WO2018224895A1 - Sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales (ibc) - Google Patents

Sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales (ibc) Download PDF

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WO2018224895A1
WO2018224895A1 PCT/IB2018/051959 IB2018051959W WO2018224895A1 WO 2018224895 A1 WO2018224895 A1 WO 2018224895A1 IB 2018051959 W IB2018051959 W IB 2018051959W WO 2018224895 A1 WO2018224895 A1 WO 2018224895A1
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ibc
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collar
intracorporeal
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Edgar Hernando LOPEZ GALARZA
Jhon Fredy LOPEZ GOMEZ
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Logsent S.A.S.
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; CARE OF BIRDS, FISHES, INSECTS; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
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Definitions

  • the present invention has application within the field of the agricultural and livestock industry, more particularly in the field related to the development of equipment designed to make the detection of mounts, and therefore the detection of heat.
  • Efficiency in reproduction is a very important aspect in activities aimed at raising domestic animals such as livestock.
  • One way to maximize the productive life of the cow is to establish adequate intervals between births using artificial insemination or natural riding. For this reason, the detection of heat is essential to carry out good reproductive management in the dairy farm. In these cases, the person in charge of exploitation can decide between the use of artificial insemination or natural montage ⁇ Deptolnfocarne. com, 2015).
  • Insemination or natural riding leads to pregnancy only if the sperm is in the right place at the right time.
  • a technique commonly used to choose the best time to perform artificial insemination is the morning / afternoon rule which consists of inseminating the same cows observed in heat in the same afternoon. tomorrow, and the next morning to the cows observed in heat during the afternoon.
  • the cow and the bull can mate starting after the cow accepts the ride until the cow refuses to be ridden.
  • the timing of the cycle of the female in which artificial insemination is performed is of particular importance since both the ovule and the sperm have a limited life in the cow's reproductive tract.
  • the most important requirement is an efficient and precise detection of heat (pick, 2002). Errors in detection represent a delay in conception and a reduction in insemination rates.
  • the signs of heat can be classified as primary: acceptance of the mountain; and in secondary: discharge of clear mucus, press the chin when riding other cows, restlessness, swelling, reddening of the vulva, hair loss and dirt marks on the hip, blood spots on the tail or area of the vulva, and decrease in milk consumption and production (Diskin, 2008).
  • the detection of the heat requires a visual observation of certain behaviors that the cows present during this period, since the behavior of the cattle can be changing from the beginning to the end of the period. Due to the difficulties that arise in the detection of the start of the estrous cycle, the implementation of technological aids is needed to improve the detection of heat.
  • Some electronic systems used in the state of the art capable of detecting the mount are based on devices held at the base of the female's tail by patches and glues that are usually detached by accident, affecting usability and accuracy, and can also be activated by different events riding it producing false alarms.
  • Document No. US7083575 presents an electronic device to detect the onset of heat, this must be held in the area of the tail base of each female, the device allows to determine the moment optimal for insemination or for natural riding, based on riding activity.
  • Document No. WO0215792 provides an electronic system for the precise detection of heat which includes a transmission unit and a plurality of heat detection units whose signals are transmitted wirelessly in response to the signals of switches located in the base of the tail of each cow that are activated due to the riding of the animals.
  • Document No. US4895165 refers to an electronic heat detector that is placed in the rear part of the cow and which comprises a counter for storing and displaying the number of mounts by other cows. The impact of a cow when riding the other, closes the switch placed on the animal and this causes the counter to increase. The number of amounts determines the start of the estrous cycle. All these are equipment that are located at the base of the tail of the animal in heat that is allowed to mount and detect the mount by the pressure exerted by a second animal riding the animal in heat. Due to the location in the animal, it is impossible to fasten these devices with belt and buckle systems, so they are usually held by adhesives that require constant workmanship and fall easily.
  • RFID radio frequency
  • Colombian patent No. CO2012167964 teaches a livestock monitoring system by means of a telemetric device comprising a master device and 74 slave devices.
  • This system contemplates the use of three electronic units consisting of an RFiD chip located in the tail of a first female animal, a harness with an RFID receiver located in a second animal and called a slave device, and a master device that retransmits the RF signal and It is located in a third animal.
  • each female animal carries an RFID identification.
  • the system comprises a herd management system; and one or more breeding activity monitors to be carried by each male animal, where each monitor is able to detect when the male animal is riding a female animal, based on the position of the male animal's body, to read the identification data of the RFID tag of the mounted female animal, and of generating reproduction activity data, including the identification data of the mounted female animal, mounting data in male animals and timing of each assembly for exit to the system of herd management.
  • the system for the breeding and management of this document includes an RFID chip reader in the neck of each male animal, which must read the identification of the RFID chips in the ear of each female during riding, which requires that the reading distance between the RFID reader and the RFID chip is much greater than in systems where the chip reader is located in the chest, this introduces the additional inconvenience of errors in the identification of the animal being allowed to mount, as the reader You can read the chip of a nearby animal that is not being allowed to mount, this situation of proximity of the animals is quite frequent even more in stagnant livestock where space is reduced.
  • the device for the automatic detection of animal mating which teaches the patent document No. FR2863823
  • the apparatus described in this patent contemplates the use of two units of devices that are carried for the two animals involved in mating, the female in heat being the one carrying the RFID identifier, here called transpondendor, and the second animal wears a harness with an RFID reader.
  • the information is stored in RAM and sent to an external base station or downloaded to a laptop.
  • Another additional drawback in all the aforementioned systems based on RFID readers is the activation mechanism of the RF1D reader, which must be started at the moment the animal using the collar or harness is jumping on the animal in heat.
  • a solution to this drawback is to use an additional height sensor that validates the possible riding of one animal over another, based on the difference in height that the animal riding when it is on the animal in heat.
  • a possible solution to this communication problem between the animal that rides and the animal that is allowed to mount is in the implementation of new short-range communications technologies that do not spread indiscriminately in the air, among which are the techniques of intracorporeal communications (1BC).
  • This type of technology uses the human body (or the animal's body) as a means of transmitting electrical signals between devices placed on or near the body surface. This technology makes use of signals that are coupled by small electrodes to the body, favoring the decrease in consumption and minimizing interference with other devices (Callejón, 2016).
  • the received ID can be compared to those stored in a security database and if the person is authorized to use the system, they can automatically access and quickly log in without intentionally entering any password.
  • This system is designed for people identification applications, however, makes no reference to applications in animals, much less in use for the detection of heat.
  • Patent document No. US20 0/0288208 refers to a collar (1000) and several possible collar conformations, where said collar is used for animal control, in which it is desired to carry a plurality of sensors in the animal for control of various aspects of behavior, which provides the farmer with complete data that helps in the management of animal care.
  • the document refers to the communication and data collection of the device, so that the circuit system inside the collars housings includes a plurality of sensors for the control of behavioral characteristics, such as standing , walk, lie down, zeal, etc.
  • the collar communicates wirelessly with a network of sensors.
  • the sensor network includes sensors housed in the second, third and fifth housings and also includes remote sensors located on and around the animal.
  • patent document No. US9011327 provides a device that can be placed in or near a human or animal body, in which the device comprises a detection unit configured to capacitively detect a physiological signal of the human or animal body and capacitively communicate a communication signal of the coupled body for a network area body (BAN).
  • the device can be used to detect or measure a physiological signal and communicate a communication signal to the coupled body. That is to say that the patent provides a capacitive sensing device with communication capabilities of the coupled body, where the same couplers can simultaneously be used to detect, transmit and receive. Therefore, detection and communication can be performed at the same time by the same detection unit.
  • the device can potentially be low power and low cost, since it does not require an additional antenna and RF unit.
  • the detection unit allows recovering the data transmitted from another device, for example, physiological data detected by the other device. Therefore, the data transmitted by another device can be recovered, while at the same time the local physiological data is obtained through the detection unit.
  • the device may comprise a communication unit configured to emit a communication signal to a device separate from the human or animal body.
  • the communication unit can be used to deliver data such as for example raw or processed physiological data detected by the device or thereby received to a device separate from! human or animal body
  • the document does not specify the type of sensor the unit may have. In addition, nowhere is it mentioned that the device can be configured to detect riding events.
  • the systems for heat detection that include devices that are located at the base of the tail and detect the mount by the pressure exerted by the animal that is mounted on the device attached to the animal that is allowed to be mounted, are often inconvenient since, because the location in the animal, it is impossible to hold these devices with belt and buckle systems, because they are usually held by adhesives that require constant workmanship and fall easily.
  • the present invention teaches a system for the detection of the mount based on the interaction of two animals through a physical means of communication, in this case the body of the animal that is allowed to be mounted is used as a means to transmit signals by means of the technique of intracorporeal communications known as IBC (Intra Body Communication). It differs from the systems described in the state of the art, where the interaction between the two animals that participate in the riding takes place through a wireless communication over the air.
