende di
Studio di tecniche di machine
zootecnia di precisione, società
learning per l’impiego dei big
di costruzione, associazioni di
data.
categoria, fondazioni.Zootecnia di precisione
Gruppo: Cascone G.
Arcidiacono C..
Porto S.M.C.
Mancino M.
- Attività delle sedi nazionali - Valenti F.
Research project: “DEVELOPMENT OF AN AUTOMATIC MONITORING SYSTEM FOR THE
STUDY OF THE INDIVIDUAL DAIRY COWS BEHAVIOUR IN FREE-HOUSING SYSTEM”,
Funded by the University of Catania 4. Materials and methods
the cow with ID 4, and 27 for the cow with ID 5; therefore, a
total of 153 samples were collected.
To acquire acceleration values, a SensorTag was fixed to the
left hind legThe monitoring
of each animal system
(Figure was
11). composed of a data acquisition system,
located in the centre of the box at 2.5 m above the floor of the
stalls,
Figureand 10 wearable
11. SensorTag sensors
fixed at left hindembedded with accelerometers.
leg.Zootecnia di precisione
Gruppo: Provolo G.
Riva E.
- Attività delle sedi nazionali -
Obiettivo: Implementare sistemi di gestione automatica della mandria per il
monitoraggio e controllo delle stalle da latte
Sistemi di videoregistrazione e di
registrazione automatica basati su
accelerometri, forniscono utili informazioni
sull’attività giornaliera delle bovine.
Dal benessere
dell’animale si
ottiene sanità e
produttività degli Studio dell’effetto delle
animali condizioni ambientali e delle
strutture sul comportamento
delle bovine e influenza su
benessere e produttività
Influenza di sistemi di distribuzione automatica
degli alimenti sul comportamento delle bovine
Dipartimento di Scienze Agrarie e AmbientaliGruppo: Guarino M.
Zootecnia di precisione
Ferrante V.
Tullo E.
Borgonovo F.
Ferrari L.
- Attività delle sedi nazionali - Lolli S.
Early warning for the enteropathies in intensive broiler farming
Messa a punto di un sistema per riconoscere prontamente l’insorgenza di problemi
enterici negli allevamenti avicoli.
Nello studio è stato impiegato un prototipo capace di identificare e classificare gli odori
presenti nel capannone.
Gli odori che sono presenti nell'aria sono il risultato dell'alterazione dei composti
organici volatili o VOCS emessi dai polli a causa di patologie enteriche
Dipartimento di Scienze e Politiche AmbientaliGruppo: Pezzuolo A.
Zootecnia di precisione
Guercini S.
(AGR/10)
Marinello F.
Sartori L.
- Attività delle sedi nazionali - (AGR/09)
• stima dei parametri corporei più interessanti per il monitoraggio della crescita animale
(dimensioni, peso) attraverso sistemi ottici applicati su robot di mungitura, auto-alimentatori
o rastrelliere (fronte mangiatoia)
• previsioni di eventuali anomalie produttive e/o comportamentali attraverso il monitoraggio
delle prestazioni di lavoro di sistemi automatici aziendali (AMS e AFS)
• studio di sistemi alternativi per la tracciabilità in ambito zootecnico
HIPS DISTANCE
70
Sensor meas. [cm]
60
Bovini 50
40
30 y = 0.97 x + 1.75
20 R² = 0.983
10
Suini 0
0 50 100
Manual measurements [cm]
Dipartimento Territorio e Sistemi Agro Forestali (TeSAF)Zootecnia di precisione
- Attività delle sedi nazionali -
JOURNAL
Comput. Electron. Agric. 14
Biosyst. Eng. 13
Collocazione editoriale Journal of Agricultural Engineering 9
Trans. ASABE 5
della ricerca scientifica Agron. Res. 3
Ani. Prod. Sci. 3
Agric. Eng. Int. CIGR J. 2
Atmos. Environ. 2
