WO2015177741A1 - Procedimiento para el monitoreo, cuantificación y evaluación de las actividades de pastoreo y rumia de los rumiantes y dispositivo para ejecutarlo - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para el monitoreo, cuantificación y evaluación de actividades de pastoreo y rumia producidas por rumiantes a partir de la detección y cuantificación de los períodos de masticación y un dispositivo para realizar dicho procedimiento.

Description

PROCEDIMIENTO PARA EL MONITOREO, CUANTIFICACION Y EVALUACIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE PASTOREO Y RUMIA DE LOS RUMIANTES Y DISPOSITIVO PARA EJECUTARLO

Campo de la invención.

La presente invención se refiere a un método y a un dispositivo para el monitoreo y cuantificación de las acciones alimentarias de animales rumiantes con el objeto de proveer indicadores de cuantificación de la actividad alimentaria, evaluación de la alimentación del animal y/o estado del animal. El invento es particularmente útil para el monitoreo diario de las actividades alimentarias de la hacienda, para optimizar su alimentación y mantener su salud.

Estado de la Técnica.

Los rumiantes tienen un estómago dividido en varias cámaras, el primero se denomina "rumen". El animal ingiere una gran cantidad de alimento en el rumen con un mínimo de masticación (bolo alimenticio) . Antes de digerir el animal regurgita periódicamente una porción del contenido (en forma de bolo) del rumen a la boca, y mastica más a fondo la porción (bolo) antes de volverlo a tragar. Luego lo envía a otra cámara del estómago donde es digerido profundamente con la ayuda de varios microorganismos en el estómago .

La composición de la alimentación del animal es un factor importante para la producción de por ejemplo leche, en vacas lecheras, y salud óptima de estos animales. El forraje en la dieta del animal estimula la rumia, la masticación y la producción de saliva. Una cantidad de forraje inadecuado en la dieta del animal disminuye la masticación, la rumia y la saliva, resultando en un decremento de la producción de leche y un aumento del riesgo en la salud del animal. La saliva producida por el animal durante la rumia introduce bicarbonato, el cual actúa como buffer contra los ácidos del rumen. Una rumia adecuada también es necesaria para mantener una base funcional de fibra en el rumen, lo cual es importante para la prevención de desplazamiento de abomaso, cetosis, placenta retenida y otras enfermedades asociadas con bajas fibras/acidosis como laminitis, particularmente en vacas preñadas y en postparto. Por lo tanto, una insuficiente rumia puede producir problemas metabólicos en el animal, tales como acidosis y aftosa, con la consecuente disminución en el contenido de grasa de la leche. Por otro lado, un alto contenido de forraje en la alimentación del animal limita el pastoreo y su digeribilidad, lo cual tiende a reducir la producción de leche por falta de nutrientes .

En general, para tener actividades de rumia adecuadas el ganado debería estar masticando su bolo alimenticio alrededor de un 50% del tiempo cuando no está pastoreando, moviendo o dando leche. Una ausencia de rumia por un periodo de dos a tres horas podría indicar un problema de salud.

Los productores ganaderos, tanto de productos lácteos como en las explotaciones vacunas, se enfrentan a diferentes dificultades cuando tratan de mejorar la producción y mantener la rentabilidad. Estas dificultades incluyen, entre otras, la falta de información precisa sobre la alimentación y el estado de salud de los animales. Además, los productores de leche se enfrentan con el problema de la falta de eficiencia debido a una gran pérdida de recursos en el proceso de alimentación colectiva .

Varios métodos y dispositivos se han desarrollado, en un intento de reducir las dificultades de los productores que participan en la asistencia alimentaria y sanitaria de los animales de granja y que permiten la supervisión automatizada de la salud animal, información sobre el estado nutricional de los animales para mejorar la eficiencia de alimentación, etc. Al final de esta memoria descriptiva se incluyen las referencias bibliográficas más relevantes que describen los intentos previos de investigadores, empresas e incluso los mismos inventores de la presente.

Se describen a continuación algunos documentos de patentes de invención que definen intentos previos para abordar el campo de la técnica descrito.

La patente de Estados Unidos N° 5.901.660 describe un sistema de comunicaciones que permite a los animales llevar transpondedores del tipo auriculares, que pueden ser accedidos selectivamente de forma remota cuando un animal particular está próximo a una antena simple. La comunicación entre el transpondedor y el receptor se realiza a través de un acoplamiento de campo próximo, tal como un acoplamiento de campo eléctrico. Cuando se detecta la dirección de un animal, el transpondedor del animal responde con un flujo de datos modulado en frecuencia. La antena del receptor puede estar posicionada en un recipiente de alimentación/agua para detectar cuando un animal en particular se alimenta o alrededor de una puerta para detectar cuando un animal pasa a través de la puerta.

La patente de Estados Unidos N° 5.984.875 describe un dispositivo ingerible (bolo) por los animales para el seguimiento de los parámetros fisiológicos. El bolo incluye los circuitos necesarios para almacenar un código de identificación, detectar un parámetro fisiológico y transmitir una señal de datos que incluye toda la información correspondiente a cada animal (código de identificación y un parámetro fisiológico detectado) . El sistema también incluye un receptor para recibir señales de los datos transmitidos desde el bolo. Un parámetro utilizado frecuentemente es la temperatura.

Otro bolo ingerible está descrito en la patente de Estados Unidos N° 6.059.733, que es utilizado para determinar la temperatura corporal central de un animal rumiante. El bolo incluye un sensor de temperatura y un transmisor. Las patentes de Estados Unidos N° 6.285.897 y N° 6.689.056 describen un sistema ambulatorio para detectar, registrar y analizar los parámetros fisiológicos tales como el pH, temperatura y presión, dentro del esófago u otros lúmenes del cuerpo. El sistema incluye un sensor implantable y un transmisor de radiofrecuencia, un receptor y una grabadora externa, y un paquete de software de análisis .

La patente de Estados Unidos N° 6.535.131 Bl describe un aparato y método para identificar automáticamente los patrones de sonidos emitidos por los animales. El aparato identifica automáticamente cuando un animal está en peligro a partir de reconocer un patrón determinado en el sonido producido por el animal seleccionado. Este reconocimiento se realiza a partir de la comparación de los sonidos registrados con patrones de audio prealmacenados correspondientes a los respectivos sonidos que se espera produzca el animal cuando se encuentra en diferentes situaciones de interés. Cuando se encuentra una coincidencia lo suficientemente buena, se envía una señal de forma automática a una unidad de comunicación remota.

La patente de Estados Unidos N° 8.152.734 B2 describe un método y sistema para el diagnóstico de las enfermedades respiratorias de la especie bovina utilizando técnicas de auscultación. Los espectrogramas de las señales acústicas registradas se comparan con los datos existentes, permitiendo el diagnóstico de un animal enfermo. Los sonidos pulmonares se obtienen mediante el uso de un estetoscopio electrónico, y se almacenan como datos digitales. La señal registrada es procesada y acondicionada para organizar los datos en el formato deseado y para eliminar el ruido indeseable asociado con los sonidos grabados. Luego un algoritmo de análisis se aplica a los datos para evaluar el estado del pulmón a partir del cálculo de un índice. Estos índices se clasifican en diferentes niveles de acuerdo con la patología percibida, en base a los datos de referencia que clasifican los índices. De los índices obtenidos, un reconocedor puede asociar el índice con un diagnóstico, pronóstico y un tratamiento recomendado. El software de análisis genera los índices de pulmón a partir de los sonidos grabados, y también puede proporcionar una presentación visual de los posibles diagnósticos, así como los tratamientos recomendados .