  • IBC Intra Body Communication
  • IBC intracorporeal communication
  • the invention provides a height sensor (for example, an atmospheric pressure sensor), however, a distance, ultrasound, infrared, or presence sensor can be used. Algorithms are also provided to detect the difference in height between the animal that is mounted and the one that is allowed to ride, as well as the difference and height ratio of the same animal that is mounted, before during and after the riding activity.
  • a height sensor for example, an atmospheric pressure sensor
  • a distance, ultrasound, infrared, or presence sensor can be used.
  • Algorithms are also provided to detect the difference in height between the animal that is mounted and the one that is allowed to ride, as well as the difference and height ratio of the same animal that is mounted, before during and after the riding activity.
  • the system developed is composed of a fundamental unit in each animal consisting of an electronic box (13) attached to the neck of each animal by means of a collar (12) and buckles and mainly composed of a processor (1), a sensor module (2) , the IBC transceiver (3) and the RF transceiver (4).
  • the same type of collar (12) is worn by the animal in heat that is allowed to ride and by the animal that rides.
  • a sequence of movements detected and characterized by the sensor module (2) of the animal that mounts Prior to the effective mounting of one animal over another, a sequence of movements detected and characterized by the sensor module (2) of the animal that mounts, first, an inclination or lifting of the head, then a sudden acceleration during the jump occurs and finally an ascending difference in height from the floor.
  • These events are detected through an accelerometer (8) and an atmospheric pressure sensor (7), present in the sensor module (2) of the collar.
  • Another embodiment of the present invention is the process of detecting the mounting event by means of the detection system disclosed herein.
  • the detection of an effective mount determines the immediate start of the transmission of a sign! electrical by means of an intracorporeal IBC communication initiated from the IBC transceiver module (3) of the animal's collar (23) and transmitted to the collar of! animal that is allowed to mount (24).
  • This electrical signal travels from the collar of the animal that rides when in contact or proximity to the back of the anima! which is allowed to mount and crosses its body tissues until it is received by the IBC Transceiver module (3) of the collar of the animal that is allowed to mount (24).
  • the RSSI intensity (Received Signa! Strength Indicator) and duration of the received signal are analyzed in the processor module (1), in case of exceeding the established thresholds it is considered that an effective mount to a female in heat has been produced.
  • the exact time, animal identification, signal strength and duration are data stored in the processor module (1) and also transmitted by the RF transceiver module (4) in the electronic coliar to another RF transceiver (4 ) linked to a computer terminal (16) and / or mobile terminal (17) that serve as a means of consultation and alert about the zeal of animals.
  • the communication system! BC implemented in the collar of each cow allows additional functionalities such as identification of each cow, door operation, automatic feeders, exchange of historical information of each animal and other possibilities.
  • the sensors used in the prior art are of the type: locomotion sensor, or switch-type sensor (push), but they are not atmospheric pressure sensor, accelerometer and IBC signal sensor.
  • Figure 1 Electronic scheme of the fundamental unit arranged on the colialis of each unit.
  • Figure 3. General scheme of operation of the detection system.
  • Figure 4. Operation diagram for interrupting standby mode.
  • FIG. 1 Scheme of the interruption process of the standby mode by IBC.
  • Figure 6. Scheme of the interrupt process of the sleep mode by timer.
  • Figure 7. Scheme of the interruption process of the sensor sleep mode.
  • the present invention relates to an electronic system for the detection of riding events in animals, which operates by signal transmission by intracorporeal communications (IBC).
  • the system consists of a fundamental unit in each animal that is characterized in that it comprises an electronic box attached to the neck of each animal by means of a collar and buckles, composed mainly of four modules as shown in Figure 1: Processor (1), sensor (2), IBC transceiver (3) and, RF transceiver (4).
  • the processor (1) comprises a series of input and output ports for communication with peripherals and other system modules.
  • the sensor module (2) consists of at least one atmospheric pressure sensor (7) and an acceleration sensor (8), both sensors communicated with the processor through its ports.
  • the IBC transceiver (3) is made up of a fixed electrode (9) located on the collar in contact with the animal's body, and a hanging electrode (10) located on the collar of the animal. While the data obtained, are sent by means of an RF transceiver (4) through an RF antenna (11).
  • the detection in the sensor module (2), of a jump and increase in height corresponding to an animal riding another marks the beginning of the transmission of an electrical signal by means of an IBC communication by the body, initiated from the IBC transceiver module ( 3) animal collar mota and transmitted to the collar of the animal that is allowed to mount, said electrical signal travels from the collar of the animal that rides through the body tissues until it is received by the IBC Transceiver module of the collar of the animal that is allowed to mount.
  • Time, animal identification, signal strength and duration are data stored in the memory (6) of the processor (1) and transmitted by the RF transceiver module (4) in the electronic collar to another RF transceiver linked to a computer terminal and / or mobile terminal that serve as a means of processing information, consultation and alert about the zeal of animals.
  • the data stored in the memory (6) are used for retransmissions in case of failure, for the generation of analyzes and historical with the same processor (1), and to be sent in data packets that reveal the animal's mounts and activity during the previous weeks or months.
  • Figure 2 shows a general scheme of the system developed. This consists of equipment for interaction with users such as computer terminals (16) and mobile devices such as smartphones (17), a gateway for the reception and retransmission of information, and a device or developed for the detection of Ride from one animal over another.
  • the equipment developed for the detection of mounts consists of an electronic system mounted on the collar (12) and buckles arranged on each cow.
  • Each necklace (12) comprises an electronic box (13), installed on the collar, which contains the electronic modules and is electrically interconnected, with the fixed electrode (9) and with the hanging electrode (10), the fixed electrode (9) You can go inside this box or be part of it.
  • the fixed electrode (9) is a metal part held in such a way that it remains in firm contact with the neck of the animal that uses it, Its function is to receive the electrical signals induced through the animal's body (18), which travel from the hanging electrode (10) of the animal's collar.
  • a hanging electrode (10) is a metal piece attached to the bottom of the ta collar!
  • a gateway 14
  • This is a communication device that serves to transmit information between the electronic collars and the computer terminals, said communication is made through a wireless link (19) such as radio frequency, infrared, or electrical signals through the body of the animals.
  • Communication between the gateway (14) and the computer terminals (16) is carried out via wired and / or wireless links (20), even to remote computers through some data connection to the internet (15).
  • the computer terminals correspond to an equipment ends! such as a Smartphone (17), PC (16) or server, which communicates with the gateway (14) via a wired and / or wireless link (21) and / or directly with the electronic collars via a wireless interface or wired (22) compatible, said terminal stores processes and presents information and alerts to system users
  • Figure 3 shows the scheme of operation of the system.
  • the system comprises two identical electronic units located in each animal, one unit (23) corresponds to the collar installed in the animal that is mounted, while the unit (24) refers to the collar of the animal in heat that is allowed to mount .
  • the processor module (1) by means of a 3D accelerometer (8) and an atmospheric pressure and height sensor (7) of the sensor module (2) determines the current mode of activity of the animal, distinguishing at least the modes of standing, feeding, lying down, walking, and head raised, these calculations are initiated by interruption by timer (29) every certain period of time, for example, with a priority of less than one second up to several minutes. Preferably said calculations can be made every half second.
  • All the information calculated is stored, processed and eventually relayed to the gateway (14) and the computer terminals (16), with it changes in the behavior of the animal present in animals in heat or in animals with health problems are identified , and mainly the movements of an animal that is jumping over another animal in heat are identified.
  • the processor module (1) by means of an atmospheric pressure sensor (7) of the sensor module (2) calculates the atmospheric pressure and height, and dynamically recalculates the average height of the animal standing or walking.
  • the calculation of height or variations in height could also be done through the use of ultrasound, infrared, distance or presence sensors.
  • the processor module (1) is all e! Attentive time to detect the jump of the animal on another animal using the sensor module (2). Is also permanently attentive to the reception of a signal through the IBC transceiver (3); that is to say, it is always attentive to detect a jump on another animal or to detect that it was jumped by another animal.
  • the jump over another animal is characterized by the sequence of the following events: Raised head identified by the accelerometer (8) or gyroscope, sudden acceleration identified by the accelerometer (8), and increased height greater than the threshold identified by the pressure sensor atmospheric (7).
  • the IBC communication (18) is initiated, which consists of an electrical signal generated in the processor module (1) and preferably amplified with a power driver and an LC resonant circuit of the IBC transceiver module (3) , said amplified signal is transmitted by means of the hanging electrode (10) in contact or proximity with the back of the animal that is allowed to mount (24), the signal travels through the tissues of the animal that is allowed to mount (24) until it reaches to the neck of the same where the fixed electrode (9) that receives and processes it is located, preferably by means of an integrated AFE (Analog Front End) circuit of low consumption, giving rise to an interruption by IBC (28) in the processor (1) of the cow that is allowed to mount (24), as long as the state of the cow is not lying down, the signal already processed and reconstructed, as well as the strength indicator of the received RSSI signal, are sent from the IBC transceiver module (3) towards the processor module (1) where it is accepted or discarded that the signal corresponds to the mount, the criteria for said
  • the processor stores the event with the exact time and retransmits each mount with its characteristics (time, duration, intensity) and with the identification of the animal that has been mounted and of which amount, said transmission the It is done using the RF transceiver module (4).
