Los beneficios detrás del Internet de los Animales

La tasa de adopción de nuevas tecnologías en la industria avícola es una de las más altas del sector agrícola. Una de las tecnologías más disruptivas es el Internet de las Cosas (IoT), la red de dispositivos y software interconectados sin intervención humana.  

En el sector avícola, el Internet de los Animales (IoA, por sus siglas en inglés) comienza cuando estos sistemas interconectados transfieren datos a la red relacionados con las condiciones ambientales y las respuestas de los animales para ser utilizados en la toma de decisiones o para tomar acciones inmediatas. El Internet de los Animales pertenece al movimiento tecnológico de la agricultura inteligente y tecnologías de ganadería de precisión.

La industria avícola ha estado recibiendo algunos de los beneficios de la rápida expansión de sensores electrónicos, dispositivos, telecomunicaciones, software, internet y conectividad basada en la nube. Sin embargo, los nuevos desarrollos en estas áreas pueden llevarnos a un nivel completamente nuevo.

 

• El Internet de los Animales, IoA, puede ayudar a mejorar la eficiencia, bioseguridad, seguridad alimentaria, bienestar, sostenibilidad y transparencia de la industria avícola

 

En este artículo haremos una breve revisión de las aplicaciones actuales y potenciales.

 

 

• • La recopilación, comunicación y análisis automáticos de datos brindan soluciones y oportunidades de mejora mediante la obtención de información perspicaz.
  • La recopilación en tiempo real de los pesos corporales y del huevo, el consumo de agua y alimento puede ayudar con la planificación en la cadena de producción, logística y plantas de procesamiento.
  • La posibilidad de modificar los ajustes de las máquinas y los equipos del galpón usando control automático y remoto permite intervenir rápidamente para garantizar óptimas condiciones ambientales.
  • Los sistemas automáticos de alarma y de detección de anomalías se pueden implementar con el internet de los Animales, IoA, para evitar pérdidas catastróficas y detectar la aparición de posibles problemas de comportamiento o de salud, reduciendo riesgos y los costos del tratamiento.

• Las tecnologías del IoA pueden implementar evaluaciones de bienestar animal no invasivas y no disruptivas en las plantas de incubación, granjas y plantas de procesamiento.

• • Además, puede ayudar a detectar Salmonella, Campylobacter, E. coli, entre otras infecciones bacterianas y virales o infestaciones parasitarias, para garantizar la seguridad alimentaria y el control de enfermedades infecciosas que pueden convertirse en posibles preocupaciones zoonóticas.

• Las condiciones ambientales en la planta de incubación, la granja y el transporte pueden ser monitoreadas y modificadas a tiempo y con mayor precisión.

• El consumo de alimento y agua, los comportamientos, sonidos, movimientos y las respuestas fisiológicas de las parvadas se pueden medir con sensores electrónicos, dispositivos o visión artificial.

 

Los datos recopilados en diferentes lugares de producción pueden ser centralizados para su análisis en períodos más cortos que las metodologías manuales.

En cuanto al intercambio de datos, tecnologías como blockchain permiten transferir datos de forma segura entre dispositivos y bases de datos.

• • Blockchain es una tecnología de registro distribuido o descentralizado que se utiliza con el IoT y ahora con el IoA para hacer posibles las transacciones de “máquina a máquina” M2M.
  • Blockchain es una estructura que almacena registros transaccionales o información conocida como bloques, “blocks”, en varias bases de datos conocidas como la cadena “chain” en una red conectada a través de nodos peer-to-peer (red entre pares «P2P»).
  • El almacenamiento se conoce como un libro de registro digital que es verificado por múltiples fuentes. De esta manera, crea un registro permanente e inalterable.

• Blockchain brinda trazabilidad para la alimentación animal y los productos finales en el procesamiento, que es la mejor manera de ofrecer la transparencia en la cadena de producción que hoy en día exigen los clientes a todos los niveles.

 

 

Actualmente, la inversión económica inicial para adquirir e instalar sensores, dispositivos y software podría ser una limitante. Pero, pronto, el retorno de la inversión podría ser lo suficientemente atractivo como para convertir la implementación masiva de estas tecnologías en una necesidad para un sistema más productivo.

