BE1029470B1 - Werkwijze en infrastructuur voor optimalisatie kweekopbrengst Larger Brachycera - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding beschrijft een werkwijze en infrastructuur om de kweekopbrengst van Larger Brachycera te optimaliseren in functie van duurzame maximalisatie van oogstgewicht, minimalisatie van kweektijd en gewenste samenstelling van larven. De infrastructuur bestaat uit één of meerdere poppenkamers, twee of meerdere sluiskamers, een afvoerkamer, twee of meerdere vliegenkooien, twee of meerdere eilegconstructies, twee of meerdere oogstlades, en meerdere kweekbakken, gekenmerkt door een hoeveelheid sensoren en actuatoren en een geautomatiseerd scheidingssysteem. De werkwijze bestaat uit cloud-gebaseerde monitoren en aansturen van de sensoren en actuatoren dat handelt volgens de kweekparameters in de actuele baseline afgeleid uit digital twins en een ideale baseline. De actuele baseline bevat de vooraf bepaalde ideale kweekparameters aangepast aan de meest actuele situatie, zijnde technische specificatie van elk onderdeel van de voorgestelde infrastructuur, geolocatie, gebouwsysteeminformatie, populatie informatie, samenstelling van poppen, gewenste samenstelling van larven, sensordata, aanwezige sensoren en actuatoren en ingevoerde voorkeuren van gebruiker.

Description

Werkwijze en infrastructuur voor optimalisatie kweekopbrengst Larger Brachycera. Gebied van de openbaarmaking Deze openbaarmaking heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze en infrastructuur voor het kweken van insecten en meer bepaald op een kweeksysteem om de kweekopbrengst van de Larger Brachycera te optimaliseren via een cloud-gebaseerde monitoring en aansturing van sensoren en actuatoren op basis van de vooraf bepaalde variabele ideale kweekparameters. Stand der techniek Grote hoeveelheden voer, water, kunstmest, land en machines zijn nodig om de traditionele eiwitbronnen, zijnde vee, vis en pluimvee, te produceren. Een veelbelovende bron van eiwitten zijn de larven van de zwarte soldaatvlieg, een Larger Brachycera. Aangezien commerciële massaproductie van de larven van de zwarte soldaatvlieg, en insecten in het algemeen, voor voedsel een relatief nieuwe praktijk is, zijn er nog onopgeloste problemen en is verdere optimalisatie noodzakelijk. Momenteel wordt de aansturing van de kweek van de zwarte soldaatvlieg geregeld volgens een te breed spectrum aan kweekomstandigheden enkel gericht op het onder controle houden van de omgevingsparameters zonder rekening te houden met het monitoren en aansturen van het gedrag van de vliegen. Monitoring en aansturing van de omgevingsparameters temperatuur en luchtvochtigheid zijn vaak de enige voorgestelde manipulaties in commerciële installaties. In de literatuur en de kweekhandleidingen worden aanbevelingen gegeven van temperaturen in de kweekruimtes tussen 24°C en 40°C en luchtvochtigheden tussen 50% en 90%. Dergelijke grote vensters en gebrek aan aansturing van andere omgevingsparameters, zoals bijvoorbeeld luchtdruk, luchtkwaliteit, lichtfrequentie, lichtsterkte, en het niet monitoren van het gedrag zorgen voor een niet-geoptimaliseerde kweekopbrengst. Een voorbeeld: de aanpassing van de lichtfrequentie tijdens de kweekcyclus zou kunnen leiden tot een verhoging van het aantal uitgekomen eitjes met 298% (DOI:

10.1016/j.jinsphys.2016.10.006, Photoreceptor spectral sensitivity of the compound eyes of black soldier fly (Hermetia illucens) informing the design of LED-based illumination to enhance indoor reproduction). Verder worden de beslissingen wat betreft de acties, zijnde het moment van oogsten van de larven en de eitjes, het toevoegen van nieuwe vliegen uit nieuwe populaties om genetische variatie te bewaren, … genomen op basis van ervaring of vaste gewoontes van de kwekers. Ook dit kan leiden tot een niet-geoptimaliseerde kweekopbrengst.

Hiernaast wordt de kweek van de zwarte soldaatvlieg met een willekeurige kweekpopulatie qua verhouding man en vrouw gestart, zonder verwijdering van exemplaren met een fenotypische afwijking, wat leidt tot een niet-geoptimaliseerde kweekopbrengst.

Reden hiervoor is dat geslacht en fenotypische afwijking pas in volwassen stadium van de zwarte soldaatvlieg kan bepaald worden.

Dit samen met het feit dat een kweekpopulatie kan oplopen tot duizenden exemplaren per vliegenkooi maakt manuele scheiding op basis van visuele inspectie praktisch gezien onmogelijk.

Patent US10278368B1, Automated flying insect separator, beschrijft een geautomatiseerd scheidingssysteem voor vliegende insecten gebaseerd op informatie verkregen uit een Dopplersensor.

Patent WO2021038561A1, system and method for sex-sorting of pre-adult insects, beschrijft een automatisch scheidingssysteem voor een pre-adult insect in een vloeistof via optische data.

Een geautomatiseerd scheidingssysteem aangepast voor de zwarte soldaatvlieg zou leiden tot een geoptimaliseerde kweekopbrengst.

Momenteel biedt de stand der techniek reeds sturingssoftware aan die de kweekparameters monitort, verzamelt in rapportvorm, en actuatoren aanstuurt op basis van de door de kweker zelf vooraf bepaalde instellingen.

Dit veronderstelt echter dat de kweker zelf ruime ervaring en kennis inzake heeft, wat insectenkweek nodeloos hoogdrempelig maakt.

Het gebruik van een cloud platform en artificiële intelligentie die de kweekparameters verzamelt, analyseert en aanstuurt, zoals reeds in specifieke vorm beschreven voor bijvoorbeeld de bijenteelt (CN110264373A) en insectenkweek in het algemeen (CN111887212A), zou een mogelijke oplossing zijn voor de vooropgestelde problemen in de stand der techniek.

De beperking van het systeem zoals beschreven in patent CN111887212A is dat de monitoring van het kweekgedrag enkel plaatsvindt via een camera module en licht module.

Hierdoor voert het beschreven systeem de optimalisatie van de kweekparameters uit zonder rekening te houden met belangrijke uitingen van het kweekgedrag.

