FR2759541A1 - Automatic monitoring system for farm animals kept within stalls - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET INSTALLATION DE TELEDETECTION AUTOMATIQUE DE
L'ACTIVITE D'ANIMAUX EN STABULATION LIBRE
La présente invention concerne un procédé et une installation de télédétection automatique de l'activité d'animaux en stabulation libre telles que les vaches permettant notamment la détection des périodes de chaleur mais également l'indication de la période optimale pour procéder à l'insémination artificielle des bêtes.METHOD AND INSTALLATION FOR AUTOMATIC REMOTE SENSING OF
THE ACTIVITY OF FREE STABLE ANIMALS
The present invention relates to a method and an installation for automatic remote sensing of the activity of animals in free housing such as cows, in particular allowing the detection of periods of heat but also the indication of the optimal period for carrying out artificial insemination beasts.
En effet, dans les élevages laitiers et allaitants, l'utilisation de l'insémination artificielle permet l'amélioration des performances du troupeau. Pour les éleveurs concernés, la détection de la période de chaleur, correspondant à la période de reproduction, est essentielle pour garantir la réussite de l'insémination artificielle. In fact, in dairy and lactating farms, the use of artificial insemination improves the performance of the herd. For the breeders concerned, the detection of the heat period, corresponding to the reproduction period, is essential to guarantee the success of artificial insemination.
Parmi les signes caractéristiques des périodes de chaleur des animaux, l'hyper-activité de ces derniers est considéré comme le plus pertinent ; on estime couramment que les mouvements de l'animal concerné peuvent s'amplifier jusqu'à sept fois plus que son activité normale. Among the characteristic signs of the animals' periods of heat, the hyper-activity of the latter is considered the most relevant; it is commonly estimated that the movements of the animal concerned can increase up to seven times more than its normal activity.
Par ailleurs, il est généralement admis que la surveillance des périodes de chaleur doit être quotidienne et plus particulièrement elle doit être intensifiée la nuit entre 0 et 5 heures du matin. In addition, it is generally accepted that monitoring of periods of heat must be daily and more particularly it must be intensified at night between 0 and 5 am.
On comprend bien dès lors que le temps disponible pour un éleveur allaitant, qui est inversement proportionnel à la taille de son troupeau, ne lui permet pas dans bien des cas d'assurer lui-même efficacement cette surveillance. It is therefore understandable that the time available for a suckler breeder, which is inversely proportional to the size of his herd, does not allow him in many cases to effectively ensure this monitoring himself.
On a donc déjà envisagé de mesurer la variation du niveau d'activité des vaches dans le temps afin de détecter et de signaler automatiquement les périodes de chaleur durant lesquelles ce niveau d'activité s'accroît fortement. A cet égard, la période de chaleur étant relativement courte, de 12 à 36 heures en moyenne, il est essentiel pour l'éleveur de bien connaître le moment où il doit agir par rapport au début de cette période. We have therefore already considered measuring the variation in the activity level of cows over time in order to automatically detect and report periods of heat during which this activity level increases sharply. In this respect, the heat period being relatively short, from 12 to 36 hours on average, it is essential for the breeder to know well the moment when he must act compared to the beginning of this period.
L'observation automatique permet de se repérer et de se situer dans le temps par rapport à cette période et estimer en conséquence de degré d'urgence de l'insémination, étant observé par ailleurs que le moment idéal pour procéder à l'insémination se situe en fin de la période de chaleur.Automatic observation makes it possible to locate and locate oneself in time in relation to this period and to estimate accordingly the degree of urgency of insemination, being observed moreover that the ideal time to proceed with insemination is at the end of the heat period.
Un procédé et un dispositif de mesure d'un tel niveau d'activité sont décrits, par exemple, dans le brevet EP-O 705 536 Al. Le dispositif de mesure du tel niveau d'activité faisant l'objet de ce brevet, comprend un capteur du mouvement de la tête de la vache et un circuit de comptage électronique, le capteur de mouvement étant porté par l'animal et agencé de manière à n'émettre un signal d'alerte que lorsque le mouvement de l'animal détecté est différent de son mouvement normal pour son alimentation. A method and a device for measuring such an activity level are described, for example, in patent EP-0 705 536 A1. The device for measuring such an activity level which is the subject of this patent, comprises a cow head movement sensor and an electronic counting circuit, the movement sensor being carried by the animal and arranged so as to emit an alert signal only when the movement of the detected animal is different from its normal movement for its food.