 

La tecnología ya no es una limitación para emplear el Internet de los Animales, IoA. Las dificultades regionales de telecomunicaciones y conectividad a internet podrán ser superadas pronto.

Se ha demostrado que las tecnologías ya utilizadas en la industria avícola durante un par de décadas son resilientes y asequibles.

 

• La información obtenida del IoA puede guiar el software que controla otros dispositivos o asesorar a los tomadores de decisiones humanos para aumentar la producción, impulsar la eficiencia, reducir los riesgos operacionales, ayudar a tomar acciones inmediatas y oportunas y, también, optimizar el tiempo y los recursos.

• El IoA inevitablemente reúne todas las condiciones para trabajar con análisis de Big Data y sistemas de soporte de decisiones para procesos complejos de toma de decisiones.

 

El uso de todos los datos recopilados por estos sistemas continúa siendo un desafío.

 

• La integración de estos datos con modelos matemáticos puede crear sistemas de detección de anomalías o alertas más precisos para advertir posibles desviaciones de las condiciones ambientales objetivo o los parámetros de rendimiento.
• Estos sistemas de alerta son uno de los mayores beneficios del Internet de los Animales, IoA.
• El conocimiento en análisis de datos y desarrollo de modelos matemáticos en el personal técnico avícola es la mayor limitación para aplicar y aprovechar las tecnologías del IoA.
• Las habilidades requeridas incluyen almacenamiento automático de datos, integración de datos y análisis estadístico para obtener la información deseada.

 

El gobierno y la seguridad de los datos es otro aspecto a abordar cuando se usa el Internet de los Animales.

 

• La privacidad y la seguridad de los datos son importantes para quienes invierten en el Internet de los Animales, IoA.
• El IoA también implementa reglas de ciberseguridad usando rigurosos estándares de seguridad para proteger los datos archivados o almacenados en bases de datos y el movimiento o durante las transacciones entre dispositivos, aplica controles de acceso detallados y monitorea el comportamiento malicioso.

 

• La incertidumbre del productor sobre las condiciones ambientales y el desempeño animal durante el ciclo de producción se puede resolver con el monitoreo en tiempo real y las respuestas automáticas de los dispositivos conectados al Internet de los Animales, IoA.

 

• Las preocupaciones de los consumidores sobre el bienestar animal o la seguridad alimentaria se pueden abordar usando constante monitoreo y registro con nuevos sensores especializados.

 

Estos datos pueden proporcionar a todos los interesados en estos tópicos una multitud de parámetros para evaluar en cualquier momento la eficiencia productiva, el bienestar y las condiciones sanitarias de las parvadas avícolas.

La falta de suficientes personas capacitadas y experimentadas para supervisar constantemente las parvadas de aves de corral es un desafío común y creciente en todo el mundo. La automatización se está volviendo necesaria en muchos países. 

 

Las regulaciones de bienestar animal y las demandas del consumidor de saber más sobre el estatus del bienestar animal han estado recibiendo una mayor atención.

 

Todos los intentos para simplificar los protocolos actuales de evaluación del bienestar de las aves de corral aún imponen desafíos de bioseguridad y más costos de producción. Las nuevas tecnologías electrónicas y de telecomunicaciones podrían resolver la mayoría de estos problemas.

Muchos de los problemas ambientales ocurren cuando los trabajadores avícolas no pueden estar presentes. Entonces, la automatización se convierte en una necesidad para lograr el nivel deseado de garantía de manejo en la avicultura.

• • Las condiciones ambientales indeseables dentro del galpón a veces son inevitables, pero se pueden hacer modificaciones rápidas para minimizar la exposición a esas condiciones.
  • Esta capacidad de intervención más rápida podría ser uno de los principales beneficios del IoA.

• Los controladores electrónicos y de monitoreo multi-detección pueden indicar a los dispositivos las acciones que deben realizar cuando los humanos no están presentes.

 

Múltiples sensores electrónicos actualmente pueden monitorear la temperatura, humedad relativa, intensidad de la luz, dióxido de carbono (CO₂) o monóxido, amoníaco, tasa de ventilación y velocidad del aire para determinar y modificar el entorno de la incubadora o el interior del galpón.

Las comunicaciones entre estos sensores y controladores electrónicos con software personalizado han automatizado muchos procedimientos en las instalaciones avícolas.