  • the RF transceiver module (4) of the anima! that mounts (23) is activated just like the RF transceiver module of the animal that is allowed to mount (24), this is given to allow RF communication between both animals and share information (25) such as ID ID, RSSI of the
  • the RF Transceiver module (4) informing the ID and RSSI intensity of the IBC signal that each animal perceived, in this way false alarms that may be caused by the contact of the hanging electrode (10) with more than one animal during the same ride are discarded.
  • the RF communication between the animals during the riding also allows to validate that the height of the animal that is mounted is greater than the height of the animal that is allowed to be mounted and in this way eliminate false alarms by incorrect activation of the IBC signal.
  • FIG. 4 shows the scheme as the resting mode (26) of the processor module (1) can be interrupted (27) by three different processes: interruption by IBC (28) when the fixed electrode of a cow's collar that is not lying down detects an IBC signal possibly from the collar of another animal. Portimer interruption (29), when the measurements of the acceleration and pressure sensors are updated, and interruption by sensor (30) in the case of the sequence of events that indicate a jump and ride on another animal, that is acceleration angles and changes of characteristic heights. In this way the sleep mode of the processor can be interrupted once an effective mount is detected indicating that the cow that has been mounted is effectively in heat.
  • the process of interruption of the resting mode, due to interruption by IBC (28) is specified in Figure 5.
  • the first step of the method is to assess whether the current state of the cow is lying down (31) with which The processor returns to standby mode (38). If the state is different, it is evaluated (32) if the RSSI intensity level of the received IBC signal is greater than a preset threshold, in which case the RF transceiver is activated (33), to obtain (34) ID identification and the height of the cow that communicates by RF.
  • the height of the cow that is allowed to ride (H1) is compared (35) with the height of the cow that is riding (H2), since if the height is lower, there is an additional confirmation of the location of the animal For this reason, a mount with a confirmed height (36) is registered and stored (37) and the data is sent by RF to the gateway, or directly to the computer terminal. After this, the processor (1) returns to standby mode (38) again.
  • the process for the interruption by timer (29) is shown in Figure 6.
  • the process begins with the taking of the pressure and acceleration measurements (39), then the measurements of: height and atmospheric pressure are updated and calculated (40) , rest time, standing or walking time, feeding time, head position and current status, said updated information is sent to the internal memory (6) and to the computer terminals (16). Once the previous data is updated, it returns to standby mode (41).
  • Figure 7 shows the process of interrupting the sleep mode by sensor (30).
  • the first step of the method consists in establishing a zero initial time (42), then it is evaluated if an increase greater than! threshold established in the range of 50 cm and 200 cm (43) at the height of the animal, indicating a possible ride. If the established increase is not presented, the timer (44) is increased and the time is evaluated (45) compared to a reference time Ta (for example 3 seconds), in which case the cycle is repeated and otherwise return to sleep mode (54). On the other hand, if an increase in the upper height is detected at the set threshold (43) ⁇ the transmission of the IBC signal (46) is activated, and it is evaluated whether the height returns to the initial value it had before jumping (47).
  • a reference time Ta for example 3 seconds
  • a time (48) is expected and it is evaluated if this time is less than a reference time Ti (for example 10 seconds) (49), after which the system deactivates the IBC transmission and return to sleep mode (54). If the height returns to the initial height, the emission of the IBC signal is deactivated (50) and the RF emitter (51) is activated, to connect by RF with nearby animals (52) and obtain from them the intensity level RSSI of the IBC signal. Once the module with the highest IBC is identified, it is connected (53) by RF with it and sends the ID and height identification data, to finally deactivate the IBC and return to sleep mode (54).
  • a reference time Ti for example 10 seconds

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de detección de eventos de monta en animales, que utiliza la técnica de transmisión de señal intracorporal -IBC. El sistema es compuesto por una unidad fundamental dispuesta en cada animal, la cual comprende una caja electrónica (13) sujetada al cuello de cada animal mediante un collar (12) y conformada principalmente por cuatro módulos: 1) Procesador, 2) Sensor, 3) Transceptor IBC (Intra-Body Communication), 4) Transceptor RF (Radiofrecuencia). También se provee ei proceso para la detección del evento de monta con el sistema aquí divulgado.

Description

SISTEMA DE DETECCIÓN DE MONTA POR MEDIO DE COMUNICACIONES
INTRACORPORALES (IBC)
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene aplicación dentro del campo de la industria agropecuaria y ganadera, más particularmente en el campo relacionado con el desarrollo de equipos diseñados para hacer la detección de monta, y por lo tanto la detección del celo.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La eficiencia en la reproducción es un aspecto muy importante en las actividades orientadas a la cría de animales domésticos tal como la ganadería. Una manera de maximizar la vida productiva de la vaca es establecer unos intervalos adecuados entre partos utilizando inseminación artificial o monta natural. Por este motivo, la detección del celo es fundamental para llevar a cabo un buen manejo reproductivo en la explotación lechera. En estos casos, el responsable de la explotación puede decidir entre la utilización de inseminación artificial o monta natural {Deptolnfocarne. com, 2015).
La inseminación o la monta natural conducen a la preñez solamente si el espermatozoide se encuentra en el lugar adecuado en el momento oportuno. Una técnica comúnmente utilizada para elegir el mejor momento de realizar la inseminación artificial es la regla de mañana/tarde la cual consiste en inseminar la misma tarde a las vacas observadas en celo en la mañana, e ¡nseminar la mañana siguiente a las vacas observadas en celo durante la tarde. En el caso de monta natural, la vaca y el toro pueden aparearse comenzando luego de que la vaca acepta la monta hasta que la vaca se niega a ser montada.
El momento del ciclo de la hembra en que se realiza la inseminación artificial es de particular trascendencia ya que, tanto el óvulo como los espermatozoides tienen una vida limitada en el tracto reproductor de la vaca. Para un efectivo manejo de la inseminación artificial, el requerimiento más importante es una eficiente y precisa detección del celo (pick, 2002). Los errores en !a detección representan un retraso en la concepción y una reducción de los porcentajes de inseminación. Los signos de celo se pueden clasificar en primarios: aceptación de la monta; y en secundarios: descarga de mucus claro, presionar el mentón cuando monta a otras vacas, inquietud, hinchazón, enrojecimiento de la vulva, pérdida de pelo y marcas de suciedad en la cadera, manchas de sangre en la cola o área de la vulva, y disminución del consumo y producción de leche (Diskin, 2008).
Sin embargo, son diversos los factores relacionados a la vaca y al manejo de las mismas, que contribuyen significativamente a una baja y variable expresión de los signos externos de celo y finalmente, a una baja de la detección de celo. Uno de los factores importantes es el tipo de instalaciones y alojamientos de las vacas, bien sea establos, pastos, etc., que permitirán al ganadero realizar en mayor o menor medida la detección del celo. También se debe tener en cuenta que ciertas condiciones climáticas como las altas temperaturas, humedad, viento, lluvia, nieve, confinamiento excesivo, etc., puede hacer que las vacas manifiesten problemas para caminar (caídas, dolores en las pezuñas, etc.) y reducir, por tanto, la expresión del celo (Deptolnfocarne.com, 2015). Igualmente, se debe tener en cuenta que, en grupos grandes, puede existir más de una vaca en celo al mismo tiempo y, por lo tanto, la actividad de monta también aumenta de forma importante. El mejor y más confiable signo de que una vaca está en celo es la aceptación a ser montada por otras vacas o por un toro, en ia mayoría de ganaderías especialmente las estabuladas no hay toros en el mismo lugar de las vacas, por lo tanto, la actividad de monta se presenta exclusivamente entre hembras.
La detección del celo, requiere una observación visual de determinados comportamientos que presentan las vacas durante este periodo, ya que el comportamiento del ganado puede ir cambiando desde el comienzo hasta el final del periodo. Debido a las dificultades que se presentan en la detección del inicio del ciclo estral, se hace precisa la implementación de ayudas tecnológicas para mejorar la detección de celo. Algunos sistemas electrónicos utilizados en el estado dei arte capaces de detectar la monta se basan en dispositivos sujetados en la base de la cola de las hembras mediante parches y pegamentos que suelen desprenderse por accidente, afectando la usabiíidad y exactitud, además pueden activarse por acontecimientos diferentes a la monta produciendo falsas alarmas.