Ook bevat het systeem geen man/vrouwscheidingssysteem, waardoor een belangrijke kweekparameter bij de kweek van de zwarte soldaatvlieg niet wordt aangestuurd.

Korte beschrijving van de uitvinding Deze uitvinding overkomt het probleem van de stand der techniek en verschaft een cloud-gebaseerde werkwijze en infrastructuur die de kweekopbrengst van de Larger Brachycera optimaliseert via het concept van intelligente digital twins en een ideale baseline.

Deze optimalisatie gebeurt door het best- practice monitoren en aansturen van de omgevingsparameters, het gedrag en de man/vrouw verhouding, het afvoeren van fenotypisch afwijkende exemplaren, en het bepalen en aankondigen van de oogstmomenten van eitjes en larven via alarmen en notificaties, dit alles aan de hand van de vooraf bepaalde ideale kweekparameters onder de meest actuele situatie, “actuele baseline” genoemd in het vervolg van deze beschrijving.

De kweekinfrastructuur bestaat uit één of meerdere poppenkamers uitgerust met sensoren en actuatoren, een geautomatiseerd scheidingssysteem op basis van geslacht en afwijkingen van het fenotype bij voorkeur op basis van camerabeelden en machine learning, twee of meer sluiskamers uitgerust met sensoren en actuatoren, een afvoerkamer, twee of meer vliegenkooien uitgerust met sensoren en actuatoren, twee of meer eilegconstructies uitgerust met sensoren en actuatoren, twee of meer oogstlades uitgerust met sensoren en actuatoren, en meerdere kweekbakken uitgerust met sensoren en actuatoren.

De werkwijze is gebaseerd op het monitoren van de sensoren, het aansturen van de actuatoren, het aansturen van de man/vrouw verhouding in de vliegenkooien, het vermijden van ongewenste fenotypisch afwijkende vliegen in de vliegenkooien, het notificeren van de oogstmomenten, en het notificeren van afwijkingen in gedrag en omgevingsparameters, dit alles via edge intelligentie en een cloud communicatieplatform. De aansturing gebeurt aan de hand van de vooraf bepaalde ideale actuele kweekparameters, de actuele baseline genoemd, en de sensordata.

Doel is een optimale kweekopbrengst te bewerkstelligen. Deze optimalisatie is in functie van het duurzaam maximaliseren van het oogstgewicht, het minimaliseren in tijd van de totale kweekcyclus, en het zo dicht mogelijk benaderen van de gewenste samenstelling van het eindproduct, de larven. De gewenste samenstelling is uitgedrukt in percentage vet, eiwit, chitine, en restproduct, eventueel aangevuld met chemische samenstelling en chemische structuur,. Deze te verkrijgen samenstelling hangt af van het toekomstige gebruik van het eindproduct. Dit kan bijvoorbeeld visvoer zijn, kippenvoer of de larven kunnen terug ingezet worden voor reproductie. Bij de productiekweek (eitje tot larve) is het gewicht van de larven van belang, bij reproductiekweek (circulair, van eitje tot vlieg) is ook het gewicht van de poppen (die uitgroeien tot vliegen) van belang.

De actuele baseline bevat de ideale kweekparameters, aangepast aan de meest actuele situatie, zijnde de grootte en technische specificaties van elk onderdeel van de voorgestelde infrastructuur, de samenstelling van de poppen, de gewenste samenstelling van de larven, de informatie verkregen uit de sensoren, de aanwezige sensoren en actuatoren, de geolocatie en de hierbij horende meteorologische informatie, de gebouwsysteem informatie, de feno- en genotype populatie informatie en de eventuele voorkeuren van de individuele kweker. De gebouwsysteem informatie is de digitale twin van het gebouw en omvat alle omgevingsinformatie, deze kan bestaan uit, maar is niet gelimiteerd tot informatie omtrent de isolatie, de thermische massa, de oriëntatie en de HVAC installatie. De feno- en genotype populatie informatie is de digitale twin van de te kweken Larger Brachycera, deze kan bestaan uit, maar is niet gelimiteerd tot de taxonomische determinatie, de bron populatie, ras, de genenpool, de fenotypische plasticiteit, de fenotypische uiting van genetische aanleg en het microbioom. In de kweekparameters zitten zowel omgevings-, fysiologische als gedragsparameters vervat van de te kweken Larger Brachycera.

Elke poppenkamer bevat één of meerdere poppenlades. De poppenlades zijn horizontaal schuivende componenten met voldoende plaats voor de poppen, verticaal boven elkaar te schuiven in de poppenkamer. De poppenkamer heeft bovenaan een nauwe doorgang naar het geautomatiseerde scheidingssysteem.

De sensoren met betrekking tot de poppenkamer bestaan uit temperatuursensoren, gewichtssensoren per poppenlade, luchtvochtigheidssensoren en lichtsensoren, deze kunnen aangevuld worden met bewegingssensoren (accelero-, gyro- en magnetometer), audiosensoren, vibratiesensoren, visiesensoren, lichtintensiteitsensoren, lichtfrequentiesensoren, lichtpolarisatiesensor, capacitieve sensoren, inductieve sensoren, contactsensoren, RADAR, LIDAR, druksensoren, infraroodsensoren en gassensoren.