Por ejemplo, los altos niveles de CO₂, gas amoníaco, la temperatura o la humedad provocan que aumente la tasa de ventilación o el tiempo del ventilador.

 

El tiempo de exposición a niveles elevados de gases nocivos como el CO₂ y el amoníaco puede afectar el crecimiento, la conversión alimenticia, las respuestas inmunológicas e incluso aumentar la mortalidad.

 

• La mayor exposición de los pollos a más de 3000 ppm de CO₂   durante las dos primeras semanas de vida puede empeorar la conversión alimenticia e incrementar la mortalidad de los pollos de engorde que se acercan a la edad de mercado.

 

• Las mayores concentraciones de CO₂ en los galpones avícolas generalmente ocurren en las horas más frías del día, durante la noche o muy temprano en la mañana, cuando los trabajadores no están presentes. Sin sensores electrónicos, el monitoreo constante en tiempo real de múltiples instalaciones para animales las 24 horas del día no sería posible los siete días de la semana.

 

 

 

 

Otros sensores pueden detectar el flujo de agua y el pH del agua o el Potencial de Oxidación-Reducción.

• Los reguladores de agua electrónicos tendrán grandes beneficios para controlar el derrame de agua sin limitar la entrada de agua y controlar la cama y la humedad del aire.
• La calidad del agua es crítica para la salud animal y la óptima digestibilidad.
• Los aditivos para el agua, como los acidificantes, tienen beneficios comprobados, pero las recomendaciones generales pueden no ser las óptimas en todas las circunstancias.

Muchas veces, los acidificantes u otros aditivos del agua se usan en exceso y existe incertidumbre sobre la eficacia de los sistemas de sanitización del agua.

• Las evaluaciones de los parámetros de calidad del agua se realizan periódicamente en los laboratorios, mientras que la calidad del agua puede variar incluso durante un día.
• Los sensores pueden ayudarnos a rastrear esta variabilidad, evaluar su impacto y los métodos elegidos para controlarlo.

• Los sensores de calidad del agua y el Internet de los Animales, IoA, pueden ayudar a determinar los niveles apropiados de aditivos en el agua para usar en cada condición de calidad del agua.

 

 

El equipo de pesaje automático proporciona de inmediato el consumo de alimento y los pesos corporales, lo cual podría estar asociado con cambios en la composición de la dieta, los aditivos para el alimento, la calidad del alimento balanceado y la fabricación de alimentos.

 

Los sensores pueden detectar cuánto tiempo funcionan los ventiladores, los aspersores y los sistemas de calefacción y refrigeración para mejorar la eficiencia energética de la incubadora o el galpón.

Los sensores de velocidad del aire pueden comprobar la uniformidad de la velocidad del aire en toda la instalación.

 

• La naturaleza turbulenta del flujo de aire en los galpones con ventilación mecánica requiere mediciones continuas para obtener promedios válidos por galpón para realizar mejoras.
• Los estudios han indicado que sólo los sensores de velocidad automáticos y omnidireccionales pueden medir con precisión la velocidad del aire en los galpones avícolas.

Los sensores de luz pueden determinar la intensidad lumínica en diferentes áreas, el fotoperíodo específico en un galpón, que son factores importantes durante toda la vida de los pollos de engorde, reproductores y gallinas ponedoras.

 

• Los acelerómetros inalámbricos se pueden usar para rastrear la actividad de las aves afectadas por estrés ambiental, enfermedades o infestaciones con parásitos como los ácaros de las aves del norte en gallinas ponedoras.

 

Los sistemas de multi-detección y los controladores electrónicos para máquinas incubadoras, plantas de incubación y granjas han estado en el mercado mundial durante más de dos décadas.

• Grandes avances en el control ambiental se han realizado, pero existen frecuentes problemas mecánicos, de calibración y de mantenimiento que superar.
• Es necesario capacitar al personal local para tomar las acciones correctivas de manera razonable.

 

El Internet de los Animales, IoA ,puede conectar dispositivos existentes y nuevos a través de múltiples protocolos y estándares, fusionar flujos de datos y optimizar los datos adquiridos por relevancia y contexto.