Aparatos comerciales utilizan una tecnología para la detección del celo basada en microtransmisores de radio que incorporan un interruptor de presión pegado sobre la base de la cola del animal. Los transmisores monitorean continuamente la actividad de monta del ganado y transmiten los datos adquiridos a un computador, en el cual un algoritmo avanzado de software analiza el perfil de monta de cada animal.
El documento No. US7083575 presenta un dispositivo electrónico para detectar el inicio del celo, este debe ser sujetado en el área de la base de ía cola de cada hembra, el dispositivo permite determinar el momento óptimo para ia inseminación o para la monta natural, basado en la actividad de monta. El documento No. WO0215792 proporciona un sistema electrónico para la detección precisa del celo el cual incluye una unidad de transmisión y una pluralidad de unidades de detección del celo cuyas señales se transmiten de forma inalámbrica en respuesta a las señales de interruptores ubicados eri la base de la cola de cada vaca que son activados debidos a ia monta de los animales.
El documento No. US4895165, se refiere a un detector electrónico del celo que se coloca en ía parte trasera de la vaca y que comprende un contador para guardar y desplegar el número de montas por parte de otras vacas. El impacto de una vaca cuando monta a la otra, cierra el interruptor colocado sobre el animal y esto hace que se incremente el contador. El número de montas determina el inicio del ciclo estral. Todos estos son equipos que se ubican en la base de ia cola del animal en celo que se deja montar y detectan la monta mediante la presión que ejerce un segundo animal montando al animal en celo. Por la ubicación en el animal, resulta imposible sujetar estos dispositivos con sistemas de correa y hebilla, por lo que suelen sujetarse mediante pegamentos que requieren constante mano de obra y se caen con facilidad.
El documento No. US5111799, se refiere a un aparato similar de detección de la monta que está especialmente adaptado para la implantación quirúrgica en los cuartos traseros del ganado y comprende una fuente autónoma de energía, un sensor de fuerza, un controlador, un transmisor y una antena. La implantación quirúrgica resulta bastante traumática y compleja en cada animal además dificulta o prácticamente imposibilita el mantenimiento de los dispositivos.
Otro tipo diferente de dispositivos para detectar la monta, que identifica a los animales en celo son los basados en técnicas de identificación por radiofrecuencia (RFID). Un ejemplo de este tipo de sistemas es el expuesto en el documento de patente No. CO2015234903, en el cual se usan chips RFID inyectables o sujetados en la base de la cola de las hembras y un lector de chips RFID sujetado al pecho de un toro probador o vaca androgenizada mediante un arnés.
La patente colombiana No. CO2012167964 enseña un sistema de monitoreo de ganado por medio de un dispositivo telemétrico que comprende un dispositivo maestro y 74 dispositivos esclavos. Este sistema contempla el uso de tres unidades electrónicas consistentes en un chip RFiD ubicado en la cola de un primer animal hembra, un arnés con receptor de RFID ubicado en un segundo animal y denominado dispositivo esclavo, y un dispositivo maestro que retransmite la señal RF y está ubicado en un tercer animal.
Este tipo de dispositivos requieren animales infértiles que realicen la monta, como hembras androgenizadas o machos operados, estos animales no suelen ser aceptados en muchos tipos de explotación ganadera por considerarse peligrosos e improductivos, y prescindir de ellos en estos sistemas implicaría la instalación de un arnés para cada vaca, lo que resulta poco práctico e incómodo. Además, inyectar chips en animales de consumo humano puede ser una práctica regulada o prohibida, y la perforación de la piel del animal en la zona de la base de la cola con aretes o ganchos de sujeción son susceptibles de infecciones y complicaciones.
Otras técnicas de detección de la monta basada en sistemas de identificación por radiofrecuencia RFID utilizan lectores de RFID en el cuello de un animal macho o hembra androgenizada y un chip de RFID en la oreja de cada hembra,
Este es el caso del sistema para la cría y gestión del ganado que se reporta en el documento de patente No. US8066179. El sistema está especificado para el uso en un rebaño donde cada animal hembra lleva una identificación RFID. Ei sistema comprende un sistema de gestión del rebaño; y uno o más monitores de actividades de cría para ser llevado por cada animal macho, donde cada monitor está en la capacidad de detectar cuando el animal macho está montando un animal hembra, basado en la posición del cuerpo del animal de sexo masculino, de leer los datos de identificación de la etiqueta RFID del animal hembra montada, y de generar datos de la actividad de reproducción, incluyendo los datos de identificación del animal hembra montada, datos de montaje en animales machos y temporización de cada montaje para la salida al sistema de gestión del rebaño. El sistema para la cría y gestión de este documento, comprende un lector de chips RFID en el cuello de cada animal macho, el cual debe leer la identificación de los chips RFID en la oreja de cada hembra durante la monta, io cual exige que la distancia de lectura entre ei lector RFID y el chip RFID sea mucho mayor que en los sistemas donde el lector de chips se ubica en el pecho, esto introduce el inconveniente adicional de errores en la identificación del animal que se está dejando montar, pues el lector puede leer el chip de un animal cercano que no se está dejando montar, esta situación de cercanía de los animales es bastante frecuente más aun en ganaderías estabuladas donde el espacio es reducido.
En una línea similar y con los mismos inconvenientes se encuentra el dispositivo para la detección automática de apareamiento de animales, que enseña ei documento de patente N°FR2863823, el aparato descrito en esta patente, contempla el uso de dos unidades de dispositivos que son llevadas por los dos animales involucrados en ei apareamiento, siendo la hembra en celo la que lleva el identificador RFID, aquí denominado transpondendor, y el segundo animal lleva un arnés con un lector de RFID. La información se almacena en la memoria RAM y es enviada a una estación base externa o descargada a un computador portátil. Otro inconveniente adicional en todos los sistemas mencionados basados en lectores de RFID es el mecanismo de activación del lector de RF1D, el cual debe iniciarse en el momento que el animal usando el collar o arnés está saltando sobre el animal en celo. Las técnicas conocidas en el estado del arte se refieren a La detección del momento de la monta mediante acelerómetros y giroscopios, lo cual resulta poco exacto ya que plantea la necesidad de calibrar el sistema en un modo altamente sensible para evitar que eventos reales dejen de ser detectados. Pero la aita sensibilidad genera falsas alarmas por movimientos naturales del animal con aceleraciones y ángulos similares a los presentados durante la monta pero que se dan cuando el animal está comiendo, rascándose, interactuando con otros animales, o simplemente moviendo bruscamente la cabeza, por lo tanto un sistema acelerómetro - giroscopio para detectar el salto y monta de un animal sobre otro, calibrado de manera altamente sensible, no solo ayudaría a detectar todas las montas reales sino que también presentaría muchas falsas alarmas que darían origen a señalar vacas en celo que realmente no lo están. Por otro lado, calibrar el sistema con menor sensibilidad evitaría las falsas alarmas, pero también se dejarían de detectar montas reales. Una solución a este inconveniente es utilizar un sensor adicional de altura que valide la posible monta de un animal sobre otro, basado en la diferencia de altura que presenta el animal que monta cuando se encuentra sobre el animal en celo.
Otro problema recurrente en los sistemas para la detección del celo basados en tecnologías inalámbricas mediante el aire como el RFID, es la interferencia o múltiples lecturas que se pueden presentar cuando dos o más chips están dentro del rango de lectura del lector de RFID, lo cual sucede frecuentemente durante la monta, pues además del animal que se deja montar y el que monta pueden haber otros animales cerca de ellos, con lo cual el lector de chips RFID podría registrar vacas en celo que realmente no lo están. Una posible solución a este problema de comunicación entre el animal que monta y el animal que se deja montar, está en la implementación de nuevas tecnologías de comunicaciones de corto alcance que no se propaguen indiscriminadamente en el aire, entre las que se encuentran las técnicas de comunicaciones intracorporales (1BC). Este tipo de tecnología utiliza el cuerpo humano (o el cuerpo del animal) como medio de transmisión de señales eléctricas entre los dispositivos colocados sobre la superficie corporal o cercana a esta. Esta tecnología hace uso de señales que se acoplan mediante pequeños electrodos al cuerpo, favoreciendo la disminución del consumo y la minimización de las interferencias con otros dispositivos (Callejón, 2016).
Sobre este particular se encuentra documentos tai como el No. US2011/0227856 el cual divulga un sistema de identificación seguro en el que un usuario obtiene acceso a través de un dispositivo de identificación o tarjeta de identificación o etiqueta (51) que lleva en su cuerpo, por técnica de comunicación acoplada al cuerpo (BCC) para crear una especie de aura alrededor del usuario, en el cual el funcionamiento del sistema consiste en que cuando una persona toca el aparato de identificación o sistema, en ei momento en que él/ella entra en contacto con ella o se acerca a ella, el transmisor BCC o el transceptor del aparato portátil (por ejemplo, una tarjeta de identificación o etiqueta) transmite la identificación de usuario (ID) a través del canal BCC generado para el receptor o transceptor BCC de la interfaz de usuario en el aparato de identificación o sistema. El ID recibido puede ser comparado con los almacenados en una base de datos de seguridad y si la persona está autorizada a utilizar el sistema, puede acceder de forma automática e iniciando rápidamente la sesión sin introducir intencionadamente ninguna contraseña. Este sistema está concebido para aplicaciones de identificación de personas, sin embargo, no hace referencia alguna a aplicaciones en animales ni mucho menos en uso para la detección del celo.