De actuatoren met betrekking tot de poppenkamer bestaan uit lichtactuatoren, deze kunnen worden aangevuld met audio actuatoren, vibratietransducers, vaporizers, verwarmingselementen, koelelementen, ventilatoren/perslucht, indicatielampjes, e-ink indicatoren, elektrisch/elektromagnetisch veld actuatoren en motoren voor het besturen van de aanwezige kleppen. De kweekparameters en bijhorende acties die met de sensoren en actuatoren met betrekking tot de poppenkamer kunnen worden gemonitord en/of aangestuurd en/of aanleiding kunnen geven tot een alarm of notificatie zijn tijd, temperatuur, gewicht van de poppen, lichtsterkte, -frequentie en - polarisatie, luchtvochtigheid, luchtkwaliteit, trillingen, geluid, echo en, indien aanwezig, het openen/sluiten van het mechanisch systeem tussen poppenkamer en scheidingssysteem. Het geautomatiseerd scheidingssysteem bestaat uit één of meerdere nauwe doorgangen van de poppenkamer naar de twee of meerdere sluiskamers en de afvoerkamer. De Larger Brachycera, als vliegen, worden één voor één herkend als man, vrouw of als ongewenst afwijkend van het fenotype via bijvoorbeeld hogesnelheidscamera’s en machine learning, via een dopplersensor, of via een andere manier om het onderscheid tussen mannelijk/vrouwelijk/ongewenst afwijkend instantaan te kunnen maken. Eenmaal geïdentificeerd als mannelijk, vrouwelijk of ongewenst afwijkend van het fenotype worden ze geteld en, via een mechanisch systeem, via een geconcentreerde, geforceerde luchtstroom, via zuigers of via een combinatie van net genoemde technieken gestuurd naar de gewenste sluiskamer of afgevoerd naar een afvoerkamer. De sturing naar de gewenste sluiskamer wordt bepaald door het cloud communicatieplatform of edge-apparatuur en dit aan de hand van de ideale kweekverhoudingen (verhouding mannelijk/vrouwelijk en beperking in afwijkende fenotypes) 5 en aantallen zoals berekend voor de actuele baseline en real-time situatie.

De sensoren met betrekking tot het scheidingssysteem bestaan uit visiesensoren en infraroodsensoren; deze kunnen aangevuld worden met dopplersensoren, LIDAR, RADAR, luchtdruksensor en audiosensoren.

De actuatoren met betrekking tot het scheidingssysteem bestaan uit ventilatoren/perslucht, lichtactuatoren, deze kunnen aangevuld worden met motoren voor besturen van aanwezige kleppen, zuigers, audio actuatoren, vibratietransducers en elektrische/elektromagnetische velden.

De kweekparameters en bijhorende acties die met de sensoren en actuatoren met betrekking tot de scheidingssysteem kunnen worden gemonitord en/of aangestuurd en/of aanleiding kunnen geven tot een alarm/notificatie zijn tijd, beeld, geluid, lichtsterkte, -frequentie en -polarisatie, echo, trilling, elektrische veld en luchtverplaatsing.

De sensoren met betrekking tot de twee of meerdere sluiskamers bestaan uit temperatuursensoren, lichtsensoren en luchtvochtigheidsensoren; deze kunnen aangevuld worden met infraroodsensoren, contactsensoren, lichtintensiteitsensoren, lichtfrequentiesensoren, lichtpolarisatiesensor en visiesensoren.

De actuatoren met betrekking tot de twee of meerdere sluiskamers kunnen bestaan uit ventilatoren/perslucht, motoren voor besturen van aanwezige kleppen, audio actuatoren, vibratietransducers, elektrisch/elektromagnetisch veld actuatoren, koelelementen, verwarmingselementen, vaporizers en lichtactuatoren.

De kweekparameters en bijhorende acties die met de sensoren en actuatoren met betrekking tot de sluiskamers kunnen worden gemonitord en/of aangestuurd en/of aanleiding kunnen geven tot een alarm/notificatie zijn tijd, temperatuur, luchtvochtigheid, lichtsterkte, -frequentie en -polarisatie en het openen/sluiten van een mechanisch systeem tussen zichzelf en het scheidingssysteem en tussen zichzelf en de vliegenkooi.

De sensoren met betrekking tot de afvoerkamer kunnen bestaan uit visiesensoren en — infraroodsensoren.

De actuatoren met betrekking tot de afvoerkamer kunnen bestaan uit ventilatoren/perslucht en motoren voor besturen van aanwezige kleppen.

De sensoren met betrekking tot de twee of meerdere vliegenkooien bestaan uit temperatuursensoren, lichtsensoren, luchtvochtigheidsensoren; deze kunnen aangevuld worden met bewegingssensoren (accelero-, gyro- en magnetometer), lichtfrequentiesensoren, lichtintensiteitsensoren, infraroodsensoren, visiesensoren, vibratiesensoren, druksensoren, partikelsensoren, gassensoren, lichtpolarisatiesensoren, audiosensoren, luchtsnelheidsmeters, windrichtingssensoren, RADAR, LIDAR, impedantiesensoren, reksensoren en positiesensoren.

De actuatoren met betrekking tot de twee of meerdere vliegenkooien bestaan uit lichtactuatoren; deze kunnen aangevuld worden met ventilatoren/perslucht, vaporizers, verwarmingselementen, koelelementen, vibratietransducers, elektrische/elektromagnetische velden en motoren voor besturen aanwezige kleppen.

De kweekparameters en bijhorende acties die met de sensoren en actuatoren met betrekking tot de vliegenkooien kunnen worden gemonitord en/of aangestuurd en/of aanleiding kunnen geven tot een alarm/notificatie zijn tijd, temperatuur, lichtsterkte, -frequentie en -polarisatie, luchtvochtigheid, luchtdruk, luchtsnelheid, windrichting, luchtkwaliteit, trilling, geluid, beeld, echo.

De twee of meerdere vliegenkooien bevatten per vliegenkooi één of meerdere eilegconstructies die kunnen voorzien zijn van gewichtssensoren, eventueel aangevuld met lichtsensoren, visiesensoren, luchtvochtigheidssensoren, contactsensoren, vibratiesensor, impedantiesensoren, reksensoren, positiesensoren en temperatuursensoren.

De actuatoren met betrekking tot de eilegconstructie kunnen bestaan uit lichtactuatoren, ventilatoren/perslucht, vaporizers, vibratietransducers, verwarmingselementen, koelelementen, elektrische/elektromagnetische velden en motoren.

Rondom elke aanwezige eilegconstructie is de bodem van de vliegenkooi voorzien van een rooster of een gaas.

Onderaan het rooster rondom de eilegconstructie, is een oogstlade, voorzien van gewichtssensoren mogelijk aangevuld met lichtsensoren, luchtvochtigheidssensoren, temperatuursensoren, reksensoren, positiesensoren, infraroodsensoren, contactsensoren, capacitieve en inductieve sensoren, en één of meerdere afzonderlijk compartimenten, mogelijks voorzien van lokmiddel.

De actuatoren met betrekking tot de oogstlade kunnen bestaan uit een of meerdere indicatie lampjes of e-ink indicatoren.