• El monitoreo constante puede ayudar a remediar los procesos de bajo rendimiento y desarrollar nuevas oportunidades para construir mejores y nuevas estrategias.
• Por ejemplo, la bioseguridad y la seguridad alimentaria se pueden mejorar utilizando dispositivos de seguimiento para el personal o el equipo de la planta de incubación, la granja y el procesamiento, registrando los movimientos en tiempo real para disminuir los riesgos cuando las personas o el equipo no respetan los límites deseados.

Todas estas tecnologías pueden ayudar a obtener un mejor crecimiento del embrión y aves o producción de huevos, mejorar el bienestar y la salud mientras se previenen problemas de manejo y se mejora la eficiencia energética. Todos estos beneficios combinados pueden minimizar los costos de producción e incrementar la eficiencia de la parvada de aves de corral.

 

 

 

Por otro lado, los sensores electrónicos que miden los parámetros fisiológicos pueden marcar la diferencia en las evaluaciones de bienestar en el futuro.

• La medición del sonido puede detectar estrés, enfermedades infecciosas y parasitarias, o alteraciones en el consumo de alimento.
• Las tecnologías de imagen, como el flujo óptico, pueden detectar problemas al caminar, picoteo de plumas y los primeros signos de enfermedades infecciosas.
• Las tecnologías infrarrojas pueden evaluar las características de termorregulación de un ave y los cambios en el metabolismo debido a la dieta, el estrés ambiental o social.

 

Revisaremos algunos de los sensores actualmente en evaluación y algunos que ya se utilizan para evaluar el bienestar en avicultura.

Los sensores bioacústicos están ayudando a recoger la gran variedad de sonidos que emiten las aves.

• Las aves dependen de la comunicación acústica para sus interacciones sociales y señales de alarma.
• La frecuencia de vocalizaciones emitidas específicas se puede correlacionar con indicadores de estrés. Software como Raven del Laboratorio de Ornitología de la Universidad de Cornell hizo posible el análisis de estos sonidos.
• El comportamiento de las aves es clave para detectar su estado de bienestar.
• Tenemos suerte de que las aves vocalicen la mayoría de sus comportamientos; ahora, necesitamos entenderlos.

 

Las tecnologías basadas en análisis de sonido se utilizan en las incubadoras comerciales de todo el mundo para minimizar la ventana de nacimiento o sincronizar la eclosión.

 

• Esta técnica se desarrolló a partir de la detección del sonido que emiten los embriones cuando alcanzan o pasan la etapa de pipping (picado de cáscara) interno.

 

• Una vez que se detecta la frecuencia máxima de los sonidos, la máquina incubadora puede ajustar el perfil de temperatura y las concentraciones de CO₂ cerrando y abriendo las compuertas para estrechar la ventana de nacimiento, estimulando a otros pollos con la misma etapa de desarrollo embrionario al nacer.

En las granjas, la frecuencia de vocalización puede detectar episodios en que los pollos de engorde o las gallinas no pueden tener acceso al alimento.

 

• Las tasas más altas de graznidos y vocalizaciones totales pueden señalar el punto de inicio de los problemas de picoteo de plumas.
• Las señales de sonido relacionadas con el picoteo de plumas se han caracterizado por un aumento repentino de la amplitud seguido de una disminución repentina de las señales entre 1000 Hz y 5000 kHz.

 

Los análisis de sonido también pueden ayudar a detectar la adecuación del ambiente térmico para pollos de engorde y gallinas ponedoras.

• Los modelos desarrollados con la amplitud de vocalizaciones, el espectro de frecuencias de ruido, la energía y el ancho de banda de las señales tienen 98% de precisión en la detección de episodios de estrés en aves. 
• Los pollos de engorde tienen una frecuencia máxima de 600 vocalizaciones seleccionadas al azar, y la frecuencia máxima de vocalizaciones disminuyó cuando los pollos de engorde crecieron. Las gallinas reproductoras de pollos de engorde tienen vocalizaciones específicas cuando no anidan.

 

También, las señales sonoras se han evaluado para detectar y diagnosticar enfermedades.

 

 

• Un grupo de investigadores iraníes liderado por Sadeghi detectó enteritis necrótica derivada de la infección por Clostridium perfringens a partir de señales sonoras analizadas con redes neuronales artificiales.
• La precisión diagnóstica fue del 66% seis días después de la infección y del 100% ocho días después de la infección.
• La frecuencia de los estertores producidos por pollos infectados con el virus de la bronquitis infecciosa puede ayudar a detectar la enfermedad antes de que los signos clínicos sean evidentes en los pollos infectados.
• El diagnóstico de enfermedades como éstas mediante métodos no invasivos y objetivos será un gran avance en la producción avícola.