Un tel procédé, qui ne prend en compte que les mouvements de la tête de l'animal, apparaît peu fiable pour une détection sérieuse des périodes de chaleur de l'animal. En effet, outre les mouvements naturels pour l'alimentation de l'animal qu'il convient de bien dissocier en l'espèce, on a pu établir que de tels mouvements ne sont pas seulement caractéristiques de la période des chaleurs, mais peuvent au contraire correspondre à d'autres pathologies de l'animal. En revanche, l'hyper-activité de ce dernier semble beaucoup plus caractéristique et il est apparu intéressant de procéder par détection de la trajectoire de ses déplacements dont on peut suivre et analyser les variations et l'évolution dans le temps, d'un paramètre en le comparant aux caractéristiques d'une trajectoire standard, attendue pour un animal considéré. Such a method, which takes into account only the movements of the head of the animal, appears unreliable for serious detection of periods of heat of the animal. In fact, in addition to the natural movements for feeding the animal which should be clearly separated in this case, it has been established that such movements are not only characteristic of the heat season, but can on the contrary correspond to other animal pathologies. On the other hand, the hyper-activity of the latter seems much more characteristic and it appeared interesting to proceed by detection of the trajectory of its displacements which one can follow and analyze the variations and evolution over time, of a parameter by comparing it to the characteristics of a standard trajectory, expected for an animal considered.
A cet effet, la présente invention porte sur un procédé et un dispositif de mesure du niveau d'activité d'un animal, par exemple d'une vache, dans lesquels le traitement des signaux caractérisant les niveaux d'activité des différents animaux sont analysés à distance par des moyens particulièrement fiables. To this end, the present invention relates to a method and a device for measuring the activity level of an animal, for example a cow, in which the processing of the signals characterizing the activity levels of the various animals are analyzed. remotely by particularly reliable means.
A cet effet, ce procédé de télédétection automatique de l'activité d'animaux en stabulation libre tels que les vaches permettant notamment la détection des périodes de chaleur est caractérisé par la succession des étapes suivantes
- on place sur chaque animal à surveiller un marqueur l'identifiant grâce à un principe de codage,
- on enregistre de façon continue la position des marqueurs par exemple grâce à un système de caméra vidéo associée à un traitement informatique,
- on en déduit la trajectoire de chaque animal tant que celui-ci se trouve dans le champ de vision de la caméra,
- on enregistre les variations d'au moins un paramètre significatif de la trajectoire au cours du temps,
- on compare cette variation aux caractéristiques de la trajectoire standard attendue de l'animal considéré,
- on alerte l'éleveur dès qu'apparait un écart durable de la valeur du paramètre de la trajectoire par rapport à la valeur attendue, caractéristique d'une hyperactivité ou dune hypo-activité de l'animal, qu'il convient alors de traiter.To this end, this process of automatic remote sensing of the activity of animals in free stalling such as cows allowing in particular the detection of periods of heat is characterized by the succession of the following stages
- a marker is identified on each animal to be monitored, identifying it using a coding principle,
the position of the markers is continuously recorded, for example using a video camera system associated with computer processing,
- we deduce the trajectory of each animal while it is in the field of vision of the camera,
- the variations of at least one significant parameter of the trajectory are recorded over time,
- this variation is compared to the characteristics of the standard trajectory expected from the animal considered,
- the breeder is alerted as soon as a lasting difference in the value of the trajectory parameter appears compared to the expected value, characteristic of hyperactivity or hypo-activity of the animal, which should then be treated .
S'agissant par exemple de lhyper-activité d'une vache détectée conformément au procédé ci-dessus, l'éleveur pourra en déduire que l'animal est en période de chaleur ou encore qu il s'agit d'un vêlage dépendant d'ailleurs du paramètre de la trajectoire retenue pour mesurer l'hyper-activité. On observera à cet égard, que selon une caractéristique importante de l'invention, le procédé permet, en plus de détecter l'activité elle-même, d'en montrer l'évolution dans le temps, de telle manière que l'éleveur soit capable de déceler l'instant optimal pour procéder par exemple aux opérations d'insémination artificielle qui se situent, comme on le sait, tout à la fin des périodes de chaleur. As regards for example the hyper-activity of a cow detected in accordance with the above process, the breeder can deduce therefrom that the animal is in heat or that it is a calving dependent on elsewhere of the trajectory parameter used to measure hyper-activity. In this regard, it will be observed that, according to an important characteristic of the invention, the method makes it possible, in addition to detecting the activity itself, to show its evolution over time, in such a way that the breeder is capable of detecting the optimal moment to carry out, for example, the artificial insemination operations which are, as we know, at the very end of the heat periods.