De kweekparameters die met de sensoren met betrekking tot de eilegconstructie en oogstlade worden gemonitord en aanleiding kunnen geven tot een alarm/notificatie zijn tijd, gewicht, beeld, trilling, elektrische parameters, luchtvochtigheid, licht en temperatuur.

De sensoren met betrekking tot de kweekbakken bestaan uit temperatuursensoren, (lucht)vochtigheidssensoren, gassensoren, gewichtssensoren, bewegingssensoren (accelero-, gyro- en magnetometer), deze kunnen aangevuld worden met visiesensoren, partikelsensoren, lichtsensoren, lichtfrequentiesensoren, lichtintensiteitsensoren, audio sensoren, druksensoren, luchtsnelheidssensoren, windrichtingssensor, capacitieve sensoren, inductieve sensoren, zuurtegraadsensoren, vibratiesensoren,.

De actuatoren met betrekking tot de kweekbakken kunnen bestaan uit lichtactuatoren, verwarmingselementen, koelelementen, vaporizers, vibratietransducers, elektrisch/elektromagnetisch veld actuatoren, ventilatoren/perslucht en audio actuatoren.

De kweekparameters en bijhorende acties die met de sensoren en actuatoren met betrekking tot de kweekbakken kunnen worden gemonitord en/of aangestuurd en/of aanleiding kunnen geven tot een alarm/notificatie zijn tijd, gewicht, temperatuur, lichtsterkte, -frequentie en -polarisatie, luchtvochtigheid, luchtsnelheid, windrichting, luchtdruk, luchtkwaliteit, zuurtegraad, geleidingsvermogen, trilling, geluid.

Het kweeksysteem is uitgerust met één of meerdere edge-apparaten voorzien van een processor/CPU en (wireless) communicatiemodule. De één of meerdere edge-apparaten staan draadloos of bedraad, in verbinding met het cloud communicatieplatform. De één of meerdere edge-apparaten bevat de digital twin en actuele baseline aangepast aan de real-time situatie.

Het kweeksysteem is uitgerust met een computerterminal en/of app. Alle bovenvermelde sensoren sturen hun informatie draadloos of bedraad, door naar één of meerdere edge-apparaten. De doorgestuurde informatie wordt verwerkt en getoetst aan de digital twin en actuele baseline, dit kan gebeuren in de één of meerdere edge-apparaten of in de cloud toepassing. De bovenvermelde actuatoren worden draadloos of bedraad, aangestuurd door één of meerdere edge-apparaten, in functie van de parameters in de digital twin en actuele baseline aangepast aan de real-time situatie. Bij afwijkingen van de ideale kweekparameters of wanneer de kweekparameters in de digital twin aangeven dat actie vereist is, worden instructies gestuurd naar een of meerdere actuatoren en/of treedt een notificatie/alarm in werking via de computerterminal en/of de app.

TT —____ oÿg LS 8 BE2021/0039 Via het cloud communicatieplatform worden alle sensordata, signalen, aansturing van de actuatoren en alle alarmen en notificaties bijgehouden van tijdens de kweek . Deze informatie, in combinatie met de verkregen resultaten van de kweekopbrengst op het einde van de cyclus, zijnde gewicht en samenstelling en de historische data, kunnen aanleiding geven tot een optimalisatie van de kweekparameters in een model/algoritme/A! van de digital twins en/of baseline, lokaal en/of in de cloud.

Figuren Figuur 1: Schematische weergave van de werkwijze voor een kweeksysteem met optimalisatie van de kweekopbrengst Figuur 2: Schematische weergave van de infrastructuur voor een kweeksysteem met optimalisatie van de kweekopbrengst.

Figuur 3: Schematische weergave van een mogelijk geautomatiseerd scheidingsysteem voor de zwarte soldaatvlieg, met aanduiding van mogelijke sensoren en actuatoren

Gedetailleerde beschrijving Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeur dragende uitvoeringsvorm beschreven van een werkwijze en de bijhorende infrastructuur voor een kweeksysteem om de kweekopbrengst van de zwarte soldaatvlieg te optimaliseren.

De reikwijdte van de onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de geopenbaarde uitvoeringsvorm.

De geopenbaarde uitvoeringsvorm illustreert slechts de onderhavige uitvinding en gemodificeerde versies van de geopenbaarde uitvoeringsvormen worden ook omvat door de onderhavige uitvinding.

De onderhavige uitvinding kan in praktijk worden gebracht zonder enkele of al deze specifieke details.

Bovendien zijn bekende kenmerken mogelijk niet in detail beschreven om de uitvinding niet onnodig onduidelijk te maken.

Figuur 1 geeft schematisch de werkwijze weer om de kweekopbrengst van de Larger Brachycera en meer bepaald de zwarte soldaatvlieg te optimaliseren via de infrastructuur zoals schematische weergegeven in Figuur 2. In Figuur 1 tonen onderbroken pijlen de overdracht van informatie, terwijl de zwarte pijlen de overdracht van materie, zijnde de verschillende levensvormen in de levenscyclus van een zwarte soldaatvlieg, weergeven.

Tm …___…_…_…ÔÜÚ'..ìf 9 BE2021/0039 Allereerst worden voor het model/algoritme/AI in de cloud van de ideale baseline (1) de ideale kweekparameters en kweekscenario’s bepaald aan de hand van literatuurdata, historische data, master kwekers, kweektesten en hands-on experience. De kweekparameters worden nu aangepast aan de actuele situatie in de actuele baseline. De kweekparameters in de actuele baseline zijn afhankelijk van de digital twin (1), de dimensies en technische specificaties, de aanwezige sensoren en actuatoren van de beschikbare kweekinfrastructuur. Daarnaast zijn de kweekparameters afhankelijk van de geolocatie, gebouwsysteeminformatie, feno- en genotype populatie informatie, de gewenste te verkrijgen samenstelling van het eindproduct, zijnde de larven, in functie van percentages vetten, eiwitten, chitine en reststroom, eventueel aangevuld met hun chemische samenstelling en structuur. Ook zijn de kweekparameters afhankelijk van de vooraf ingegeven voorkeuren van de gebruiker van het systeem en de samenstelling van het beginproduct, de poppen. En zijn ze afhankelijk van de actuele sensordata (3). Het bepalen van ideale baseline (1), de digital twin (1) en het bepalen van de ideale kweekparameters onder de actuele omstandigheden is geen onderdeel van deze uitvinding.