La patente de Estados Unidos N° 7.350.481 B2 describe un método y sistema para el monitoreo de las condiciones fisiológicas y/o la idoneidad de la alimentación para animales rumiantes a partir de la detección de las acciones del animal que indican la actividad de rumia, y acumular el tiempo de las actividades de rumiantes durante un período de tiempo predeterminado para proporcionar indicadores de la condición fisiológica del animal y cambios deseables en su alimentación. Una de las formas de realización de esta idea se basa en la detección del ritmo de masticación del animal durante la alimentación a partir del registro de los sonidos en el cuello del animal. De acuerdo al ritmo detectado se puede identificar si el animal se está alimentado o rumiando. Una segunda forma de realización de las ideas descritas se basa en el sensado de las regurgitaciones desde el rumen a la boca del bolo a través de un collar dos interruptores mecánicos alrededor del cuello del animal. Una de las limitaciones de esta patente es la necesidad de dos sensores (tipo micros itch) que detectan el paso del bolo alimenticio y la dirección del mismo para discriminar si el animal se está alimentando o rumiando. Un problema técnico que no resuelve el dispositivo descrito en ese documento es que el ruido ambiente no puede ser filtrado, por lo que la señal que se procesa incorpora una gran cantidad de fuentes de error. Otra limitación es que este dispositivo posee parámetros que deben ser ajustados por el usuario para cada animal.

La patente US 7.878.149 B2 describe un dispositivo y un método que utiliza un inclinómetro para medir los movimientos de la cabeza del animal, y su actividad, y luego a través de un análisis estadístico detecta cuando el animal está en celo.

La presente invención provee un procedimiento y un dispositivo para el monitoreo y la cuantificación de actividades alimentarias, que resuelve los problemas técnicos que plantea el estado de la técnica. La presente invención provee de un dispositivo que cuenta con una unidad de sensado, la cual comprende al menos dos micrófonos: un primer micrófono que sensa los sonidos de la masticación y está orientado hacia el animal y un segundo micrófono que sensa los sonidos del ambiente y está orientado en sentido opuesto. Esta original configuración le permite al microprocesador filtrar la señal y eliminar el sonido ambiente que contamina la señal. Por lo que se obtiene una señal limpia, que permite utilizar bandas de frecuencias diferenciadas obteniendo mayor información. Esto genera una mayor flexibilidad, eficacia y robustez en el dispositivo para el monitoreo, cuantificación y evaluación de acciones de pastoreo y rumia. La combinación del uso de una señal "limpia" con los algoritmos diseñados para el procedimiento de la presente invención permiten que el dispositivo de la presente invención tenga prestaciones sobresalientes y capacidades de detección de situaciones de rumia o pastoreo en ausencia de un sensor físico (tipo micros itch) que detecte el paso del bolo alimenticio por el cuello del animal. Como efecto técnico innovador del procedimiento y el dispositivo de la presente invención se obtiene un procedimiento cuyos parámetros son ajustados una sola vez para todos los animales, sin la necesidad de encontrar un parámetro para cada animal.

Breve descripción de la invención .

La presente invención comprende un procedimiento para el monitoreo, cuantificación y evaluación de acciones de pastoreo y rumia realizadas por animales rumiantes a partir de la detección y cuantificación de los períodos de masticación a través de los siguientes pasos:

Adquisición de señales de masticación mediante dos micrófonos que constituyen una unidad de sensado donde un primer micrófono capta los sonidos de masticación realizados por el animal y un segundo micrófono capta los sonidos ambientales;

Acondicionamiento de la señal registrada en el paso "a" disminuyendo ruido ambiente;

División de la señal del paso "b" en tramos de al menos 30 segundos;

Cálculo de la autocorrelación a cada tramo de señal realizando el producto de todas las muestras y sumando, para cada retardo de tiempo entre 0.2 y 1.2 segundos; marcación del tramo como silencio/ruido en caso de que la autocorrelación no posea un máximo entre 0.5 y 0.9 segundos; los restantes tramos se marcan como candidatos a contener rumia o pastoreo;

Procesamiento de cada uno de los bloques del paso "c" que contienen más de 2 tramos consecutivos de rumia o pastoreo;

Etiquetación como rumia de todos los bloques de silencio/ruido menores a 300 s, que se encuentren en medio de dos bloques de rumia.

Además, a cada bloque de rumia o pastoreo se le ican los siguientes pasos: i. Eliminación de todas las componentes por arriba de 2 Hz; ii . Estimación de la energía por tramos calculando la suma del cuadrado de todas las muestras ; iii. Marcación del bloque como rumia si se detectan desniveles de energía con una periodicidad promedio que esté entre 50 y 70 segundos ; iv. En caso contrario el bloque se marca como pastoreo;

Donde el paso "b" comprende la cancelación activa de ruidos y perturbaciones del ambiente registrados por dicho segundo micrófono, que se remueven de la señal producida por el animal registrada por dicho primer micrófono.

En otro aspecto de la presente invención, la cuantificación y evaluación de actividades de pastoreo y rumia de animales que se realiza a partir de la detección y cuantificación del sonido correspondiente a los períodos de masticación, además se realiza por la detección de la inclinación de la cabeza del animal en cada momento a través del procesamiento de la información proveniente de un sensor de inclinación. Además, de acuerdo a dicho procesamiento de la información de las actividades de rumia y pastoreo y movimiento se identifican estados de celo.

Otro objeto de la presente invención es un dispositivo para realizar el procedimiento de monitoreo, cuantificación y evaluación de acciones de pastoreo, rumia, cantidad y tipo de alimento ingerido por animales rumiantes. Este dispositivo comprende una unidad de sensado que comprende al menos dos micrófonos para detectar acciones alimentarias de pastoreo y rumia producidas por el animal durante su alimentación; donde un primer micrófono capta los sonidos de masticación realizados por el animal y un segundo segundo micrófono capta los sonidos del ambiente. El micrófono que capta los sonidos de masticación se ubica en la cara interior de una banda ajustable de sujeción que se encuentra ubicada en la parte superior de la cabeza del animal; donde dicho micrófono está orientado hacia la cabeza del animal; y dicho segundo micrófono que capta los sonidos ambientales se ubica en dicha banda de sujeción, orientado en dirección opuesta a la cabeza del animal.

En otro aspecto de la presente invención, dicho unidad de sensado comprende un sensor de inclinación seleccionado del conjunto comprendido por: inclinómetros , acelerómetros .

Además, el dispositivo de la presente invención comprende: una unidad de registro y proceso que acondiciona la señal registrada por la unidad de sensado, detecta las acciones alimentarias por intervalos fijos de tiempo, almacena la información relacionada con las acciones alimentarias registradas y cuantifica las acciones alimentarias realizadas por el animal durante periodo de registro; donde dicha unidad de registro y proceso comprende al menos : un procesador, un programa, una unidad de almacenamiento, un transmisor, un receptor; una batería y un panel solar que alimenta a la batería.

En otro aspecto de la presente invención dicho dispositivo comprende dicha unidad de sensado y dicha unidad de registro y proceso en ausencia de un interruptor mecánico que detecte el paso del bolo alimenticio desde el estómago hacia la boca del animal .