El documento de patente No. US20 0/0288208 se refiere a un collar (1000) y varias conformaciones posibles de collar, donde dicho collar es utilizado para el control animal, en el que se desea llevar una pluralidad de sensores en el animal para el control de diversos aspectos del comportamiento, lo que proporciona al ganadero datos completos que ayudan en la gestión de la atención del animal. Igualmente, el documento se refiere a la comunicación y recolección de datos del dispositivo, de manera que el sistema de circuitos dentro de las carcasas de los collares, incluye una pluralidad de sensores para el control de características de comportamiento, tales como de estar de pie, caminar, echarse, celo, etc. El collar se comunica de forma inalámbrica con una red de sensores. La red de sensores incluye sensores alojados en la segunda, tercera y quinta carcasas y también comprende sensores remotos situados sobre y alrededor del animal. En este caso no se contempla la comunicación entre collares, ni se menciona IBC u otra forma que requiera cercanía entre dos o más individuos, sino que se realiza directamente del collar a la estación base por medios inalámbricos. De esta manera, no resulta aparente la interacción entre dos collares para la lectura de un estado del sensor, en este caso el evento de monta.
De otra parte, el documento de patente No. US9011327 proporciona un dispositivo colocable en o cerca de un cuerpo humano o animal, en el que el dispositivo comprende una unidad de detección configurada para detectar capacitivamente una señal fisiológica del cuerpo humano o animal y capacitivamente comunicar una señal de comunicación del cuerpo acoplado para un cuerpo del área de red (BAN). El dispositivo se puede usar para detectar o medir una señal fisiológica y comunicar una señal de comunicación al cuerpo acoplado. Es decir que la patente proporciona un dispositivo de detección capacitiva con capacidades de comunicación del cuerpo acoplado, donde los mismos acopladores simultáneamente se pueden usar para detectar, transmitir y recibir. Por lo tanto, la detección y la comunicación se pueden realizar al mismo tiempo por la misma unidad de detección. El dispositivo puede ser potencialmente de uítra baja potencia y bajo costo, ya que no requiere una antena adicional y unidad de RF. La unidad de detección permite recuperar los datos transmitidos desde otro dispositivo, por ejemplo, datos fisiológicos detectados por el otro dispositivo. Por lo tanto, los datos transmitidos por otro dispositivo se pueden recuperar, mientras que al mismo tiempo se tiene la obtención de ios datos fisiológicos locales por medio de la unidad de detección. El dispositivo puede comprender una unidad de comunicación configurada para emitir una señal de comunicación a un dispositivo separado del cuerpo humano o animal. La unidad de comunicación puede utilizarse para entregar datos tales como por ejemplo datos fisiológicos crudos o procesados detectados por el dispositivo o recibidos de ese modo a un dispositivo separado de! cuerpo humano o animal. El documento no especifica el tipo de sensor que puede tener la unidad. Además, en ningún aparte se menciona que el dispositivo pueda configurarse para detectar eventos de monta.
En el estado de la técnica, también se encuentran collares, correas y aretes como el mencionado en la patente No. US7878149, que detectan el celo mediante el signo secundario del aumento de la locomoción, pero no logran la exactitud que se tiene al detectar el signo primario que es la monta y tampoco pueden conocer la hora de la primera y sucesivas montas ni su frecuencia para programar con mayor probabilidad de éxito la hora de la inseminación. Otra dificultad que presenta, es la detección de falsas alarmas por aumentos en la locomoción del animal provocados por factores diferentes al celo La comunicación inalámbrica mediante el aire entre dispositivos del anima! que monta y del que se deja montar resulta poco confiable para determinar cuál es exactamente el animal que se está dejando montar, pues los bovinos son animales gregarios que permanecen agrupados y muy cerca uno de otro más aun cuando uno de ellos está en celo, por lo cual la distancia y orientación entre un dispositivos electrónico (collar, brazalete, arete u otro) del animal que monta y un dispositivo electrónico del animal que se deja montar puede resultar igual a la distancia y orientación entre el dispositivo del animal que monta y un tercer animal que no se está dejando montar pero que está cerca de ellos, resultando en errores graves de precisión o recurrencia de falsas alarmas.
Los sistemas para detección de celo que comprenden dispositivos que se ubican en la base de la cola y detectan la monta mediante la presión que ejerce el animal que monta sobre el dispositivo adherido al animal que se deja montar, resultan a menudo inconvenientes ya que, por la ubicación en el animal, resulta imposible sujetar estos dispositivos con sistemas de correa y hebilla, por !o que suelen sujetarse mediante pegamentos que requieren constante mano de obra y se caen con facilidad. En cualquier situación resulta más práctico, seguro y confiable, sujetar un dispositivo mediante correas y hebillas en el cuello o patas del animal que sujetarlo a otras partes del cuerpo, pero por otro lado, resulta más exacto y preciso detectar el celo bovino mediante la detección del signo primario (la monta) que mediante la detección de los signos secundarios (aumento de la locomoción), los cuales sí se detectan fácilmente mediante dispositivos sujetados con correas y hebillas en el cuello o patas del animal.
Por iodo lo anterior, se evidencia la necesidad de un sistema capaz de detectar la monta sin las dificultades de sujeción mediante parches pegados ni la condición del uso de un toro probador o de elementos inyectados, que involucre una variable y/o técnica adicional para detectar que un animal está montando a otro, basado en dispositivos iguales entre individuos, fáciles de instalar, ojalá ubicados en el cuello, y de bajo consumo para ser alimentados por baterías. Es decir, un sistema que presente mayor exactitud, menor cantidad de falsas alarmas y mayor facilidad de uso.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Con el objeto de solucionar este problema, es de vital importancia conocer el signo primario del celo conocido como la aceptación de la monta. Este determina el inicio del celo y con este se prevé la mejor hora para realizar la inseminación con mayor probabilidad de éxito.
La presente invención enseña un sistema para la detección de la monta basado en la interacción de dos animales mediante un medio físico de comunicación, en este caso se usa el cuerpo del animal que se deja montar como medio para trasmitir señales por medio de la técnica de comunicaciones intracorporales conocida como IBC (Intra Body Communication). Se diferencia de los sistemas descritos en el estado de la técnica, donde la interacción entre los dos animales que participan en la monta se da mediante una comunicación inalámbrica por el aire.
La interacción entre el animal que monta y el que se deja montar mediante comunicación intracorporal (IBC) resuelve todas esas dificultades, toda vez que la comunicación IBC se da de forma segura y exclusiva a través del animal que se deja montar y no mediante el aire. Adicionalmente, para detectar que un animal está iniciando la secuencia de monta sobre otro animal, se utilizan mediciones no solo de aceleración y giro (8), sino también de variación de altura mediante un sensor de presión atmosférica (7). El uso de esta variable y su procesamiento dentro del algoritmo permite mayor precisión para determinar el momento real cuando un animal está montando a otro, y por lo tanto, mayor precisión en la detección del celo, además se logra evitar la activación por falsas alarmas que además de generar datos erróneos representarían mayor consumo de energía y agotarían las baterías en tiempos que harían inviable o poco práctico un sistema de detección de celo.
Para detectar que un animal está montando a otro, la invención proporciona un sensor de altura (por ejemplo, un sensor de presión atmosférica), sin embargo, pueden utilizarse un sensor de distancia, ultrasonido, infrarrojo, o de presencia. Igualmente se proporcionan algoritmos para detectar la diferencia de altura entre el animal que monta y el que se deja montar, así como la diferencia y relación de altura del mismo animal que monta, antes durante y después de la actividad de monta.
El sistema desarrollado está compuesto por una unidad fundamental en cada animal conformada por una caja electrónica (13) sujetada al cuello de cada animal mediante un collar (12) y hebillas y compuesto principalmente por un procesador (1), un módulo sensor (2), ei transceptor IBC (3) y el transceptor RF (4). El mismo tipo de collar (12) es usado por el animal en celo que se deja montar y por el animal que monta. Previo a la monta efectiva de un animal sobre otro se produce una secuencia de movimientos detectados y caracterizados por el módulo sensor (2) del animal que monta, en primer lugar, una inclinación o levantamiento de ía cabeza, luego una aceleración repentina durante el salto y por ultimo una diferencia ascendente de altura respecto al piso. Estos eventos son detectados a través de un acelerómetro (8) y un sensor de presión atmosférica (7), presentes en el módulo sensor (2) del collar.