Berl. Munch. Tierarztl. Wochenschr. 2
G. Ital. Med. Lav. Ergon. 2
Ital. J. Anim. Sci. 2
J. Anim. Sci. 2
J. Environ. Qual. 2
Livest. Sci. 2
Livestock Environ. Proc. Seventh Int. Symp. 2
Trans. Am. Soc. Agric. Eng. 2
Acta Vet. Brno 1
Air Waste Manage. Assoc. - Symp. Air Qual. Meas.: Methods Technol. 1
Am. Soc. Agric. Biol. Eng. - Int. Dairy Hous. Conf. 1
Am. Soc. Agric. Biol. Eng. Annu. Int. Meet. 1
Animal 1
Ann. Agric. Environ. Med. 1
Ann. Anim. Sci. 1
Annu. Int. Meet. 1
Appl Eng Agric 1
Appl. Anim. Behav. Sci. 1
ASABE Ann. Int. Meet. Tech. Pap. 1
Bioresour. Technol. 1
Chem. Eng. J. 1
Environ. Sci. Pollut. Res. 1Zootecnia di precisione
- Attività delle sedi nazionali -
Collocazione editoriale
della ricerca scientifica
Proceedings
Air Waste Manage. Assoc. - Sym p. Air Qual. Meas.: Methods Technol.
3%
Annu. Int. Meet.
2,3% ASABE Ann. Int. Meet. Tech. Pap.
ASABE Int. Dairy Hous. Conf.
4,5% IFAC Proc. V ol. (IFAC- PapersOnline)
Livest. Env. - Proc. Int. Sym p.
2,3%
Precis. Livest. Farm ing - Pap. Present. Eur. Conf. Precis. Livest. Farm ing, ECPL
Proc. Int. Workshop V et. Biosignals Biodevices, V BB, Conjunction BIOSTECZootecnia di precisione - Hot topics di ricerca internazionale -
Zootecnia di precisione - Hot topics di ricerca internazionale - -
Zootecnia di precisione
- Stato della ricerca a livello internazionale -
The PLF Business Model
Dr Heiner Lehr
Cost of PLF investment and operation shared along the
value creation chain by payment for access to data pool
Tech. Prov. Breeding Vets. Others
PLF Service Provider Con-
(funding, set-up, service, data) sumerZootecnia di precisione
- Progetti Europei -
• Funding: PRECISIONDAIRY is a research project jointly funded by Science Foundation
Ireland (SFI) and Teagasc.
• AIMS: The primary focus of the PRECISIONDAIRY project is to link ICT based disciplines
with dairy systems research in order to boost integration of information and develop
real-time decision support systems for dairy farmers.
• Participating institutes: Teagasc, Animal & Grassland Research and Innovation Centre
(Moorepark) and Waterford Institute of Technology (TSSG)
1st phase 2nd phase
Technology validation Applied solution Applied solution
Sept Technology Aug
(in pasture-based (IOF/DSS) validation (in pasture-
2014 selection 2018
environment) development based environment)Zootecnia di precisione
- Progetti Europei in corso -
Obiettivo: modificare i mangimi e le tecniche di alimentazione al fine di
migliorare l’efficienza e la sostenibilità dei sistemi di produzione dei monogastrici.
Obiettivo: fenomica applicata per identificare nuovi concetti di zootecnia di
precisione
The Internet of Food & Farm 2020 (IoF2020) project investigates and
fosters a large-scale implementation of Internet of Things (IoT) in the
European farming and food sector. With a €30 million budget co-
funded by the European Union, the project has the potential to bring a
George Beers, Project paradigm shift in this domain, by drastically improving productivity
Manager at the and sustainability. It will demonstrate the added value of smart webs
Wageningen University of connected objects, that are context-sensitive and can be identified,
& Research and sensed and controlled remotely in the agri-food sector. The project has
IoF2020 Project started on January 1st 2017 and will run for four years.