Breve descripción de los dibujos.

La figura 1 es un diagrama que ilustra una forma de realización del dispositivo de la presente invención donde Ul es la unidad de sensado de sonido y U2 es la unidad de registro y proceso;

La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra los componentes del dispositivo de la presente invención;

La figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra la construcción del bloque de adquisición de sonido;

La figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra la construcción de los bloques de análisis de comportamiento y almacenamiento;

La figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra la construcción del bloque de alimentación;

La figura 6 ilustra un ejemplo de la salida eléctrica de la unidad de sensor de sonido para una masticación durante a) pastoreo y b) rumia;

La figura 7 ilustra un ejemplo de la salida eléctrica de la unidad de sensor de sonido para a) pastoreo y b) rumia durante 30 s;

La figura 8 muestra la primera parte de un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un algoritmo de reconocimiento de las actividades de pastoreo y rumia.

La figura 9 muestra la segunda parte de un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento del algoritmo de reconocimiento de las actividades de pastoreo y rumia.

La figura 10 muestra las diferentes posiciones de la cabeza que se pueden detectar con el sensor de posición.

La Figura 11 muestra un diagrama en bloque de otro algoritmo de reconocimiento de las actividades de pastoreo y rumia.

La figura 12 muestra la primera parte de un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento de un algoritmo de reconocimiento de las actividades de pastoreo y rumia que incorpora información de la posición de la cabeza.

La figura 13 muestra la segunda parte de un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento del algoritmo de reconocimiento de las actividades de pastoreo y rumia que incorpora información de la posición de la cabeza.

Descripción detallada de la invención.

La presente invención proporciona un procedimiento de monitoreo, cuantificación y evaluación de la alimentación de rumiantes a partir de la detección y cuantificación de las actividades alimentarias (pastoreo y rumia) realizadas por el animal y un dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento. A través de la adquisición de sonidos, y alternativamente de la determinación de la posición de la cabeza, el dispositivo es capaz de registrar e identificar las variables relevantes para calcular los indicadores que caracterizan las actividades de pastoreo y rumia, y se registran estos indicadores calculados a través del tiempo. Esta información proporciona información de los cambios en la alimentación animal para maximizar la producción por ejemplo de leche y/o para el mantenimiento de la salud animal .

El dispositivo de la presente invención posee una unidad de sensado que incluye micrófonos para registrar los sonidos producidos por el animal durante sus actividades diarias; alternativamente un sensor de posición para registrar la posición y movimientos de la cabeza; y una unidad de registro y proceso que incluye un circuito de acondicionamiento de la señal eléctrica registrada, un procesador que realiza tareas de acondicionamiento y procesamiento de la señal, una unidad de almacenamiento, un transmisor para comunicar, a través de un enlace inalámbrico, la información procesada a un receptor remoto, una batería y un panel solar que alimenta dicha batería. Esta información relativa a animales específicos, o para la manada en general, puede ser utilizada con fines estadísticos o para alertar al observador que es necesaria una acción específica en la alimentación de los animales, el tratamiento de una condición de salud del animal o determinar si el animal es todavía adecuado para la producción de leche.

Las acciones detectadas son las masticaciones producidas por el animal al alimentarse. Estas acciones masticatorias (pastoreo y rumia) son detectadas por la unidad de sensado que transporta el animal en su cabeza, las cuales se almacenan como datos digitales. Las señales captadas por la unidad de sensado son transmitidas a la unidad de registro y proceso para ser registradas, procesadas y acondicionadas para organizar los datos en el formato deseado y para eliminar el ruido indeseable asociado a la grabación de los sonidos .

Las actividades de rumia y pastoreo son discriminadas a partir de las características temporales de la energía de los sonidos producidos durante las actividades alimentarias. A partir de estas características se etiquetan las señales que indican las actividades alimentarias realizadas por el animal (arranque, masticación, silencio y rumia) . Estas señales etiquetadas son utilizadas por un algoritmo que realiza un análisis estadístico de las etiquetas obtenidas. Luego, esta información luego se integra con el contenido de energía de los sonidos registrados para determinar la cantidad y tipo de alimento ingerido.

La actividad alimentaria del animal también se puede evaluar de manera complementaria mediante el control de la posición de la cabeza respecto al suelo y sus movimientos. Las mediciones se pueden realizar utilizando inclinómetros y acelerómetros basados en tecnología MEMS . Esta combinación de sensores permite medir tanto el ángulo de inclinación de la cabeza como sus movimientos. Es estadísticamente esperable que, cuando el sensor de inclinación del cuello mida un ángulo pequeño (la cabeza del animal cerca del suelo) la probabilidad de que el movimiento representado por la señal de los acelerómetros sea baja, indicando que la probabilidad de celo sea baja también. De modo que el seguimiento estadístico de las señales de estos sensores puede utilizarse para evaluar la existencia o no de celo. Los sensores pueden estar unidos a la cabeza del animal en U2 (Figura 1) o en su cuello. En la Figura 10 se muestran ilustraciones de varias posiciones de la cabeza de un animal en diversas situaciones. Cuando el animal ingiere alimento, baja su cabeza hacia el suelo de modo que la inclinación la cabeza aumenta como se ilustra en la Figura 10c. El animal también puede inclinarse para beber, de ahí la necesidad de combinar sonidos y posición de la cabeza. Cuando el animal está rumiando, generalmente está parado y con la cabeza levantada para poder regurgitar el bolo, por lo que la inclinación de su cabeza es pequeña como se ilustra en la Figuras 10a u 10b. Finalmente, cuando el animal se desplaza la cabeza está elevada y se mueve como se ilustra en la Figura 10a.

Un método simple para interpretar los datos de inclinación consiste en el uso de umbrales, fijos o adaptativos, los cuales aplicados al ángulo de inclinación de la cabeza permiten determinar el posible estado del animal. Cuando la señal de inclinación registrada cruza este umbral, significa que la señal de movimiento debe ser interpretado como la representación de un periodo de alimentación. El umbral utilizado puede ser fijo o actualizarlo de manera automática con la información recogida en una ventana de tiempo dado. Una alternativa a este método es el uso de clasificadores basados en herramientas de inteligencia computacional aplicados directamente a la señal de posición para identificar los periodos de la alimentación. Hay que destacar que la señal de movimiento registrada por la unidad de medición inercial incluye implícitamente información de la inclinación de la cabeza del animal, que puede medirse a partir de la determinación de la orientación de la fuerza gravitatoria, la cual puede ser utilizada para validar los resultados del inclinómetro o utilizar un solo tipo de sensores.