Otra modalidad de la presente invención, es el proceso de detección del evento de monta mediante el sistema de detección, aquí divulgado. La detección de una monta efectiva determina el inicio inmediato de la transmisión de una seña! eléctrica mediante una comunicación intracorporal IBC iniciada desde el modulo transceptor IBC (3) del collar del animal que monta (23) y transmitida hacia el collar de! animal que se deja montar (24). Dicha señal eléctrica viaja desde el collar del animal que monta al estar en contacto o cercanía con el lomo del anima! que se deja montar y atraviesa sus tejidos corporales hasta ser recibida por el modulo Transceptor IBC (3) del collar del animal que se deja montar (24). La intensidad RSSI (Received Signa! Strength Indicator) y duración de la señal recibida son analizadas en el módulo procesador (1), en caso de superar los umbrales establecidos se considera que se ha producido una monta efectiva a una hembra en celo.
La hora exacta, la identificación del animal, la intensidad de la señal y su duración son datos almacenados en el módulo procesador (1) y también transmitidos mediante el modulo transceptor de RF (4) en el coliar electrónico hacia otro transceptor de RF (4) enlazado a un terminal de cómputo (16) y/o terminal móvil (17) que sirven como medio de consulta y de alerta sobre el celo de los animales.
El sistema de comunicación !BC implementado en el collar de cada vaca permite funcionalidades adicionales tales como identificación de cada vaca, accionamiento de puertas, alimentadores automáticos, intercambio de información histórica de cada animal y demás posibilidades.
Una de las características funcionales de la presente invención, es que para que el sistema funcione no es necesaria la presencia de un macho para detectar la monta. Tampoco hay chips externos o incrustados en cada una de las hembras. En esta tecnología se coloca el mismo collar (12) a todas las vacas. De acuerdo a lo expuesto anteriormente, se puede decir que las principales diferencias entre la tecnología de la presente invención y los dispositivos del estado del arte son las siguientes:
Ninguna de las tecnologías anteriores usa el sistema de comunicación intracorpora! IBC.
Para la detección de monta en hembras usan chips o parches, no collares con sistema IBC y sensor de altura, tal como un sensor de presión atmosférica.
Los sensores usados en el estado de la técnica son de tipo: sensor de locomoción, o sensor tipo interruptor (push), pero no son sensor de presión atmosférica, acelerómetro y sensor de señales IBC.
Para completar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se adjunta a la presente memoria descriptiva una serie de figuras ilustrativas donde se podrá comprender más fácilmente las innovaciones y ventajas del sistema de detección de monta desarrollado.
LISTADO DE FIGURAS
Los aspectos relevantes y las ventajas de la presente invención serán mejor entendidos con relación a las siguientes figuras:
Figura 1. Esquema electrónico de la unidad fundamental dispuesta sobre el coliar de cada unidad.
Figura 2. Disposición física del sistema de detección desarrollado.
Figura 3. Esquema general de funcionamiento del sistema de detección. Figura 4. Diagrama de funcionamiento para la interrupción del modo reposo.
Figura 5. Esquema del proceso de interrupción del modo reposo por IBC. Figura 6. Esquema dei proceso de interrupción del modo reposo por timer. Figura 7. Esquema del proceso de interrupción del modo reposo por sensor.
LISTADO DE ETIQUETAS
(1) módulo procesador
(2) módulo sensor
(3) transceptor IBC
(4) transceptor RF
(5) reloj
(6) memoria interna
(7) sensor de presión atmosférica
(8) sensor de aceleración
(9) electrodo fijo
(10) electrodo colgante
(11) antena de RF
(12) collar y hebillas
(13) caja electrónica
(14) puerta de enlace
(15) conexión de datos a internet
(16) terminales de computo
(17) smartphone
(18) señal IBC
(19) enlace inalámbrico
(20) enlaces cableados y/o inalámbricos
(21) enlaces cableados y/o inalámbricos
(22) interfaz inalámbrica o cableada
(23) unidad electrónica (collar) del animal que monta
(24) unidad electrónica (collar) del animal que se deja montar
(25) compartir información mediante comunicación RF
(26) modo reposo (27) interrupción modo reposo
(28) interrupción por IBC
(29) Interrupción por timer
(30) interrupción por sensor
(31) evaluar si el estado actual de la vaca es acostada
(32) estado actual es diferente a acostada
(33) activación del transceptor de RF
(34) obtener identificación ID
(35) comparación altura de la vaca que monta con vaca montada
(36) evento de monta real
(37) almacena datos
(38) regresar a modo reposo
(39) toma de las medidas de presión atmosférica y aceleración
actualiza y calcula medidas de: altura y presión atmosférica, tiempo de reposo, tiempo de pie o caminando, tiempo de alimentación, posición de la cabeza y estado actual
(41) retorno a modo reposo
(42) tiempo inicial cero
(43) evaluar si hay un incremento superior al umbral establecido en la altura del animal
(44) incrementa el timer
(45) evalúa si el tiempo es menor a 3 segundos
(46) activa la transmisión de la señal IBC
(47) evalúa si la altura sigue siendo la altura inicial
(48) espera un tiempo
(49) evalúa si el tiempo es menor a unos 10 segundos
(50) desactiva la emisión de la señal IBC
(51) activa el emisor RF
(52) conectarse por RF con animales cercanos
(53) identifica el módulo de mayor RSSI en la señal IBC y se conecta por RF con el mismo (54) regreso a modo reposo
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un sistema electrónico para la detección de eventos de monta en animales, el cual funciona mediante transmisión de señal por comunicaciones intracorporales (IBC). El sistema consta de una unidad fundamental en cada animal que se caracteriza porque comprende una caja electrónica sujetada al cuello de cada animal mediante un collar y hebillas, compuesta principalmente por cuatro módulos tal como se muestra en la figura 1 : Procesador (1), sensor (2), transceptor IBC (3) y, transceptor RF (4).
El procesador (1) comprende una serie de puertos de entrada y de salida para la comunicación con los periféricos y demás módulos del sistema.
Igualmente, comprende un reloj (5) y una memoria interna (6) para guardar instrucciones y los datos obtenidos. El módulo sensor (2) consta de al menos un sensor de presión atmosférica (7) y un sensor de aceleración (8), ambos sensores comunicados con el procesador a través de sus puertos.
El transceptor IBC (3) esta conformado por un electrodo fijo (9) ubicado en el collar en contacto con el cuerpo del animal, y un electrodo colgante (10) ubicado en el collar del mismo. Mientras que los datos obtenidos, son enviados por medio de un transceptor de RF (4) a través de una antena de RF (11).
La detección en el modulo sensor (2), de un salto e incremento de altura correspondiente a un animal montando a otro, marca el inicio de la transmisión de una señal eléctrica mediante una comunicación IBC por el cuerpo, iniciada desde el modulo transceptor IBC (3) del collar del animal que mo ta y transmitida hacia el collar del animal que se deja montar, dicha señal eléctrica viaja desde el collar del animal que monta a través de los tejidos corporales hasta ser recibida por el modulo Transceptor IBC del collar del animal que se deja montar. La hora, la identificación del animal, la intensidad de la señal y su duración son datos almacenados en la memoria (6) del procesador (1) y transmitidos mediante el modulo transceptor de RF (4) en el collar electrónico hacia otro transceptor de RF enlazado a un terminal de cómputo y/o terminal móvil que sirven como medio de procesamiento de la información, consulta y de alerta sobre el celo de los animales. Los datos almacenados en la memoria (6) son usados para retransmisiones en casos de falla, para la generación de análisis e históricos con el mismo procesador (1), y para ser enviados en paquetes de datos que revelen las montas y actividad del animal durante las semanas o meses anteriores.
La figura 2 muestra un esquema general del sistema desarrollado. Este consiste en equipos para la interacción con los usuarios tales como terminales de computo (16) y equipos mobiles tales como smartphones (17), una puerta de enlace para la recepción y retransmisión de información, y un equipo o desarrollado para la detección de la monta de un animal sobre otro. El equipo desarrollado para la detección de monta consiste en un sistema eiectrónico montado en el collar (12) y hebillas dispuestas sobre cada vaca.
Esta es una correa resistente que se ajusta mediante la hebilla al tamaño del cuello de cada animal. Cada collar (12) comprende una caja electrónica (13), instalada en el collar, que contiene los módulos electrónicos y se interconecta eléctricamente, con el electrodo fijo (9) y con el electrodo colgante (10), el electrodo fijo (9) puede ir alojado al interior de esta caja o ser parte de ella. El electrodo fijo (9) es una pieza metálica sujetada de tal forma que permanece en contacto firme con el cuello del animal que lo usa, su función es recibir las señales eléctricas inducidas a través del cuerpo del animal (18), las cuales viajan desde el electrodo colgante (10) del collar del animal que esta montando. Un electrodo colgante (10) es una pieza metálica sujetada a la parte baja del collar de ta! forma que permanece colgando del cuello del animal que lo usa y en contacto directo o cercanía con el lomo de un segundo animal cuando se produce la monta. Su función es transmitir las señales eléctricas inducidas a través del cuerpo del animal ( 8), las cuales viajan hacia el electrodo fijo (9) del collar del animal que se deja montar.