De actuele baseline en digital twin (1) wordt aangeboden via het cloud communicatieplatform (4). Via het cloud communicatieplatform (4) wordt de edge-apparatuur (5) voorzien van een lokale versie van de actuele baseline en digital twin (1). De edge-apparatuur (5) staat in voor het monitoren van de sensordata (3), het aansturen van de actuatoren (3), en communiceren van de alarmen en notificaties in het volledige kweeksysteem aan de hand van de afwijkingen van de actuele baseline en digital twin (1) of aan de hand van vooraf bepaalde opdrachten, onderdeel van de digital twin (1). De edge- apparatuur (5) beschikt hierbij over de nodige onafhankelijkheid en autonomie van het cloud platform (4). Vooraf bepaalde opdrachten kunnen zijn opdracht tot oogsten, vervangen poppenlade, of andere manuele interacties. De gebruikers van het kweeksysteem ontvangen alarmen/notificaties (6) en kunnen communiceren met de edge-apparatuur (5) en cloud via een app en/of een computerterminal (7).

De dimensies en technische specificaties van elke individuele poppenlade, poppenkamer (13), sluiskamer (14 en 15), vliegenkooi (16 en 17), eilegconstructie en oogstlade (18 en 19), kweekbak (20), automatische scheidingssysteem (21) en afvoerkamer (22), samen met de technische specificatie van elke aanwezige sensor en actuator, worden vooraf geïmporteerd, geconverteerd naar of ingegeven voor de digital twins (1) in het cloud communicatieplatform (4) via een api, app en/of een computerterminal (7). De samenstelling van het gewenste eindproduct (percentages vetten, eiwitten, chitine en reststroom, eventueel aangevuld met hun chemische samenstelling en structuur) wordt, binnen de vooraf bepaalde randvoorwaarden, ingegeven voor de digital twin in het cloud communicatieplatform (4) via een app en/of een computerterminal (7). Individuele voorkeuren van de kweker, de feno- en genotype insect populatie informatie, de geolocatie en gebouwsysteeminformatie van de kweek worden geïmporteerd, geconverteerd naar of ingegeven voor de digital twin in het cloud communicatieplatform (4) via een api, app en/of computerterminal (7). De actuele baseline (1) optimaliseert de kweekparameters in functie van de sensordata (3) en de actuele situatie ingegeven door de gebruiker (2) in de digital twin.

Het cloud communicatieplatform (4) en/of de edge-apparatuur (5) communiceert het af te wegen en te plaatsen gewicht aan poppen per poppenlade, te plaatsen in de poppenkamer (13), via een app en/of computerterminal (7), gebaseerd op de actuele baseline (1). De afgewogen poppen worden in de poppenlade, geplaatst, dit kan manueel of geautomatiseerd gebeuren en is geen onderdeel van deze uitvinding.

De gewichtssensor (8) registreert het gewicht van de poppen in elke individuele poppenlade in de poppenkamer (13) en stuurt de gegevens door naar het cloud communicatieplatform (4) via de edge- apparatuur (5). Op basis van de sensordata (3), de digital twin en actuele baseline (1) kan een notificatie/alarm (6) gegeven worden via de app en/of computerterminal (7) wanneer de poppenlade moet verwijderd worden.

Het manueel of automatisch verwijderen en terugplaatsen van de poppenlade/poppenlades is geen onderdeel van deze uitvinding.

De sensoren in elke individuele poppenkamer (8) registeren de omgevingsparameters en de activiteit in de poppenlade in de poppenkamer (13) en sturen de gegevens door naar het cloud communicatieplatform (4), via de edge-apparatuur (5). Een mogelijke, niet-limitatieve lijst van sensoren die instaan voor de registratie van de omgevingsparameters en activiteit in de poppenlade en -kamer is: temperatuursensoren, gewichtssensoren, luchtvochtigheidssensoren, lichtsensor, lichtintensiteitsensoren, bewegingssensoren (accelero-, gyro- en magnetometer), audiosensoren, vibratiesensoren, visiesensoren, infraroodsensoren, lichtfrequentiesensoren, lichtpolarisatiesensoren, impedantie sensoren, reksensoren, positiesensoren, contactsensoren, RADAR, LIDAR, druksensoren en gassensoren.

De actuatoren in elke individuele poppenkamer (8) sturen omgevingsparameters en hierdoor ook activiteit aan op basis van de actuele parameters in de digital twin en baseline (1) gestuurd via de edge-apparatuur (5). Een mogelijke, niet-limitatieve lijst van actuatoren die instaan voor deze aansturing is: motoren voor besturen aanwezige kleppen, lichtactuatoren, audio actuatoren, vibratietransducers, vaporizers, verwarmingselementen, koelelementen, indicatielampjes, e-ink indicatoren, ventilatoren/persluchten en elektrisch/elektromagnetisch veld actuatoren.

TT ___ ___ ©“ 11 BE2021/0039 De poppen ontpoppen gecontroleerd in vliegen onder de veranderende omgevingsparameters, gestuurd door de bovenvermelde actuatoren van de poppenkamer(8). In de poppenkamer (13) zijn één of meerdere openingen (23) voorzien met een diameter in functie van het insect, 25-50 mm voor de zwarte soldaatvlieg, zodat deze één voor één door de openingen de poppenlade in de poppenkamer (13) kunnen verlaten. In Figuur 2 zijn er drie openingen (23) uit de poppenkamer (13) schematisch weergegeven, meer of minder openingen zijn mogelijk. Bij de opening is een lichtactuator(24) geplaatst om de uitgekomen vliegen te activeren en aan te zetten het geautomatiseerde scheidingssysteem (21) in te gaan. De vliegen passeren op gecontroleerde wijze, één voor één en parallel het geautomatiseerde scheidingssysteem (21), worden geteld en komen in de gewenste sluiskamer (14/15) terecht, gebaseerd op de gewenste verhouding man/vrouw gedefinieerd in de baseline en/of digital twin (1). De individuen die meer dan een bepaald percentage, zoals gedefinieerd in de baseline en/of digital twin (1), ongewenst afwijken van het gewenste fenotype worden afgevoerd naar de afvoerkamer (22). De sluiskamers (14/15) zijn al dan niet verduisterde kamers waarin de vliegen zich bevinden voor ze zich naar de vliegenkooien (16/17) begeven. Wanneer de sluiskamer het gewenste aantal vliegen in de gewenste verhouding man/vrouw bevat, sluit de klep(25/26) naar het geautomatiseerde scheidingssysteem (21) en opent manueel of automatisch de al dan niet verduisterde doorgang naar de gewenste vliegenkooi (16/17). De vliegen, aangetrokken door het licht in de vliegenkooi, begeven zich naar de vliegenkooi (16/17).