En la Figura 7 se muestran ilustraciones de la salida del micrófono durante 30s para pastoreo (Figura 7.a) y rumia (Figura 7.b) . Como se puede apreciar en la Figura 7.a, los sonidos que se producen durante el pastoreo se caracterizan por ser de corta duración, sin un ritmo muy definido (pero cercano a 1 Hz), siendo básicamente detectables tres tipos de eventos acústicos: arranque, masticación y combinado (arranque-masticación) . Además, posee un alto contenido energético, comparado con la señal de rumia. Por otro lado, el sonido producido durante la rumia se caracteriza por su morfología temporal, menor energía relativa y una periodicidad más marcada a dos niveles: el nivel de las masticaciones durante la rumia (con una frecuencia alrededor de los 2 Hz) y el nivel de la regurgitaciones (que se repite aproximadamente cada un minuto) . Para analizar todos estos eventos se utilizan técnicas basadas en filtros de coincidencia en conjunción con detectores de umbral variable. Estas técnicas utilizan básicamente dos bloques: un bloque de procesamiento y un bloque de decisión. El bloque de procesamiento utiliza filtros lineales (del tipo de respuesta finita al impulso o FIR) y no lineales basados en plantillas de referencia para cada tipo de evento. La etapa de detección utiliza detectores de picos de umbral variable y una lógica de decisión asociada que devuelve el instante temporal en el que se ha detectado cada evento (Figura 11) . Finalmente, la información generada por el bloque de detección es combinada con la posición de la cabeza por el algoritmo de reconocimiento de actividades alimentarias descripto en las Figuras 12 y 13. Un elemento distintivo de este algoritmo es el uso de la información de la posición de la cabeza (Ángulo de la cabeza) para decidir que plantilla utilizar para detectar si el animal está realizando una actividad alimentaria o no . De este modo se mejoran la precisión de los resultados y se reduce la carga computacional del sistema en el cual el algoritmo es implementado .

Ejemplo de aplicación 1.

A continuación se describe la presente invención mediante una forma de realización preferida que detalla de manera amplia, en referencia a las figuras presentadas y dando alternativas constructivas de cada una de las partes que la constituyen. Se brinda toda la información necesaria, conjuntamente con las referencias del estado de la técnica, para que la invención pueda ser reproducida por un técnico medio en la materia.

La unidad de sensado comprende al menos dos micrófonos direccionales para detectar los sonidos producidos durante las acciones alimentarias que el animal realiza. Esta información es transmitida a la unidad de registro y proceso, la que comprende: i) un procesador para acondicionar y almacenar la información registrada, ii) un programa para extraer, procesar y cuantificar la información indicativa de las actividades alimentarias (pastoreo y rumia) , iii) una unidad de almacenamiento, iv) un transmisor, v) un receptor; vi) una batería recargable que alimenta los micrófonos y dicho procesador, y vii) un panel solar que alimenta dicha batería. En el procedimiento de la presente invención se calcula y cuantifica los parámetros para caracterizar el estado nutricional de los animales, los cuales pueden ser utilizados para proporcionar una indicación de los cambios deseables en la alimentación animal para maximizar la producción de leche y/o el mantenimiento de la salud animal.

Los sensores utilizados para detectar las actividades de pastoreo y rumia son sensores de sonido, preferentemente micrófonos direccionales del tipo capacitivo. Sin embargo se podrían utilizar otros tipos de sensores.

La figura 1 ilustra una forma de realización preferida de la invención, muestra una vaca que lleva el dispositivo de la presente invención que detecta y almacena los sonidos producidos por el animal mientras se alimenta. El dispositivo de la presente invención convierte los sonidos producidos durante las actividades alimentarias en señales eléctricas y los procesa para remover todas las perturbaciones y ruidos que se hayan registrado junto con la señal de interés. Luego, identifica los sonidos que probablemente estén relacionados con las actividades de alimentación (pastoreo y rumia) los cuales son almacenados para su análisis detallado. Este tipo de actividades alimentarias identificadas proporcionan información útil para evaluar y cuantificar el estado nutricional y fisiológico del animal, de cualesquiera cambios deseables en su alimentación para maximizar la producción y/o de otra acción que se debe tomar para mantener una salud óptima en el animal .

El dispositivo de la presente invención incluye además un sistema de comunicación para intercambiar información procesada a partir de los sonidos detectados con el sistema de análisis. Dicha información es usada por el sistema de análisis para cuantificar las actividades alimentarias realizadas por el animal durante el periodo de registro. Los resultados de esta evaluación y cuantificación incluyen parámetros de comportamiento alimentario como el tiempo de rumia y pastoreo, el número de bocados de pastoreo y rumia y la cantidad de materia seca ingerida, entre otros. Esta información puede ser usada en el sistema con propósitos estadísticos sobre el animal o un rebaño afectado, o bien para realizar una acción que pueda ser necesaria con respecto a los cambios en la alimentación animal o el tratamiento de enfermedades en los animales.

El dispositivo de la presente invención se realiza por un bozal que se aplicada a la cabeza del animal y que permite ubicar los micrófonos en el lugar donde pueden registrar los sonidos producidos por el animal durante la alimentación o el pastoreo de manera más detallada. Como se muestra en la figura 1, en la unidad de sensado Ul, el primer micrófono se realiza en la cara interior de una banda ajustable (que puede ser elástica) del bozal, que se encuentra ubicada en la parte superior de la cabeza del animal . El micrófono se ubica en esta zona porque permite registrar de manera más simple los sonidos producidos durante la alimentación. La unidad de registro y proceso U2 se halla ubicada en el cuello, en la parte posterior de la cabeza. Esta ubicación permite mantener conexiones cortas con los sensores de sonido, proteger la unidad de registro y el animal naturaliza rápidamente su presencia.

Los micrófonos pueden ser de cualquier tipo conocido de sensor de sonido capaz de detectar y transducir solo los sonidos producidos por el animal durante las actividades de alimentación (arranque, masticación y rumia) y los sonidos ambientes en señales eléctricas. Por ejemplo, un micrófono direccional de tipo diafragma, un micrófono direccional tipo electret, un dispositivo piezoeléctrico, o cualquier otro transductor de sonido capaz de transformar los sonidos producidos durante la alimentación por el animal en señales eléctricas .

En una realización preferida la presente invención comprende dos micrófonos direccionales , donde uno capta los sonidos de las actividades alimentarias y el otro capta los sonidos de ambientales.

La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra la construcción de la unidad de registro y proceso. Incluye cuatro bloques funcionales: i) Adquisición y procesamiento de señales: este bloque es el encargado de registrar el sonido producido por el animal al alimentarse y el sonido ambiente. La señal correspondiente al sonido ambiente es utilizada para remover las perturbaciones y ruidos que se puedan haber registrado junto a los sonidos producidos por el animal al alimentarse . ii) Análisis de actividades: este bloque es el encargado de detectar si los sonidos registrados corresponden a alguna actividad alimentaria relevante (pastoreo o rumia) . Esta tarea tiene como objetivo disponer de información relevante para el monitoreo lo más rápido posible y aumentar la autonomía del registrador, almacenando sólo los sonidos que contengan información relevante . iii) Almacenamiento y comunicaciones: este bloque es el encargado de organizar toda la información registrada por el dispositivo. Este bloque incluye la compresión de la señal sonora registrada y la organización de la información en bloques autocontenidos que provean información adicional de utilidad (por ejemplo lugar y hora, entre otros) donde se registró el sonido. Además, es responsable de intercambiar información con el sistema cuando alguna situación excepcional ocurra a través un sistema de comunicación inalámbrica de baja potencia. iv) Administración de energía: este bloque es el encargado de administrar la energía y la disponibilidad de las baterías para maximizar el tiempo de operación del registrador. Esta tarea se realiza deshabilitando funciones del registrador, de acuerdo a su prioridad, y manejando la carga de la batería. Este bloque tiene como objetivo maximizar el tiempo de operación del registrador.