Los eventos de monta y estado del animal, son trasmitidos de forma inalámbrica hacia una puerta de enlace (14). Este es un equipo de comunicación que sirve para transmitir información entre los collares electrónicos y los terminales de cómputo, dicha comunicación se realiza mediante algún enlace inalámbrico (19) como radiofrecuencia, infrarojo, o señales eléctricas por el cuerpo de los animales. La comunicación entre la puerta de enlace (14) y los terminales de computo (16) se realiza mediante enlaces cableados y/o inalámbricos (20), incluso hacia equipos remotos mediante alguna conexión de datos a internet (15). Las terminales de computo corresponden a un equipo termina! tal como un Smartphone (17), PC (16) o servidor, que se comunica con la puerta de enlace (14) mediante un enlace cableado y/o inalámbrico (21) y/o directamente con los collares electrónicos mediante una interfaz inalámbrica o cableada (22) compatible, dicho terminal almacena procesa y presenta la información y alertas a los usuarios del sistema
En la figura 3 se muestra el esquema de funcionamiento del sistema. Como se puede ver el sistema comprende dos unidades electrónicas idénticas ubicadas en cada animal, una unidad (23) corresponde al collar instalado en el animal que monta, mientras que la unidad (24) se refiere al collar del animal en celo que se deja montar. El modulo procesador (1) mediante un acelerómetro 3D (8) y un sensor de presión atmosférica y altura (7) del módulo sensor (2) determina el modo actual de actividad del animal, distinguiéndose al menos ios modos de pie, alimentándose, acostada, caminando, y cabeza levantada, estos cálculos se inician mediante la interrupción por timer (29) cada cierto periodo de tiempo, por ejemplo, con una prioridad de menos de un segundo hasta varios minutos. De forma preferida dichos cálculos se pueden hacer cada medio segundo. Los cálculos para determinar si una vaca está saltando sobre otra se inician en cualquier instante a partir de una aceleración repentina que da origen a la interrupción por sensor (30), sin embargo dicha interrupción solo es posible si el estado de la vaca es de pie o caminando, y se descarta si el estado de la misma es acostada o alimentándose, de esta forma se evita que movimientos bruscos y cambios de altura cuando la vaca esta alimentándose o levantándose sean confundidos con saltos sobre otro animal.
Toda la información calculada es almacenada, procesada y eventualmente retransmitida hacia la puerta de enlace (14) y los terminales de cómputo (16), con ella se identifican cambios en el comportamiento del animal presentes en animales en celo o en animales con problemas de salud, y principalmente se identifican los movimientos de un animal que está saltando sobre otro animal en celo.
De igual forma el modulo procesador (1 ) mediante un sensor de presión atmosférica (7) del módulo sensor (2) calcula la presión atmosférica y altura, y recalcula dinámicamente la altura promedio del animal de pie o caminando. El calculo de la altura o variaciones en la altura también podría realizarse por medio del uso de sensores de ultrasonido, infrarrojo, distancia o presencia.
El modulo procesador (1) esta todo e! tiempo atento a la detección del salto del animal sobre otro animal mediante el modulo sensor (2). También está permanentemente atento a la recepción de una señal mediante el transceptor IBC (3); es decir que está siempre atento a detectar un salto sobre otro animal o a detectar que fue saltado por otro animal.
El salto sobre otro animal se caracteriza por la secuencia de los siguientes acontecimientos: Cabeza levantada identificada por el acelerómetro (8) o giroscopio, aceleración repentina identificada por el acelerómetro (8), e incremento de altura mayor al umbral identificado por el sensor de presión atmosférica (7).
Cuando el evento de monta es identificado se inicia la comunicación IBC (18) la cual consiste en una señal eléctrica generada en el módulo procesador (1) y amplificada preferiblemente con un driver de potencia y un circuito resonante LC del módulo transceptor IBC (3), dicha señal amplificada se transmite por medio del electrodo colgante (10) en contacto o cercanía con el lomo del animal que se deja montar (24), la señal viaja a través de los tejidos del animal que se deja montar (24) hasta llegar al cuello del mismo donde se encuentra el electrodo fijo (9) que la recibe y procesa, preferiblemente mediante un circuito integrado AFE (Analog Front End) de bajo consumo, dando origen a una interrupción por IBC (28) en el procesador (1) de la vaca que se deja montar (24), siempre y cuando el estado de la misma no sea acostada, la señal ya procesada y reconstruida, al igual que el indicador de fuerza de la señal recibida RSSI, son enviados desde el modulo transceptor IBC (3) hacia el modulo procesador (1) donde se acepta o descarta que la señal corresponde a la monta, los criterios para dicha decisión son la duración, la integridad y la fuerza de la señal. Si la señal recibida corresponde a una monta entonces el procesador almacena el evento con la hora exacta y retransmite cada monta con sus características (hora, duración, intensidad) y con la identificación del animal que ha sido montado y del que monto, dicha transmisión la hace mediante el modulo transceptor RF (4). Durante la monta el modulo transceptor RF (4) del anima! que monta (23) se activa al igual que el modulo transceptor RF del animal que se deja montar (24), esto se da para permitir la comunicación RF entre ambos animales y compartir información (25) como la Identificación ID, la RSSI del
IBC, la altura y la presión. En casos en ios cuales dos o más hembras reciban la misma señal IBC del mismo animal que está montando, dicho suceso es comunicado entre ellos mediante el modulo Transceptor RF (4), informando el ID y la intensidad RSSI de la señal IBC que cada animal percibe, de esta forma se descartan falsas alarmas que puedan ocasionarse por el contacto del electrodo colgante (10) con más de un animal durante una misma monta. La comunicación RF entre los animales durante la monta también permite validar que la altura del animal que monta sea superior a la altura del animal que se deja montar y de esta forma eliminar falsas alarmas por activación errónea de la señal IBC.
La figura 4 muestra el esquema como el modo de reposo (26) del modulo procesador (1) se puede interrumpir (27) mediante tres diferentes procesos: interrupción por IBC (28) cuando el electrodo fijo del collar de una vaca que no esta acostada detecta una señal IBC proveniente posiblemente del collar de otro animal. Interrupción portimer (29), cuando se actualizan las medida de los sensores de aceleración y presión, e interrupción por sensor (30) en el caso que se de la secuencia de sucesos que indican un salto y monta sobre otro animal, es decir ángulos aceleraciones y cambios de alturas características. De esta forma el modo de reposo del procesador puede ser interrumpido una vez se detecte una monta efectiva indicando que la vaca que ha sido montada se encuentra efectivamente en celo.
El proceso de interrupción del modo de reposo, por interrupción por IBC (28) se especifica en la figura 5. El primer paso del método consiste en evaluar si el estado actual de la vaca es acostada (31) con lo cual elprocesador regresa al modo de reposo (38). Si el estado es diferente, se evalúa (32) si el nivel de intensidad RSSl de la señal IBC recibida es mayor a un umbral preestablecido, en cuyo caso se activa (33) el transceptor de RF, para obtener (34) la identificación ID y ia altura de la vaca que se comunica por RF. A continuación se compara (35) la altura de la vaca que se deja montar (H1) con la altura de la vaca que esta montando (H2), ya que si la altura es menor, se tiene una confirmación adicional de la ubicación del animal que monta, por tal motivo se procede a registra una monta con altura confirmada (36) y se almacenan (37) y se envían los datos por RF a la puerta de enlace, o directamente a la terminal de computo. Posterior a esto el procesador (1 ) retorna nuevamente al modo de reposo (38).
El proceso para la interrupción por timer (29) se enseña en la figura 6. El proceso incia con la toma de las medidas de presión y aceleración (39), luego se actualizan y calculan (40) las medidas de: altura y presión atmosférica, tiempo de reposo, tiempo de pie o caminando, tiempo de alimentación, posición de la cabeza y estado actual, dicha información actualizada se envía a la memoria interna (6) y a los terminales de computo (16). Una vez actualizados los datos anteriores, se regresa al modo de reposo (41).