De sensoren in elke individuele sluiskamer (10) registreren de omgevingsparameters en de activiteit in de sluiskamer en sturen de gegevens door, via de edge-apparatuur (5), naar het cloud communicatieplatform (4). Een mogelijke, niet-limitatieve lijst van sensoren is: temperatuursensoren, lichtsensoren, luchtvochtigheidsensoren, infraroodsensoren, lichtintensiteitsensoren, lichtfrequentiesensoren, lichtpolarisatiesensoren, contactsensoren en visiesensoren.

De actuatoren geplaatst in elke individuele sluiskamer (10) sturen de omgevingsparameters en de activiteit aan gecoördineerd door de edge-apparatuur (5) op basis van de actuele parameters in de baseline (1) via het cloud communicatieplatform (4). Een mogelijke, niet-limitatieve lijst van actuatoren is: ventilatoren/perslucht, koelelementen, verwarmingselementen, vaporizers, motoren voor besturen aanwezige kleppen, audio actuatoren, vibratietransducers, elektrisch/elektromagnetisch veld actuatoren en lichtactuatoren.

De sensoren registeren de omgevingsparameters en de activiteit in elke individuele vliegenkooi (10) en sturen de gegevens door, via de edge-apparatuur (5), naar het cloud communicatieplatform (4).

Een mogelijk, niet-limitatieve lijst van sensoren is: temperatuursensoren, lichtsensoren, lichtfrequentiesensoren, lichtintensiteitsensoren, luchtvochtigheidsensoren, bewegingssensoren (accelero-, gyro- en magnetometer), infraroodsensor, impedantie sensoren, reksensoren, positiesensoren, visiesensoren, vibratiesensoren, druksensoren, partikelsensoren, gassensoren, lichtpolarisatiesensoren, audio sensoren, luchtsnelheidsmeters, windrichtingssensoren, RADARS en LIDARS.

De actuatoren geplaatst in en rond de vliegenkooien (10) sturen de omgevingsparameters en activiteit aan gecoördineerd door de edge-apparatuur (5) op basis van de actuele parameters in de baseline (1) via het cloud communicatieplatform.

Een mogelijke, niet-limitatieve lijst van actuatoren is: lichtactuatoren, vaporizers, verwarmingselementen, koelelementen, ventilatoren/perslucht, vibratietransducers, motoren en elektrische/elekromagnetische velden.

Na het paren in de vliegenkooi (16/17} worden de vliegen aangetrokken om hun eitjes te leggen in één van de eilegconstructies (18/19) aanwezig in de vliegenkooi (16/17). De eilegconstructie (18/19) is een constructie gemaakt van kunststof, hout, karton of andere materialen, waarin spleten en gaten aanwezig zijn waarin de vrouwelijke zwarte soldaatvliegen hun eitjes afleggen.

De precieze natuur van de eilegconstructie is geen onderdeel van deze uitvinding.

Deze eitjes kunnen zich ter plekke ontwikkelen tot 1-dag-oude larven.

De eilegconstructies zijn mogelijk voorzien van (11) gewichtssensoren, lichtsensoren, reksensoren, positiesensoren, impedantie sensoren, visiesensoren, luchtvochtigheidssensoren, contactsensoren, — vibratiesensoren en temperatuursensoren die de omstandigheden en vooruitgang van de eileg monitoren en doorsturen via het edge-apparaat naar het cloud communicatieplatform.

De actuatoren geplaatst in en rond de eilegconstructie sturen de omgevingsparameters aan gecoördineerd door de edge-apparatuur (5) op basis van de actuele parameters in de baseline (1) in eerste instantie bepaald vanuit het cloud communicatiepiatform (4). Een mogelijke, niet-limitatieve lijst van actuatoren met betrekking tot de eilegconstructie (11) is: lichtactuatoren, motoren, ventilatoren/perslucht, vaporizers, vibratietransducers, verwarmingselementen, koelelementen en elektrische/elektromagnetische velden.

Tot 3 cm rondom de eilegconstructie (18/19) in de vliegenkooi (16/17), is een rooster voorzien met doorgang voor de 1-dag- oude larven naar de oogstlade.

Het rooster is voorzien van een maasgrootte in functie van het larve stadium en volwassen insect gescheiden te houden, 1-2 mm voor de zwarte wapenvlieg, zodat de 1-dag-oude larven die uit de spleten en gaten van de eilegconstructies kruipen door deze mazen tot in de oogstlade vallen.

Onder het rooster rond de eilegconstructies (18/19) bevindt zich de oogstlade.

Deze bevat een compartiment voor het plaatsen van lokmiddel en één of meerdere compartimenten voor het opvangen van de 1-dag-oude larven. Het lokmiddel heeft naast de eilegconstructies de functie een extra aantrekkingsfactor te zijn en een zo aantrekkelijk mogelijke omgeving te creëren om wildleg te minimaliseren en eileg zoveel mogelijk te concentreren. De samenstelling van het lokmiddel is geen onderdeel van deze uitvinding. Het compartiment voor de 1-dag-oude larven bevindt zich exact onder en in het verlengde van de eilegconstructie en het rooster, het compartiment met het lokmiddel bevindt zich links, rechts of rondom de compartimenten voor 1-dag-oude larven op zodanige manier dat geen 1-dag-oude larven zich naar het lokmiddel! kunnen begeven. De compartimenten/oogstlade van de 1-dag-oude larven worden gemonitord met gewichtssensoren aangevuld met impedantie sensoren, reksensoren, positiesensoren, infraroodsensoren, luchtvochtigheidssensoren, contactsensoren en temperatuursensoren (11). De compartimenten voor het oogsten van de 1-dag- oude larven in de oogstlade zijn enkel aanwezig indien ervoor geopteerd wordt om ook de 1-dags- oude larven te oogsten. Een andere werkwijze is het oogsten van de eitjes via het manueel of automatisch verwijderen van de eilegconstructie. Hierbij worden de eitjes rechtstreeks geoogst door verwijdering van de eitjes uit de eilegconstructie. Een combinatie van het oogsten van eitjes en het oogsten van 1-dag-oude larven is mogelijk. De eilegconstructie en oogstlade kunnen op manuele of geautomatiseerde wijze verwijderd worden en de manier waarop is geen onderdeel van deze uitvinding.