La figura 3 ilustra la construcción del bloque de adquisición y procesamiento de señales de la unidad de registro y proceso. Este bloque tiene dos lineas de procesamiento de señal independientes, una para los sonidos generados por el animal y la otra para los sonidos ambientes, que se encargan de realizar el acondicionamiento de las señales analógicas. Cada linea de incluye un micrófono que sirve como detector de sonido o transductor, un filtro para limitar el ancho de banda, un amplificador con control automático de ganancia (AGC) para normalizar la amplitud de la señal y un conversor analógico/digital para digitalizar la señal analógica. Los datos digitales resultantes son utilizados por el procesador de datos, el cual incluye un sistema de cancelación activa de ruidos que remueve de la señal producida por el animal la mayoría de los ruidos y perturbaciones que fueron registrados por este canal. El bloque de adquisición y procesamiento provee información al bloque análisis de actividades (figura 4) . La comunicación entre estos dos bloques se realiza a través de una memoria buffer que permite la ejecución independiente de las tareas de los dos bloques a su propia velocidad y de esta manera se relajan los requerimientos de ejecución de los bloques antes mencionados.

La figura 4 ilustra la construcción del bloque de análisis de actividades alimentarias. Este bloque tiene como interfaz con el bloque de adquisición y procesamiento una memoria buffer en la cual se almacena la información sonora no procesada. Tiene un procesador dedicado específicamente para ejecutar el algoritmo de análisis de comportamientos (Figuras 8 y 9) . Este bloque recibe la información sonora sin ruidos del bloque de adquisición y procesamiento y determina si el bloque de datos analizado contiene información relevante sobre el comportamiento alimentario del animal. En caso negativo, el procesador descarta el bloque de datos e informa al bloque de almacenamiento y comunicaciones que no hay datos disponibles. En caso contrario, el bloque de datos disponible en la memoria buffer es accedido por el bloque de almacenamiento y comunicaciones (Figura 2) .

En la figura 4 también se ilustra la construcción del bloque de almacenamiento y comunicaciones. Este bloque es el encargado de organizar toda la información registrada por el dispositivo en paquetes autocontenidos . En esta implementación está compuesto por un procesador, un receptor de códigos GPS y un código de identificación del animal, el cual se halla almacenado en una memoria EEPROM del dispositivo. Si hay información sonora disponible, este bloque comprime la señal sonora registrada utilizando un algoritmo de compresión de datos con pérdidas CELT e integra a este paquete la información registrada por un GPS, conformando un paquete de datos que incluye la información sonora, la posición y la hora en la que fue registrada. Si no hay información sonora disponible, este bloque incorpora un código que indica esta situación e incluye la información sobre la posición y la hora del animal. Una vez conformado, el paquete de información es almacenado en la memoria no volátil para luego ser recuperada por el usuario cuando finalice el periodo de registro .

Los parámetros del algoritmo de compresión (tamaño de los paquetes de datos, taza de compresión, error de compresión, etc.) han sido optimizados para obtener el máximo nivel de compresión y un error de reconocimiento del sistema menor del 2%. Dicha optimización se llevo a cabo a partir de evaluar el efecto de la compresión en los resultados del sistema de reconocimiento con todas combinaciones posibles de los parámetros del compresor. Con estos resultados se construyeron curvas paramétricas de los resultados del sistema en función de los parámetros del compresor de sonido, las cuales permitieron determinar la combinación que minimiza los errores en el sistema de reconocimiento, y por ende provee los mejores resultados.

Finalmente, la figura 5 ilustra la construcción del bloque de administración de energía. Este bloque es el encargado de generar las diferentes líneas de alimentación utilizadas por el registrador a partir de una única fuente de energía y administrar la energía disponible en las baterías para maximizar el tiempo de operación del registrador. Esta tarea se realiza de dos maneras complementarias: i) asegurando la máxima carga posible de la batería a partir de la energía provista por un panel solar y ii) controlando las funciones del registrador operativas en cada instante. El control de las funciones del registrador se lleva a cabo deshabilitando funcionalidades del registrador de acuerdo a sus prioridades. Es decir, que en la medida en que la carga de la batería disminuya funciones como las comunicaciones inalámbricas primero, luego análisis de actividades y finalmente procesamiento serán deshabilitadas con el objeto de garantizar el registro de los sonidos. Este bloque consta de un procesador de bajo consumo que es el encargado de gestionar el funcionamiento de los módulos y un reguladores DC-DC de alta eficiencia combinado con reguladores lineales de baja caída de tensión, para maximizar la eficiencia energética de este bloque y posibilitar la operación del registrador aun cuando el voltaje de la batería este por debajo del voltaje de operación del registrador.

Durante las actividades alimentarias (pastoreo y rumia) , las vacas mastican con ritmos diferentes y producen sonidos muy diferentes debido a las características físicas de los materiales procesados. Cuando pastorea, el animal arranca el alimento del suelo y lo lleva a la boca para un primer procesamiento. Durante este periodo, el bolo que se forma tiene el contenido de humedad que tenía la planta antes de ser arrancada, y las fibras están todas separadas. Esto hace que los sonidos producidos durante las masticación sean más intensos que cuando mastica un bolo regurgitado (Figuras 6 y 7) . Cuando el animal rumia, un bolo ingerido será regurgitado desde el rumen a la boca. En estas condiciones, el bolo tiene un contenido de agua mayor que el contiene durante el pastoreo. Esto hace que los sonidos producidos durante la rumia sean más suave y de menor intensidad que los sonidos producidos durante el pastoreo (Figuras 6 y 7) . Además, la secuencia de sonidos que se producen durante el pastoreo (arranque y masticación) es diferente al que se produce durante la rumia (regurgitación y masticación) y no puede haber rumia si antes no hubo pastoreo.

La figuras 6 y 7 ilustran señales eléctricas típicas que se obtienen en la unidad de sensado correspondiente a una vaca durante el pastoreo y la rumia. Como se muestra en la figura 6, cada evento de masticación está representado por un pulso de energía eléctrica contenido en una banda entre 500 Hz y 2000 Hz pero de diferente contenido y distribución energética. Un ejemplo bastante típico se ilustra en la figura 7, en el que cada evento de masticación tiene una duración de alrededor de 1.0 segundo, pero los eventos de pastoreo están seguidos de periodos de silencio mientras que la actividad de rumia presentan un sonido de fondo continuo de baja intensidad, el cual corresponde a la actividad de masticación continua de la rumia, de modo que la información relevante se encuentra en la amplitud de los eventos no en el sonido de fondo. Por tanto, el primer micrófono detecta los sonidos producidos por la masticación y transmite las señales eléctricas, correspondientes a las ilustradas en la figuras 6 y 7. Se acondiciona la señal mediante la remoción de los sonidos ambientes captados por el segundo micrófono. Luego se analiza si las señales eléctricas resultantes que representan poseen alguna actividad alimentaria. En caso afirmativo, el bloque comprime la señal y organiza el paquete de datos correspondiente, integrando los datos del GPS, el cual es almacenado en la memoria no volátil del registrador .

Las figuras 8 y 9 integran un diagrama de flujo que ilustra un algoritmo que puede ser utilizado por el procesador del bloque análisis de actividad (Figura 4) para determinar si los sonidos registrados contienen información sobre actividades alimentarias del animal. Brevemente, esto se hace de acuerdo con el diagrama de flujo de las figuras 8 y 9 mediante la determinación del ritmo (por ejemplo, duración y frecuencia) y energía de los sonidos producidos durante la masticación.