CoordinatorZootecnia di precisione
- Progetti finanziati e in corso -
ICT-AGRI Era-net ‘ICT and robotics for sustainable agriculture’
Azione: ICT-AGRI 2 call 2017 ‘Farm management Systems for precision farming’
TITLE: CowBhave: a basic low-cost open-source automated monitoring system for
discrimination of dairy cow behavioural activities
Resp. Prof. ssa Claudia Arcidiacono
Durata del progetto: 36 mesi (dal 2018)
Unità operative:
Università degli Studi di Catania – ITALIA (coordinatore)
Natural Resources Institute Finland (LUKE) - FINLANDIA
Instituut voor Landbouw- en Visserijonderzoek (ILVO) - BELGIO
Dipartimento Agricoltura, Alimentazione e AmbienteGruppo: Cascone G.
Zootecnia di precisione Arcidiacono C..
Porto S.M.C.
Mancino M.
- Progetti proposti - Valenti F.
PO FESR MIS. 1.1.5 - Sostegno all' avanzamento tecnologico delle imprese attraverso il
finanziamento di linee pilota e azioni di validazione precoce dei prodotti e di
dimostrazione su larga scala
Titolo: Innovazioni tecnologiche negli allevamenti per bovine da latte: sviluppo del
prototipo di un sistema automatico di monitoraggio del comportamento delle bovine
per il miglioramento del benessere e delle prestazioni produttive e riproduttive
(CowTech)
Responsabile scientifico: Dott.ssa Simona M.C. Porto
Soggetti coinvolti
1) T.net Italia SpA - Capofila
2) Homatron S.r.l.
3) Vicosystems S.r.l.
4) Università degli studi di Catania (UNICT)
4a) Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente (Di3A)
4b)Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica (DIEEI)
5) Consorzio di Ricerca per la Filiera Lattiero-Casearia (CoRFiLaC)Zootecnia di precisione
- Progetti proposti -
Call: H2020-MSCA-ITN-2018 (Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks)
Azione: MSCA-ITN-ETN (European Training Networks)
TITLE: Biologically Meaningful Data-Driven Modelling Solutions (Bio-Logic)
Resp. Prof. ssa Claudia Arcidiacono
Durata del progetto: 48 mesi (dal 2019)
Ruolo: Proponente e Supervisori
Partecipanti: Claudia Arcidiacono, Simona M.C. Porto
Unità operative:
Natural Resources Institute Finland (LUKE) – FINLANDIA (coordinatore)
Università degli Studi di Catania – ITALIA
Kobenhavns Universitet – DANIMARCA
INRA – FRANCIA
Katholieke Universiteit Leuven – BELGIO
Wageningen University – PAESI BASSI
Il progetto mira a sopperire alla mancanza di figure formate nel mondo della ricerca che abbiano
competenze sia nel campo della statistica che della biologia funzionale, mediante la formazione di
una coorte di dottori di ricerca in Bio-Logics: modellazione di dati significativi anche dal punto di
vista biologico.
Dipartimento Agricoltura, Alimentazione e AmbienteGruppo: Guarino M.
Zootecnia di precisione
Ferrante V.
Tullo E.
Borgonovo F.
Ferrari L.
- Progetti proposti - Lolli S.
Resp. Prof. ssa Marcella Guarino
TITOLO: Analisi dei suoni relativi allo stress
durante la separazione vacca-vitello
OBIETTIVO: Identificazione dei sonogrammi
legati allo stress della separazione dei vitelli
dalla madre.
La possibilità di conoscere il momento ottimale
di separazione permetterebbe all’allevatore di
adottare strategie più sostenibili ed efficaci sia
dal punto vista di gestione della stalla sia per
il benessere animale.
AGRIDIGIT- Collaborazione con CREA-Lodi
Dipartimento di Scienze e Politiche AmbientaliZootecnia di precisione
- Stato della ricerca a livello internazionale -
PRIN 2017EDILIZIA ZOOTECNICA Relatore: Dott. Lorenzo Leso
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