De gewichtssensor van elke individuele eilegconstructie (18/19) en de gewichtssensoren van de compartimenten van de 1-dag-oude larven in elke individuele oogstlade (11) sturen hun gegevens door naar de edge-apparatuur (5). Wanneer het optimale oogstmoment is bereikt, bepaald door de actuele baseline en/of digital twin (1) en de gegevens van de sensoren van de eilegconstructie(11), sensoren van de oogstlade (11) en sensoren van de vliegenkooien (10), kan de edge-apparatuur (5) een alarm/notificatie (6) genereren via de app en/of de computerterminal (7) en/of verandert een indicatie lamp of e-ink indicator van toestand met betrekking tot de oogstlade. Deze indicatielamp of e-ink indicator is geplaatst op een plaats zichtbaar voor de gebruiker van de infrastructuur.

De eilegconstructie of oogstlade worden na verwijdering, oogst, ruiming en hygiënisatie teruggeplaatst en de gewichtssensor wordt automatisch of manueel gereset via de edge-apparatuur (5), app of de computerterminal (4). De handeling van oogsten wordt herhaald voor één en dezelfde vliegenkooi (16/17), de herhaling wordt bepaald door de actuele kweekparameters in de baseline en digital twin (1), de gewichtssensoren van de eilegconstructies en compartimenten van de oogstlade (11) en de sensoren met betrekking tot de vliegenkooi (10). Een alarm of notificatie (6) kan worden gegeven via de app en/of computerterminal (7) wanneer de oogstherhalingen moeten afgebroken worden.

Na elke oogstherhaling worden de eitjes of de 1-dag-oude larven samen met de bijhorende verhouding voeder, in één of meerdere gemerkte kweekbakken (20) geplaatst. De verdeling van de eitjes of de 1-dag-oude larven over de gemerkte kweekbakken en de hoeveelheid geplaatst voeder wordt bepaald door de actuele gegevens in de baseline en digital twin (1) via het cloud communicatieplatform (4) of de edge-apparatuur (5) en wordt gecommuniceerd via een app en/of computerterminal (7). Deze verdeling kan manueel dan wel automatisch gebeuren en is geen onderdeel van deze uitvinding.

De sensoren registreren de omgevingsparameters en activiteit binnenin en rondom de individuele kweekbakken (12) en sturen de gegevens, via de edge-apparatuur (5), door naar het cloud communicatieplatform (4). Een mogelijk, niet-limitatieve lijst van sensoren is: temperatuursensoren, luchtvochtigheidsensoren, gassensoren, partikelsensoren, gewichtssensoren, lichtsensoren, lichtfrequentiesensoren, lichtintensiteitsensoren, bewegingssensoren (accelero-, gyro- en magnetometer), audio sensoren, druksensoren, luchtsnelheidssensoren, windrichtingssensor, impedantie sensoren, zuurtegraadsensoren, vibratiesensoren en visiesensoren.

De actuatoren geplaatst met betrekking tot de kweekbakken (12) sturen omgevingsparameters en activiteit aan op basis van de actuele parameters in de baseline en digital twin (1) via het cloud communicatieplatform (4). Een mogelijke, niet-limitatieve lijst van actuatoren is: lichtactuatoren, verwarmingselementen, koelelementen, vaporizers, vibratietransducers, elektrisch/elektromagnetisch veld actuatoren, ventilatoren/perslucht en audio actuatoren.

Het herverdelen van de larven over meerdere kweekbakken (20) en de hoeveelheid te plaatsen voeder in de kweekbakken wordt bepaald door de actuele gegevens in de baseline en digital twin (1) via het cloud communicatieplatform (4) of de edge-apparatuur (5). Het af te wegen gewicht aan larven en het toe te voegen type en hoeveelheid voedsel wordt gecommuniceerd via een app en/of computerterminal (7). Deze herverdeling kan manueel dan wel automatisch gebeuren en is geen onderdeel van deze uitvinding.

De samenstelling van het eindproduct, bepaald door labo-analyses (2), in percentage vet, eiwit, chitine en restproduct, eventueel aangevuld met hun chemische samenstelling en structuur, kan geïmporteerd, geconverteerd en ingegeven worden via een api, app en/of computerterminal (7). Het bepalen van de samenstelling van het eindproduct, de larven is geen onderdeel van deze uitvinding.

Heel de kweekcyclus door worden kweekbakken (20), poppenladen van de poppenkamers (13), scheidingssysteem (21), sluiskamers (14/15), afvoerkamer (22), eilegconstructies (18/19), oogstladen en vliegenkooien (16/17) gemerkt via RFID, via scanning van een barcode, of via elke andere identificatievorm.

Het cloud communicatieplatform (4) houdt alle sensordata (3), signalen en aansturing van de actuatoren bij van de volledige levenscyclus van elke kweekbatch, en het voorziet alle opgemeten sensordata, actuator instructies, of opgetreden alarmen of notificaties van time stamps.

Deze gegevens, in combinatie met de verkregen resultaten van de kweekopbrengst, zijnde gewicht en, indien voorhanden, samenstelling van de larven, geïmporteerd, geconverteerd en ingegeven via een api, app en/of computerterminal (7), zorgt ervoor dat de volledige levenscyclus van elke kweekbatch in kaart wordt gebracht.

De volledige kweekhistoriek kan gelinkt worden met de opbrengst en samenstelling van de larven.

Via rapporten en een dashboard (6) kan deze data verder geanalyseerd en vergeleken worden op velerlei manieren, in tijd, per kweekinfrastructuur, ten opzicht van externe kweekgemiddelde, … In de beschreven uitvoeringsvorm kan het scheiden man/vrouw en het tellen van insecten worden uitgevoerd door een geautomatiseerd scheidingssysteem (21) zoals weergegeven in figuur 3. In figuur 3 is er één uitgang (25) uit de poppenkamer (13) beschreven.