Accessoirement, on peut observer encore que selon le procédé conforme à l'invention, l'éleveur peut en outre détecter des hypo-activités de l'animal, traduisant comme on le sait des pathologies particulières comme par exemple la fièvre de lait et plus généralement toutes formes d'apathie qui caractérisent le stress des animaux montrant un risque très élevé de maladie. Incidentally, it can also be observed that according to the method according to the invention, the farmer can also detect hypo-activities of the animal, reflecting as is known particular pathologies such as for example milk fever and more generally all forms of apathy which characterize the stress of animals showing a very high risk of disease.
L'invention a également pour objet une installation de télédétection automatique de l'activité d'animaux tels que vaches en stabulation libre, caractérisée en ce qu'elle comprend, sur chaque animal à surveiller, un marqueur permettant de l'identifier et de localiser sa position dans l'enclos, au moins un récepteur détectant en continu la position des marqueurs respectifs portés par les animaux et délivrant, à sa sortie, des signaux d'information correspondant, pour chaque animal, à son identification et à sa position dans l'enclos, une unité de traitement des signaux de sortie du récepteur, cette unité analysant ces signaux de sortie de manière à déterminer, à partir de chaque signal provenant d'un marqueur, l'identité de l'animal correspondant et les coordonnées de la position qu'il occupe dans l'enclos, et à établir une succession de points définissant les positions successives de l'animal et par conséquent son déplacement ou sa trajectoire, l'unité comportant une mémoire pour stocker les positions successives occupées par chaque animal et définies par les coordonnées des points successifs et un moyen pour calculer, à partir de ces données, un paramètre de trajectoire définissant la quantité de déplacement par unité de temps, de chaque animal, et un dispositif d'alerte relié à l'unité de traitement et permettant d'indiquer une période d'activité de chaque animal à partir de l'augmentation ou à l'inverse de la diminution notable de son paramètre de trajectoire par rapport à sa valeur nominale correspondant aux déplacements normalement attendus de l'animal en dehors de la période. The invention also relates to an installation for automatic remote sensing of the activity of animals such as cows in free housing, characterized in that it comprises, on each animal to be monitored, a marker making it possible to identify and locate it. its position in the enclosure, at least one receiver continuously detecting the position of the respective markers carried by the animals and delivering, at its exit, information signals corresponding, for each animal, to its identification and to its position in the enclosure, a receiver output signal processing unit, this unit analyzing these output signals so as to determine, from each signal from a marker, the identity of the corresponding animal and the coordinates of the position it occupies in the enclosure, and to establish a succession of points defining the successive positions of the animal and consequently its displacement or its trajectory, the unit comp providing a memory for storing the successive positions occupied by each animal and defined by the coordinates of the successive points and a means for calculating, from these data, a trajectory parameter defining the amount of movement per unit of time, of each animal, and an alert device connected to the processing unit and making it possible to indicate a period of activity of each animal from the increase or conversely from the notable decrease in its trajectory parameter relative to its nominal value corresponding to the normally expected movements of the animal outside the period.
On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est un schéma synoptique d'une installation de télédétection automatique des périodes de chaleurs de vaches en stabulation libre,
- la figure 2 est un diagramme illustrant la variation de la quantité de déplacement par unité de temps entre des périodes normales et des périodes de chaleurs des vaches,
Sur la figure 1 sont représentées schématiquement deux vaches 1 faisant partie d'un troupeau en stabulation libre. Ces vaches sont surveillées en permanence par une installation de télédétection suivant la présente invention, qui permet de signaler à l'éleveur, gérant le troupeau, les périodes des chaleurs des vaches respectives, afin qu'il puisse procéder au mieux à une insémination artificielle dans des conditions optimales.An embodiment of the present invention will be described below, by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a block diagram of an installation for automatic remote sensing of the heats periods of cows in free housing,
FIG. 2 is a diagram illustrating the variation in the amount of movement per unit of time between normal periods and periods of heat of the cows,
In Figure 1 are shown schematically two cows 1 part of a herd in free housing. These cows are continuously monitored by a remote sensing installation according to the present invention, which makes it possible to signal the breeder, managing the herd, the periods of heat of the respective cows, so that he can best carry out an artificial insemination in optimal conditions.