El procedimiento para diferenciar entre rumia y pastoreo es el siguiente:

Se separa la señal en tramos de al menos 30 segundos;

A cada tramo de señal se le aplican los siguientes procesos :

Se calcula la autocorrelación realizando el producto de todas las muestras y sumando, para cada retardo de tiempo entre 0.2 y 1.2 segundos;

Se marca el tramo como silencio/ruido en caso de que la autocorrelación no posea un máximo entre 0.5 y 0.9 segundos;

Los restantes tramos se marcan como candidatos a contener rumia o pastoreo;

3. Se detectan los bloques que contienen más de 2 tramos consecutivos de rumia o pastoreo;

4. A cada bloque de rumia o pastoreo se le aplican los siguientes procesos: a. Se eliminan todas las componentes por arriba de 2 Hz; b. Se estima la energía por tramos calculando la suma del cuadrado de todas las muestras; c. Se marca el bloque como rumia si se detectan desniveles de energía con periodicidad promedio que esté entre 50 y 70 segundos; d. En caso contrario el bloque se marca como pastoreo;

5. Se etiqueta como rumia a todos los bloques de silencio/ruido menores a 300 segundos, que se encuentren en medio de dos bloques de rumia.

Cabe aclarar que en el paso "2. a-" la autocorrelación es una función matemática conocida en el campo de esta tecnología que permite encontrar patrones repetitivos en una señal, permitiendo identificarla periodicidad o frecuencia fundamental de una señal.

El seguimiento del período de tiempo durante el cual el sistema está en funcionamiento se realiza utilizando la estampa de tiempo provista por el receptor GPS. De este modo es posible programar intervalos de tiempo para el registro de los datos y el momento en que se inicia y finaliza el registro de la información. Ejemplo de aplicación 2

Dispositivo y procedimiento para el monitoreo, cuantificación y evaluación de actividades de pastoreo y rumia realizadas por rumiantes con sensores de posición.

La unidad de sensado comprende dos micrófonos para detectar los sonidos producidos durante las acciones alimentarias y un sensor de posición, específicamente para este ejemplo se utilizó un inclinómetro para medir las posiciones y movimientos de la cabeza que el animal realiza. Esta información es transmitida a la unidad de registro, proceso y análisis, la que comprende: i) un procesador para acondicionar, procesar y analizar las señales registradas y almacenar la información indicativa de las actividades alimentarias obtenidas a partir de las señales registradas, ii) un programa para extraer, procesar y cuantificar la información indicativa de las actividades alimentarias (pastoreo y rumia) , iii) una unidad de almacenamiento, iv) un transmisor, v) un receptor; vi) una batería recargable que alimenta los micrófonos, los sensores de posición y dicho procesador, y vii) un panel solar que alimenta dicha batería. En el procedimiento de la presente invención se calcula y cuantifican los parámetros que caracterizan el estado nutricional de los animales: tiempo de rumia y pastoreo, el número de bocados de pastoreo y rumia y la cantidad de materia seca ingerida, los cuales se utilizan para proporcionar una indicación de los cambios deseables en la alimentación animal para maximizar la producción de leche y/o el mantenimiento de la salud animal .

La figura 1 muestra una vaca que lleva el dispositivo del presente ejemplo, que detecta los sonidos y los movimientos de la cabeza que realiza el animal mientras se alimenta y los convierte en señales eléctricas. Los sensores están dispuestos de manera conjunta en la unidad de sensado Ul, sin embargo se los puede colocar de forma separada (los micrófonos en la unidad de sensado Ul y el sensor de posición en la unidad de registro y proceso U2) . Luego, procesa las señales eléctricas para remover todas las perturbaciones que se hayan registrado. A partir de las señales resultantes, el dispositivo identifica las actividades de pastoreo y rumia realizadas por el animal y determina sus parámetros representativos que permiten cuantificar las actividades alimentarias realizadas por el animal durante el periodo de registro. Estos parámetros de comportamiento alimentario son: el tiempo de rumia y pastoreo, el número de bocados de pastoreo y rumia y la cantidad de materia seca ingerida. Estos datos proporcionan información útil para evaluar y cuantificar el estado nutricional y fisiológico del animal, de cualesquier cambio deseable en su alimentación para maximizar la producción y/o de otra acción que se debe tomar para mantener una salud óptima en el animal.

El dispositivo de la presente invención incluye además un sistema de comunicación para intercambiar la información procesada a partir de los sonidos y posición detectados con el sistema de gestión de información.

El dispositivo de la presente invención se realiza por un bozal que se aplicada a la cabeza del animal y que permite ubicar los micrófonos en el lugar donde pueden registrar los sonidos producidos por el animal durante la alimentación o el pastoreo de manera más detallada. Como se muestra en la figura 1, en la unidad de sensado Ul, el primer micrófono se realiza en la cara interior de una banda ajustable del bozal, que se encuentra ubicada en la parte superior de la cabeza del animal. El micrófono se ubica en esta zona porque permite registrar de manera más simple los sonidos producidos durante la alimentación. La unidad de registro y proceso U2 se halla ubicada en el cuello, en la parte posterior de la cabeza. Esta ubicación permite mantener conexiones cortas con los sensores de sonido, registrar la posición y movimientos de la cabeza del animal, proteger la unidad de registro y el animal naturaliza rápidamente su presencia.

Uno de los micrófonos de la Unidad de sensado Ul capta los sonidos de las actividades alimentarias y el otro capta los sonidos ambientales. Los micrófonos deben detectar y transducir solo los sonidos producidos por el animal durante las actividades de alimentación (arranque, masticación y rumia) y los sonidos ambientes en señales eléctricas. En este ejemplo se utilizó un micrófono direccional de tipo capacitivo. Sin embargo se pueden utilizar cualquier dispositivo de captación de sonido, como los electret, dispositivos piezoeléctricos, o cualquier otro transductor de sonido capaz de transformar los sonidos producidos durante la alimentación por el animal en señales eléctricas .

El sensor de posición debe medir la posición y movimientos de la cabeza del animal. El sensor utilizado en este ejemplo es un inclinómetro, sin embargo, pueden utilizarse otros tipos de sensores como unidades inerciales de medición (IMU) que incluyen en un único dispositivo acelerómetros , giróscopos y compases magnéticos que permiten corregir los errores de los sensores y compensar los efectos de la gravedad en los movimientos a través de un adecuado procesamiento de las señales registradas.

La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra la construcción de la unidad de registro y proceso. Incluye cuatro bloques funcionales: i) Adquisición y procesamiento de señales: este bloque es el encargado de registrar el sonido producido por el animal al alimentarse y el sonido ambiente. La señal correspondiente al sonido ambiente es utilizada para remover las perturbaciones y ruidos que se puedan haber registrado junto a los sonidos producidos por el animal al alimentarse . ii) Análisis de actividades: este bloque es el encargado de detectar y cuantificar la información de actividad alimentaria (pastoreo o rumia y los parámetros de comportamiemto alimentario correspondientes) contenida en los sonidos y posiciones registradas. Esta tarea tiene como objetivo disponer de información relevante lo más rápido posible y aumentar la autonomía del registrador, almacenando sólo la información relevante. iii) Almacenamiento y comunicaciones: este bloque es el encargado de organizar toda la información registrada por el dispositivo. Este bloque organiza la información en bloques autocontenidos que provean información adicional de utilidad (por ejemplo lugar y hora, entre otros) donde se registró la información. Además, es responsable de intercambiar información con el sistema a través un sistema de comunicación inalámbrica de baja potencia. iv) Administración de energía: este bloque es el encargado de administrar la energía y la disponibilidad de las baterías para maximizar el tiempo de operación del registrador. Esta tarea se realiza deshabilitando funciones del registrador, de acuerdo a su prioridad, y manejando la carga de la batería. Este bloque tiene como objetivo maximizar el tiempo de operación del registrador.