In deze uitvinding is het mogelijk dat er meerdere uitgangen met scheidingssysteem uit de poppenkamer zijn (23), zoals weergegeven in Figuur 2. De vliegen passeren, één voor één, één van de nauwe doorgangen (25) tussen de poppenkamer (13) en de verschillende sluiskamers (14/15) en afvoerkamer (22), geactiveerd door licht (24). Hierbij worden ze door de geforceerde, geconcentreerde luchtstroom van één of meerdere ventilatoren (26) met een zo constant mogelijke snelheid doorheen de nauwe doorgang (25) gestuurd.

Per nauwe doorgang zijn er minimum twee hogesnelheidscamera’s (27/28) aanwezig.

Deze hogesnelheidscamera's (27/28) sturen de beelden instantaan door naar de edge-apparatuur (5), waar de beeldherkenning wordt uitgevoerd.

Deze beeldherkenning is getraind via machine learning op het onderscheiden van man/vrouw en afwijkend van het fenotype.

Ook gebeurt er een camera- gebaseerde telling.

Eénmaal geïdentificeerd door de intelligentie van de edge-apparatuur (5) stuurt deze de kleppen (25/26/29) aan die toegang creëren tot sluiskamer (14), sluiskamer (15) of de afvoerkamer (22). Na opening van de gewenste klep (30 voor toegang tot sluiskamer 14) stuurt de edge-intelligentie (5) actuatoren aan die via een geconcentreerde, geforceerde luchtstroom (31) ervoor zorgen dat de vlieg in de gewenste sluiskamer (14/15) terechtkomt of wordt afgevoerd naar de afvoerkamer (22). Vlak voor de ingang van de sluiskamers en de afvoerkamer is er een infraroodsensor (32 voor sluiskamer 14) aanwezig die de insecten telt en de kleppen (25 voor sluiskamer 14) aanstuurt die toegang geven tot de daaropvolgende kamer.

In de afvoerkamer (22) komen exemplaren terecht die meer dan een vooraf bepaald percentage ongewenst afwijken van het gewenste fenotype of niet langer in een aangesloten sluiskamer terecht kunnen.

Eénmaal een sluiskamer (14/15) het gewenste aantal vliegen in de gewenste verhouding bevat, zoals aangegeven in de baseline en/of digital twin (1), blijft de desbetreffende sluiskamer afgesloten en wordt dit aangegeven via een app en/of computerterminal (7). De sluiskamer (14/15) wordt op dit moment, automatisch of manueel, gekoppeld aan en de inhoud vrijgelaten in een vliegenkooi (16/17) of verplaatst en vervangen door een leeg exemplaar, waarbij deze laatste handeling geen onderdeel is van deze uitvinding.

Er zijn telkens minimum twee sluiskamers en één afvoerkamer aangesloten op het geautomatiseerde scheidingssysteem.

Claims (6)

Conclusies

1. Een systeem voor het optimaliseren van de kweekopbrengst van de Larger Brachycera dat de volgende infrastructuur omvat één of meerdere poppenkamers met poppenlades, twee of meerdere sluiskamers, twee of meerdere vliegenkooien, één of meerdere eilegconstructies per vliegenkooi, één of meerdere oogstlades per eilegconstructie, een afvoerkamer, en meerdere kweekbakken, hierdoor gekenmerkt doordat de man/vrouw verhouding wordt aangestuurd en de ongewenst fenotypisch afwijkende vliegen worden geweerd in de vliegenkooien door een geautomatiseerd scheidingssysteem tussen poppenkamer en vliegenkooien en doordat de volledige infrastructuur is ingericht met sensoren en actuatoren, gemonitord en aangestuurd door het cloud communicatieplatform en edge intelligentie die handelen afgestemd op de kweekparameters aanwezig in de baseline en notificatie voorzien van oogstmomenten, afwijkingen in gedrag en afwijkingen in omgevingsparameters.

2. De baseline, volgens het systeem in claim 1, bevat platform overkoepelend en lokaal de vooraf bepaalde ideale kweekparameters aangepast aan de actuele situatie en de digitale representatie ervan, zijnde de geolocatie, de gebouwsysteeminformatie, de feno- en genotype insect populatie informatie, de grootte en technische specificaties van elk onderdeel van de infrastructuur, de samenstelling van de poppen, de gewenste samenstelling van de larven, de aanwezige sensoren en actuatoren, de sensordata en de ingevoerde voorkeuren van de gebruiker.

3. De optimalisatie van de kweekopbrengst volgens het systeem van claim 1 is een functie van de duurzame maximalisatie van het oogstgewicht, de minimalisatie van de tijd van de totale kweekcyclus en de samenstelling van de larven.

4. De sensoren uit het systeem van claim 1 kunnen bestaan uit: temperatuursensoren, gewichtssensoren, infraroodsensoren, (lucht)vochtigheidssensoren, lichtsensoren, visiesensoren, gassensoren, bewegingssensoren mogelijk aangevuld met lichtintensiteitsensoren, lichtfrequentiesensoren, RADAR, LIDAR, vibratiesensoren, audio sensoren, contactsensoren, dopplersensoren, lichtpolarisatiesensoren, druksensoren, luchtsnelheidssensoren, zuurtegraadsensoren, windrichtingssensor, impedantie sensoren, reksensoren en partikelsensoren.

5. De actuatoren uit het systeem van claim 1 kunnen bestaan uit: lichtactuatoren, ventilatoren/perslucht, koelelementen, verwarmingselementen, vaporizers mogelijk aangevuld met motoren voor het openen/sluiten van kleppen, vibratietransducers, zuigers, elektrisch/elektromagnetisch veld actuatoren, indicatielampen, e-ink indicatoren en audio actuatoren.

6. Het geautomatiseerde scheidingssysteem uit het systeem van claim 1 bestaat uit één of meerdere doorgangen tussen de poppenkamer en twee of meerdere sluiskamers en een afvoerkamer, elke doorgang is uitgerust met een systeem dat instantaan geslacht en afwijkend fenotype van de Larger Brachycera herkent na ontpopping, de Larger Brachycera telt en, volgens de baseline, stuurt naar de gewenste sluiskamer of afvoerkamer.