L'installation suivant la présente invention comprend deux parties, à savoir une première partie constituée d'éléments mobiles ou marqueurs 2 associés respectivement aux différentes vaches 1 et une seconde partie fixe de traitement de signaux. The installation according to the present invention comprises two parts, namely a first part consisting of mobile elements or markers 2 associated respectively with the different cows 1 and a second fixed part for signal processing.
Chacun des marqueurs 2 qui sont portés par les vaches 1, par exemple au moyen d'un collier adapté à la physionomie de chaque animal, est conçu de manière à permettre, d'une part, d'identifier la vache qui le porte et, d'autre part, de localiser sa position dans l'enclos où elle peut se déplacer librement. Chaque marqueur 2 peut être du type passif, c'est-à-dire constitué d'un signe ou d'une marque pouvant être lu à distance, ou bien, de préférence, du type actif, c'est-à-dire émettant un signal codé pouvant être reçu à distance. Dans ce cas, le marqueur 2 comprend un émetteur de rayonnement, notamment d'un rayonnement infrarouge ou proche infrarouge, et il est alimenté en énergie électrique par une source de courant, telle que pile, batterie rechargeable etc..., portée par le collier de la vache. Each of the markers 2 which are carried by the cows 1, for example by means of a collar adapted to the physiognomy of each animal, is designed so as to allow, on the one hand, to identify the cow which carries it and, on the other hand, to locate its position in the enclosure where it can move freely. Each marker 2 can be of the passive type, that is to say consisting of a sign or a mark that can be read remotely, or, preferably, of the active type, that is to say emitting a coded signal which can be received remotely. In this case, the marker 2 comprises a radiation emitter, in particular of infrared or near infrared radiation, and it is supplied with electrical energy by a current source, such as a battery, rechargeable battery, etc. carried by the cow collar.
La partie fixe de l'installation de détection comprend un ou plusieurs récepteurs 3 disposés de manière à pouvoir observer en permanence les marqueurs passifs 2 ou à recevoir les signaux émis à partir des marqueurs actifs 2 et ce pratiquement quelles que soient les positions des vaches 1 dans leur enclos. Si chaque marqueur 2 émet un signal codé lumineux, le récepteur 3 est alors constitué par une caméra vidéo du type CCD qui peut être montée fixe et dont le champ est alors suffisamment grand pour couvrir une surface représentative de la surface de l'enclos. Suivant une variante, la caméra peut être montée mobile sur un rail. Le récepteur 3 est conçu de manière à délivrer, à sa sortie, des signaux d'information correspondant, pour chaque vache, à son identification et à sa position dans l'enclos. The fixed part of the detection installation comprises one or more receivers 3 arranged so as to be able to permanently observe the passive markers 2 or to receive the signals transmitted from the active markers 2 and this practically whatever the positions of the cows 1 in their enclosure. If each marker 2 emits a light coded signal, the receiver 3 is then constituted by a CCD type video camera which can be mounted fixed and whose field is then large enough to cover an area representative of the surface of the enclosure. According to a variant, the camera can be mounted mobile on a rail. The receiver 3 is designed so as to deliver, at its output, information signals corresponding, for each cow, to its identification and to its position in the enclosure.
Le récepteur 3 est connecté à une unité 4 de traitement des signaux de sortie émis par le récepteur 3. The receiver 3 is connected to a unit 4 for processing the output signals emitted by the receiver 3.