La figura 3 ilustra la construcción del bloque de adquisición y procesamiento de señales de la unidad de registro y proceso. Este bloque tiene dos líneas de procesamiento de señal independientes, una para los sonidos generados por el animal y la otra para los sonidos ambientes, que se encargan de realizar el acondicionamiento de las señales analógicas. Cada línea de incluye un micrófono que sirve como el detector de sonido o transductor, un filtro para limitar el ancho de banda, un amplificador con control automático de ganancia (AGC) para normalizar la amplitud de la señal y un conversor analógico/digital para digitalizar la señal analógica. Los datos digitales resultantes son utilizados por el procesador de datos, el cual incluye un sistema de cancelación activa de ruidos que remueve de la señal producida por el animal la mayoría de los ruidos y perturbaciones que fueron registrados por este canal. El bloque de adquisición y procesamiento provee información al bloque análisis de actividades (figura 4) . La comunicación entre estos dos bloques se realiza a través de una memoria buffer que permite la ejecución independiente de las tareas de los dos bloques a su propia velocidad y de esta manera se relajan los requerimientos de ejecución de los bloques antes mencionados.

La figura 4 ilustra la construcción del bloque de análisis de actividades alimentarias. Este bloque tiene como interfaz con el bloque de adquisición y procesamiento una memoria buffer en la cual se almacena la información sonora no procesada. Además, incorpora la información sobre la posición y movimientos que realiza la cabeza del animal a través de la microcomputadora encargada de ejecutar el algoritmo de control de operación, que se encarga de leer los datos del sensor de posición y comunicárselos al algoritmo de análisis de comportamiento. Tiene un procesador dedicado específicamente para ejecutar el algoritmo de análisis de comportamientos y cálculo de parámetros (Figuras 12 y 13) . Este bloque usa la información sonora y la posición de la cabeza para determinar y cuantificar los eventos alimentarios que ocurrieron durante el periodo registrado.

En la figura 4 también se ilustra la construcción del bloque de almacenamiento y comunicaciones. Este bloque es el encargado de organizar toda la información registrada por el dispositivo en paquetes autocontenidos . Esta implementación está compuesta por un procesador, un receptor de códigos GPS y un código de identificación del animal, el cual se halla almacenado en una memoria no volátil del dispositivo. Si hay información disponible, este bloque conforma un paquete de datos que incluye la información sobre los eventos alimentarios (tiempo de rumia y pastoreo, el número de bocados de pastoreo y rumia, energía de los eventos y la cantidad de materia seca ingerida, entre otros) , la posición y la hora en la que fue registrada. Si no hay información disponible, este bloque incorpora un código que indica esta situación e incluye la información sobre la posición y la hora del animal.

Finalmente, la figura 5 ilustra la construcción del bloque de administración de energía. Este bloque es el encargado de generar las diferentes líneas de alimentación utilizadas por el registrador a partir de una única fuente de energía y administrar la energía disponible en las baterías para maximizar el tiempo de operación del registrador. Esta tarea se realiza de dos maneras complementarias: i) asegurando la máxima carga posible de la batería a partir de la energía provista por un panel solar y ii) controlando las funciones del registrador operativas en cada instante. El control de las funciones del registrador se lleva a cabo deshabilitando funcionalidades del registrador de acuerdo a sus prioridades. Es decir, que en la medida en que la carga de la batería disminuya funciones como las comunicaciones inalámbricas primero, luego procesamiento y finalmente el análisis de actividades serán deshabilitadas con el objeto de garantizar la operación del dispositivo. Este bloque consta de un procesador de bajo consumo que es el encargado de gestionar el funcionamiento de los módulos y un reguladores DC-DC de alta eficiencia combinado con reguladores lineales de baja caída de tensión, para maximizar la eficiencia energética de este bloque y posibilitar la operación del registrador aun cuando el voltaje de la batería este por debajo del voltaje de operación del registrador.

Durante las actividades alimentarias de pastoreo y rumia, las vacas mastican con ritmos diferentes y producen sonidos muy diferentes debido a las características físicas de los materiales procesados. Cuando pastorea, el animal arranca el alimento del suelo y lo lleva a la boca para un primer procesamiento. Durante este periodo, el bolo que se forma tiene el contenido de humedad que tenía la planta antes de ser arrancada, y las fibras están todas separadas. Esto hace que los sonidos producidos durante las masticación sean más intensos que cuando mastica un bolo regurgitado (Figuras 6 y 7) . Cuando el animal rumia, un bolo ingerido será regurgitado desde el rumen a la boca. En estas condiciones, el bolo tiene un contenido de agua mayor que el contiene durante el pastoreo. Esto hace que los sonidos producidos durante la rumia sean más suave y de menor intensidad que los sonidos producidos durante el pastoreo (Figuras 6 y 7) . Además, la secuencia de sonidos que se producen durante el pastoreo (arranque y masticación) es diferente al que se produce durante la rumia (regurgitación y masticación) y no puede haber rumia si antes no hubo pastoreo.

La figuras 6 y 7 ilustran señales eléctricas típicas que se obtienen en la unidad de sensado correspondiente a una vaca durante el pastoreo y la rumia. Como se muestra en la figura 6, cada evento de masticación está representado por un pulso de energía eléctrica contenido en una banda entre 500 Hz y 2000 Hz pero de diferente contenido y distribución energética. En este ejemplo cada evento de masticación tiene una duración de alrededor de 1.0 segundo (figura 7), pero los eventos de pastoreo están seguidos de periodos de silencio mientras que la actividad de rumia presentan un sonido de fondo continuo de baja intensidad, el cual corresponde a la actividad de masticación continua de la rumia, de modo que la información relevante se encuentra en la amplitud de los eventos no en el sonido de fondo. Por tanto, el primer micrófono detecta los sonidos producidos por la masticación y transmite las señales eléctricas, correspondientes a las ilustradas en la figuras 6 y 7. Se acondiciona la señal mediante la remoción de los sonidos ambientes captados por el segundo micrófono. Luego se analizan las señales eléctricas resultantes, en combinación con la posición y movimiento de la cabeza, para determinar la ocurrencia y tipo de actividad alimentaria.

Las figuras 12 y 13 integran un diagrama de flujo que ilustra un algoritmo que puede ser utilizado por el procesador del bloque análisis de actividad (Figura 4) para determinar si los sonidos registrados contienen información sobre actividades alimentarias del animal. Brevemente, esto se hace de acuerdo con el diagrama de flujo de las figuras 12 y 13 mediante la determinación del ritmo (duración y frecuencia) de los sonidos producidos durante la masticación y la posición de la cabeza.