La libertad de movimiento es un componente importante del bienestar animal. Medir el movimiento o la falta de éste son indicadores directos del estado de bienestar de una parvada.

 

• La alta densidad de población, las condiciones ambientales del galpón, el estado de salud, entre otros factores, pueden afectar el movimiento.
• En aviarios de ponedoras, una combinación de Sistema de Información Geográfica (SIG o GIS por sus siglas
  en inglés), etiquetas de identificación de radio inalámbricas, acelerómetros de 3 ejes conectados a las gallinas,
  y grabaciones de video se utilizó para detectar los movimientos, comportamientos y fuerzas de aterrizaje
  cuando las gallinas saltan de las perchas. 
• Estos sistemas han sido capaces de correlacionar los movimientos de las gallinas con la incidencia de fracturas de quilla.

Los patrones de movimiento de los pollos de engorde se pueden registrar con sistemas como los sistemas de software y vigilancia con cámara eYeNamic. Estos sistemas pueden evaluar las puntuaciones de la forma de caminar en pollos de engorde con vigilancia continua y objetiva.

Pero, no sólo se pueden rastrear los movimientos de los animales. Los humanos también pueden ser vectores transmisores de enfermedades. Entonces, monitorear las actividades humanas en varias instalaciones puede ayudar a controlar la transmisión de enfermedades y mejorar la bioseguridad.

Las imágenes de video pueden ser analizadas automáticamente para detectar el índice de actividad de la parvada y problemas graves en las patas, en los galpones de pollos de engorde. El análisis de imágenes también se puede implementar para calificar la dermatitis de las almohadillas plantares, mejorar la inspección de la canal o detectar automáticamente miopatías en las plantas de procesamiento.

 

• El análisis de flujo óptico permite la evaluación automática y continua de imágenes en movimiento que contienen cientos de aves en un galpón.
• El sistema detecta la tasa de cambio de brillo en píxeles de las imágenes de video.
• Esto genera estadísticas de las imágenes que se pueden asociar con parámetros de locomoción específicos como la puntuación de la forma de caminar, pododermatitis, quemaduras de tarsos y mortalidades en parvadas de pollos de engorde.

 

El flujo óptico también puede ayudar a detectar infecciones con microorganismos. Por ejemplo, los patrones de flujo óptico han detectado pollos infectados con Campylobacter desde 7 a 10 días después del nacimiento.

• Por lo general, Campylobacter no induce signos clínicos en los pollos, pero provoca patrones de actividad en la parvada diferentes a los de los lotes sanos. Este tipo de tecnología puede ayudar a detectar parvadas infectadas, identificar la fuente de infección e implementar medidas preventivas.

 

• Imágenes térmicas infrarrojas se han utilizado para detectar la mejor velocidad del aire y las temperaturas óptimas para los pollos de engorde. Las imágenes infrarrojas también pueden evaluar la cobertura del plumaje en las gallinas o notar cambios en la dieta y cualquier nivel de estrés.

 

 

 

Finalmente, la espectroscopia Raman sin contacto es una tecnología para evaluar el sexo de embriones de pollo in ovo. Esta tecnología puede ayudar a reducir los problemas de sacrificio de machos en parvadas de ponedoras al eliminar los embriones antes de que eclosionen o reducir los costos del sexado manual en embriones de un día de vida.

 

Definitivamente, el Internet de los Animales, IoA, también puede integrar la recopilación de datos realizada por humanos. Muchas observaciones de los trabajadores avícolas con frecuencia no se tienen en cuenta en el análisis de datos. Estas son evaluaciones valiosas que deben ser compartidas y almacenadas de manera que puedan ser analizadas. El formato adecuado de los registros de observación se puede agregar al Internet de los Animales para comprender mejor los resultados de los datos recopilados automáticamente por sensores y dispositivos.

 

Los beneficios del Internet de los Animales, IoA, son numerosos y las inversiones en esta área tienen un retorno garantizado. Es necesario aprender más sobre las tecnologías emergentes asociadas con el IoA para extraer más ventajas y ganancias.

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