L'unité 4 analyse les signaux provenant du récepteur 3 de manière à déterminer, à partir de chaque signal provenant d'un marqueur 2, l'identité de la vache 1 correspondante et les coordonnées x,y de la position qu'elle occupe dans son enclos constituant un système de référence à axes de coordonnées OX et OY. Le signal codé identifiant chaque vache 1 est pris en compte et analysé périodiquement, ce qui permet de déterminer une succession de points P définissant le déplacement de chaque vache 1 dans son enclos. Les positions successives occupées par la vache 1 et définies par les coordonnées X,Y des points P successifs sont stockées, pour chaque vache 1, dans une mémoire de l'unité 4 et cette unité 4 comporte un moyen pour calculer, à partir de ces positions successives, un paramètre de déplacement ou une grandeur d définissant la quantité de déplacement par unité de temps de chaque vache 1 dans son enclos. Les grandeurs d, calculées en permanence pour toutes les vaches 1 du troupeau, sont transmises à un dispositif d'alerte 5 relié à l'unité 4 et permettant d'indiquer à tout instant à l'éleveur les périodes des chaleurs des vaches de son troupeau. Cette indication tient ici à l'augmentation notable du paramètre de déplacement d d'une vache lorsqu'elle se trouve dans une période de chaleur, ainsi qu'il ressort de la figure 2. Sur cette figure, est représentée la variation du paramètre ou de la quantité de déplacement par unité de temps (par exemple par heure) d en fonction du temps T exprimé par exemple en jours. Les courbes tracées pour deux vaches la et lb du troupeau montrent une augmentation notable de la grandeur d qui, pendant les périodes des chaleurs ta et t b des deux vaches la et lb du troupeau, est de 2 à 8 fois supérieure à sa valeur normale correspondant aux déplacements normaux des vaches en dehors des périodes de chaleurs.The unit 4 analyzes the signals coming from the receiver 3 so as to determine, from each signal coming from a marker 2, the identity of the corresponding cow 1 and the x, y coordinates of the position it occupies in its enclosure constituting a reference system with axes of coordinates OX and OY. The coded signal identifying each cow 1 is taken into account and analyzed periodically, which makes it possible to determine a succession of points P defining the movement of each cow 1 in its enclosure. The successive positions occupied by the cow 1 and defined by the coordinates X, Y of the successive points P are stored, for each cow 1, in a memory of the unit 4 and this unit 4 comprises a means for calculating, from these successive positions, a movement parameter or a quantity d defining the amount of movement per unit of time for each cow 1 in its enclosure. The quantities d, continuously calculated for all the cows 1 in the herd, are transmitted to an alert device 5 connected to the unit 4 and making it possible to indicate at any time to the breeder the periods of the heat of the sound cows herd. This indication is due here to the notable increase in the displacement parameter d of a cow when it is in a period of heat, as is apparent from FIG. 2. In this figure, the variation of the parameter or is represented. the amount of movement per unit of time (for example per hour) d as a function of the time T expressed for example in days. The curves drawn for two cows la and lb of the herd show a notable increase in the size d which, during the periods of heat ta and tb of the two cows la and lb of the herd, is 2 to 8 times greater than its corresponding normal value normal movements of cows outside of heat periods.
Les informations relatives aux grandeurs des déplacements b pour les différentes vaches du troupeau peuvent être affichées sur l'écran d'un moniteur situé sur place ou bien être envoyées à distance par exemple dans le local d'habitation de l'éleveur. Celui-ci peut, par conséquent, surveiller très facilement à distance l'état des différentes vaches de son troupeau. I1 peut, en outre, appréhender l'évolution des chaleurs pendant toute la période où elles se produisent avec l'avantage de pouvoir procéder à l'insémination artificielle au meilleur moment, c'est-à-dire à la fin de la période ta ou tb du maximum d'agitation des vaches en chaleur. The information relating to the sizes of the movements b for the various cows of the herd can be displayed on the screen of a monitor located on the spot or else be sent remotely, for example to the breeder's living quarters. He can therefore very easily monitor the condition of the various cows in his herd from a distance. He can, moreover, apprehend the evolution of heat during the whole period in which it occurs with the advantage of being able to carry out artificial insemination at the best time, that is to say at the end of the period ta or tb of maximum agitation of cows in heat.
Bien que l'installation de télédétection suivant l'invention ait été spécialement conçue pour détecter les périodes des chaleurs des vaches, il va de soi qu'elle permet également de relever d'autres mouvements anormaux des bêtes d'un troupeau, résultant notamment de pathologies animales telle que la maladie dite de la vache folle, fièvre de lait, stress, mammites, etc ... ou encore de l'intrusion d'éléments étrangers dans l'enclos de stabulation, ces éléments perturbant le troupeau. Although the remote sensing installation according to the invention was specially designed to detect the heat periods of cows, it goes without saying that it also makes it possible to detect other abnormal movements of the animals of a herd, resulting in particular from animal pathologies such as mad cow disease, milk fever, stress, mastitis, etc ... or the intrusion of foreign elements into the housing pen, these elements disturbing the herd.
Enfin, il va de soi que le procédé et l'installation qui le met en oeuvre tel qu'il vient d'être dit, est applicable à la surveillance de tous les élevages en stabulation libre ou analogue, comme les chevaux, moutons, cochons, etc Finally, it goes without saying that the process and the installation which implements it as it has just been said, is applicable to the surveillance of all farms in free housing or the like, such as horses, sheep, pigs. , etc
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