El procedimiento para diferenciar entre rumia y pastoreo es el siguiente:

1. Leer la última muestra del buffer;

2. k = k+1

3. Calcular el valor absoluto de la señal;

4. Aplicar un filtro pasabajo de 2,5 Hz de ancho de banda;

5. Decimar la señal filtrada a 20 Hz;

6. Leer Ángulo de la Cabeza;

7. Si Ángulo de la Cabeza ≥ 20° entonces; a. Actualizar buffer de PASTOREO; b. Calcular el producto interno entre el buffer de PASTOREO y la plantilla de PASTOREO; c. Comparar con el umbral Up (k) ; d. Detectar ocurrencia de un pico; e. Actualizar el umbral Up (k+1) ; f . Si no se produjo un pico entonces ir al paso 1; g. Calcular parámetros de pastoreo; h. Si k no es igual a N entonces ir al paso 1; i . Armar paquete de datos con los parámetros de pastoreo y rumia, y GPS; j . Resetear acumuladores de los parámetros de pastoreo y rumia, k = 0; Si Ángulo de la Cabeza < 20° entonces a. Actualizar buffer de RUMIA; b. Calcular el producto interno entre el buffer de RUMIA y la plantilla de RUMIA; c. Comparar con el umbral Ur(k) ; d. Detectar ocurrencia de un pico; e. Actualizar el umbral Ur (k+1) ; f. Si no se produjo un pico entonces ir al paso 1; a. Calcular parámetros de rumia;

b. Si k no es igual a N entonces ir al paso 1; c. Armar paquete de datos con los parámetros de rumia y pastoreo y GPS; d. Resetear acumuladores de los parámetros de pastoreo y pastoreo, k = 0;

El seguimiento del periodo de tiempo durante el cual el sistema está en funcionamiento se realiza utilizando la estampa de tiempo provista por el receptor GPS. De este modo es posible programar intervalos de tiempo para el registro de los datos y el momento en que se inicia y finaliza el registro de la información.

Bibliografía .

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Galli J, Milone D, Cangiano C, Pece M, Larripa M, Martínez C y E Laca. "Uso del sonido para discriminar los eventos masticatorios de vacas en pastoreo", Revista Argentina de Producción Animal, Volume 29, page 553 - 554, 2009.

Milone D, Padrón M, Galli J, Cangiano C and H Rufiner. "Automatic recognition of ingestive sounds of cattle based on hidden Markov models", XXXIV Conferencia Latinoamericana de Informática, page 1130-1138, 2008. Galli J, Cangiano C, Pece M, Larripa M, Milone D y E Laca. "Diferenciación de las actividades durante el pastoreo de vacas mediante análisis acústico", Revista Argentina de Producción Animal, Volume 28, page 510—

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512, 2008. Milone D, Galli J, Martínez C, Rufiner H, Laca E y C Cangiano. "Reconocimiento automático de sonidos masticatorios en rumiantes", 37 Jornadas Argentinas de Informática, JII-Agroinformática, page 372—384, 2008. Guerin F, Milone D, Cangiano C, Galli J, Martínez C y E Laca. "Registro y clasificación de eventos masticatorios de ovinos en pastoreo", 7th Argentine Symposium on Computing Technology, 2006.

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Claims

REIVINDICACIONES Habiendo así especialmente descrito y determinado la naturaleza de la presente invención y la manera de llevarla a la práctica, se declara reivindicar como de propiedad y derecho exclusivo:

1. Un procedimiento para el monitoreo, cuantificación y evaluación de actividades de pastoreo y rumia de animales que se realiza a partir de la detección y cuantificación del sonido correspondiente a los períodos de masticación, caracterizado porque comprende los siguientes pasos: a . adquisición de señales de masticación mediante dos micrófonos que constituyen una unidad de sensado donde un primer micrófono capta los sonidos de masticación realizados por el animal y un segundo micrófono capta los sonidos ambientales; b . acondicionamiento de la señal registrada en el paso "a" disminuyendo ruido ambiente; c. división de la señal del paso "b" en tramos de al menos 30 segundos; d. cálculo de la autocorrelación a cada tramo de señal realizando el producto de todas las muestras y sumando, para cada retardo de tiempo entre 0.2 y 1.2 segundos; marcación del tramo como silencio/ruido en caso de que la autocorrelacion no posea un máximo entre 0.5 y 0.9 segundos; los restantes tramos se marcan como candidatos a contener rumia o pastoreo; e . procesamiento de cada uno de los bloques del paso "c" que contienen más de 2 tramos consecutivos de rumia o pastoreo ; f . etiquetación como rumia a todos los bloques de silencio/ruido menores a 300 s, que se encuentren en medio de dos bloques de rumia.

El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque cada bloque de rumia o pastoreo del paso "e" comprende los siguientes pasos: i . eliminación de todas las componentes por arriba de 2 Hz ; ii . estimación de la energía por tramos calculando la suma del cuadrado de todas las muestras; iii . marcación del bloque como rumia si se detectan desniveles de energía con periodicidad promedio que esté entre 50 y 70 segundos; iv.en caso contrario al paso iii, el bloque se marca como pastoreo;

El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque la cuantificación y evaluación de actividades de pastoreo y rumia de animales que se realiza a partir de la detección y cuantificación del sonido correspondiente a los periodos de masticación, además se realiza por la detección de la inclinación de la cabeza del animal en cada momento.

El procedimiento de la reivindicación 3 caracterizado porque comprende procesar información proveniente de un dispositivo sensor de inclinación.

El procedimiento de la reivindicación 3 caracterizado porque además de monitorear, cuantificar y evaluar actividades de pastoreo y rumia de animales identifica estados de celo.

El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque dicho acondicionamiento de la señal del paso "b" comprende la cancelación activa de ruidos y perturbaciones del ambiente registrados por dicho segundo micrófono, que se remueven de la señal producida por el animal registrados por dicho primer micrófono.

Un dispositivo para realizar el procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque comprende: a. una unidad de sensado que comprende dos micrófonos para detectar acciones alimentarias de pastoreo y rumia producidas por el animal durante su alimentación; donde un primer micrófono capta los sonidos de masticación realizados por el animal y un segundo micrófono capta los sonidos del ambiente b.una unidad de registro y proceso que comprende al menos un procesador, un programa, una unidad de almacenamiento; un transmisor; un receptor; una batería; donde dicha unidad de registro y proceso acondiciona la señal registrada por la unidad de sensado, detecta las acciones alimentarias por intervalos fijos de tiempo, almacena la información relacionada con las acciones alimentarias registradas y cuantifica las acciones alimentarias realizadas por el animal durante periodo de registro.

El dispositivo de la reivindicación 7 caracterizado porque dicha unidad de sensado comprende además un sensor de inclinación seleccionado del conjunto comprendido por: inclinómetros, acelerómetros .

El dispositivo de la reivindicación 7 caracterizado porque un primer micrófono capta los sonidos de masticación y se ubica en la cara interior de una banda ajustable de sujeción que se encuentra ubicada en la parte superior de la cabeza del animal; donde dicho primer micrófono está orientado hacia la cabeza del animal; y otro segundo micrófono que capta los sonidos ambientales y se ubica en dicha banda de sujeción, orientado en dirección opuesta a la cabeza del animal. El dispositivo de la reivindicación 3 caracterizado porque comprende dicha unidad de sensado y dicha unidad de registro y proceso en ausencia de un dispositivo electromecánico (tipo micros itch) que detecte el paso del bolo alimenticio desde el estómago hacia la boca del animal .

El dispositivo de la reivindicación 3 caracterizado porque dicha batería es alimentada mediante un panel solar .