La figura 7 muestra el proceso de interrupción del modo de reposo por sensor (30). El primer paso del método consiste en establecer un tiempo inicial cero (42), luego se evalúa si se ha presentado un incremento superior a! umbral establecido en el rango de 50 cm y 200 cm (43) en la altura del animal, lo que indica una posible monta. Si no se presenta el incremento establecido, se incrementa el timer (44) y se evalúa (45) el tiempo en comparación con un tiempo de referencia Ta (por ejemplo 3 segundos), en cuyo caso se repite el cicio y en caso contrario se regresa al modo de reposo (54). Por otra parte, si se detecta un incremento en la altura superior al umbral establecido (43)^ se activa la transmisión de la señal IBC (46), y se evalúa si la altura regresa al valor inicial que tenia antes de saltar(47). Si la altura se mantiene con el incremento establecido, se espera un tiempo (48) y se evalúa si este tiempo es menor a un tiempo de referencia Ti (por ejemplo 10 segundos) (49), luego del cual el sistema desactiva la transmisión IBC y regresa al modo de reposo (54). En caso que la altura regrese a la altura inicial, se desactiva (50) la emisión de ía señal IBC y se activa el emisor RF (51), para conectarse por RF con animales cercanos (52) y obtener de estos el nivel de intensidad RSSI de la señal IBC. Una vez se identifique el módulo de mayor IBC, se conecta (53) por RF con el mismo y le envía los datos de identificación ID y altura, para finalmente desactivar el IBC y regresar al modo de reposo (54).
Se considera no necesario hacer más extensa esta descripción para que un experto en la materia comprenda el alcance y las ventajas de la invención. Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga alteración en la forma esencial del invento. Todos los términos técnicos y científicos aquí empleados tienen el mismo significado tal como comúnmente los entienden aquellos expertos en la técnica. Todas las publicaciones, solicitudes de patente y patentes y otras referencias mencionadas, quedan incorporadas por referencia en su totalidad.
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Claims

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de detección de monta por medio de comunicaciones ¡ntracorporaíes caracterizado porque comprende una puerta de enlace (14), terminales de cómputo y. una caja electrónica (13) sujeta al cuello de cada animal mediante un collar (12) y la cual está compuesta por.
a. un modulo procesador (1) que comprende un reloj (5) y una memoria interna (6);
b. un módulo sensor (2) el cual consta de al menos un sensor de altura tal como un sensor de presión atmosférica (7) y un sensor de aceleración (8); c. un transceptor IBC (3) conformado por un electrodo fijo (9) ubicado sobre el cuerpo del animal, y un electrodo colgante ( 0) ubicado en el collar (12) del mismo;
d. un transceptor de RF (4) conectado a una antena de RF (11);
donde el transceptor de RF (4) se comunica de forma inalámbrica con los terminales de cómputo, y con otros transceptores RF de otras unidades de forma directa o a través de una puerta de enlace (14).
2. Un sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque cada coliar (12) comprende un contrapeso conformado por una pieza metálica sujetada a la parte inferior del collar que lo mantiene en una sola posición por acción del peso ejercido, el cual conforma la tierra o masa eléctrica del collar, o el electrodo colgante, o ambas de manera alternada.
3. Un sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque la caja electrónica (13) es una caja resistente, instalada en el collar (12) que se interconecta eléctricamente con la masa, con el electrodo fijo y con el electrodo colgante, donde el electrodo fijo puede ir alojado al interior de esta caja o ser parte de ella.
4. Un sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque el collar (12) comprende un electrodo fijo (9) conformado por una pieza metálica en contacto firme con el cuello del animal que lo usa, y un electrodo colgante (10) consistente en una pieza metálica sujetada colgante a la parte baja del collar, donde los electrodos reciben y transmiten ias señales eléctricas inducidas a través del cuerpo del animal (18), las cuales viajan desde y hacia el collar de otro animal o desde y hacia una puerta de enlace (14) o terminal de computo (16).
5. Un sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque el sensor de altura puede ser seleccionado entre el grupo de: un sensor de ultrasonido, un sensor de infrarrojo, o un sensor de presencia.
6. Un sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque la comunicación entre la puerta de enlace (14) y los terminales de cómputo se realiza mediante enlaces cableados y/o inalámbricos (20) o mediante alguna conexión de datos a internet (15).
7. Un sistema de detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales de acuerdo a !a reivindicación 1 caracterizado porque las terminales de cómputo corresponden a un equipo terminal tai como un
Smartphone (17), PC (16) o servidor que se comunica con la puerta de enlace (14) y/o directamente con los coliares electrónicos mediante una interfaz inalámbrica o cableada (22) compatible.
8. Procedimiento para la detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales, el cual consiste en la transmisión de una señal eléctrica mediante una comunicación por el cuerpo IBC iniciada desde el modulo transceptor IBC (3) de! collar del animal que monta y transmitida hasta ser recibida por el modulo Transceptor IBC (3) del collar del animal que se deja montar, donde el procedimiento está caracterizado por las siguientes etapas:
a. determinar periódicamente el modo actual de actividad del animal, distinguiéndose al menos los modos alimentándose, acostada, caminando, cabeza levantada y saltando sobre otro animal;
b. almacenar y procesar la información relacionada con la hora, ia identificación del animal, la intensidad de la señal IBC y su duración, cuando se produce una monta;
c. calcular la presión atmosférica y altura respecto al nivel del mar y recalcular dinámicamente la altura promedio del animal de pie o caminando;
d. establecer el umbral de altura por encima del cual se considera que el animal podría estar saltando sobre una hembra en celo;
e. iniciar la comunicación IBC;
f. retransmitir la información hacia la puerta de enlace (14) y los terminales de cómputo (16) mediante el modulo transceptor de RF (4).
9. Procedimiento para la detección de monta por medio de comunicaciones intracorporaies de acuerdo con la reivindicación 8 caracterizado porque la etapa correspondiente al inicio de la comunicación IBC consiste en generar una señal eléctrica en el módulo procesador (1) y amplificarla preferiblemente con un driver de potencia y un circuito resonante LC del módulo transceptor IBC (3), dicha señal amplificada se transmite por medio del electrodo colgante (10) en contacto o cercanía con el lomo del animal que se deja montar (24), donde la señal (18) viaja a través de los tejidos del animal que se deja montar (24) hasta llegar al cuello del mismo donde se encuentra el electrodo fijo (9) del collar del animal que la recibe y procesa preferiblemente mediante un circuito integrado de bajo consumo.
10. Procedimiento para la detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales, de acuerdo con la reivindicación 8 caracterizado porque al determinar el modo actual de actividad del animal, el modo de reposo (26) se puede interrumpir (27) mediante tres procesos diferentes: interrupción por IBC (28), interrupción por timer (29) e interrupción por sensor (30).
11. Procedimiento para la detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales, de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado porque el proceso de interrupción del modo de reposo por interrupción por IBC (28) comprende los siguientes pasos:
a. evaluar si el estado actual de la vaca es acostada (31);
b. evaluar (32) si el nivel de intensidad RSSI de la señal IBC recibida es mayor a un umbral preestablecido, si el estado del animal es diferente al estado acostada, activar (33) el transceptor de RF;
c. obtener (34) la identificación ID y la altura de la vaca que se comunica por RF;
d. comparar (35) la altura de la vaca con la altura de ¡a vaca que se comunica por RF;
e. registrar una monta con confirmación de altura (36) si la altura es menor, o sin confirmación de la altura si no se cumple ia condición o no se hizo la comparación;
f. almacenar (37) y enviar los datos por RF a la puerta de enlace (14) o directamente a la terminal de cómputo; y
g. retornar al modo de reposo.
12. Procedimiento para la detección de monta por medio de comunicaciones intracorporales, de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado porque el proceso para la interrupción por timer (29) comprende las siguientes etapas:
a. tomar las medidas de altura y aceleración (39); b. actualizar y calcular (40) las medidas de: altura y presión atmosférica, tiempo de reposo, tiempo de pie o caminando, tiempo de alimentación, tiempo acostada, posición de la cabeza y estado actual, almacenarlas y transmitirlas periódicamente;
c. regresar ai modo de reposo (41).
13. Procedimiento para la detección de monta por medio de comunicaciones intracorporaies, de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado porque el proceso de interrupción de! modo de reposo por sensor (30), comprende los siguientes pasos:
a. establecer un tiempo inicial cero (42);
b. evaluar si se ha presentado un incremento superior al umbral establecido en el rango entre 50 cm y 200 cm (43) en la altura promedio del animal de pie, lo que indica una posible monta;
c. incrementar el timer (44) si no se presenta el incremento establecido;
d. evaluar (45) si el tiempo es menor a un tiempo To, en cuyo caso se repite el cicio;
e. activar la transmisión de la señal IBC (46), cuando se detecta un incremento en la altura superior al umbral establecido en el rango entre 50 cm y 200 cm (43);
f. evaluar si la altura regresa al valor inicial que tenia antes de saltar (47); g. esperar un tiempo (48) si la altura se mantiene con el incremento establecido, y evaluar si el tiempo es menor ai tiempo preestablecido Ti(49);
h. desactivar (50) la emisión de la señal IBC, si la altura regresa a la altura inicial;
i. activar el transceptor RF (51);
j. conectarse por RF con animales cercanos (52) y obtener de estos el nivel de intensidad RSSI de la señal IBC;
k. conectarse (53) por RF con el módulo de mayor IBC y enviar los datos de identificación ID y altura; I. desactivar la emisión de la señal IBC y regresar al modo de reposo (54).
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