Älyjuoma-automaatti 2022
Hankkeen tiedot
| Hanke | Älyjuoma-automaatti 2022 |
| Kesto | 1.9.2022 – 31.12.2024 |
| Toteuttajat | Hämeen ammattikorkeakoulu (hallinnoija), Luonnonvarakeskus (LUKE) |
| Rahoittajat | Euroopan maaseudun kehittämisen maatalousrahasto, Manner-Suomen maaseudun kehittämisohjelma 2014–2020 EU:n elpymisrahaston lisävarat, maaseudun innovaatioryhmät EIP. |
| Budjetti | Hankkeen kustannus on 210 702,40 €, josta EU:n rahoitusosuus 100 %. |
EIP-Älyjuoma-automaatti 2022 -hankkeessa kehitetään tekniikka lehmän vedenkulutuksen mittaamiseen yksilötasolla. Vedenjuontitietoja seuraamalla havaitaan lehmien hyvinvoinnin poikkeamia yksilö- ja karjatasolla entistä aiemmin. Ilmastonmuutos aiheuttaa vaihtelua rehun laadussa, joten syönti- ja juontimäärien merkitys hyvinvoinnin seurannassa korostuu tulevaisuudessa. Vertaamalla juontimäärää maidontuotantoon, voidaan arvioida yksittäisen lehmän rehuhyötysuhdetta ja hyödyntää sitä jalostuksessa kustannus- ja päästösäästöjen saavuttamiseksi.
Lypsylehmien syömän rehun määrä suhteessa tuotettuun maitokiloon (rehuhyötysuhde) on viimeisen 40 vuoden aikana parantunut merkittävästi lypsylehmien ruoansulatusfysiologiaan ja rehujen kehittämiseen painottuneen tutkimuksen ansiosta. Koska eläinkantaa on samanaikaisesti jalostettu maitomäärään painottuvalla jalostuksella, on saatu aikaan tuotantoeläin, joka tuottaa keskimäärin 10 000 kg maitoa vuodessa, kun vastaava luku 1980-luvulla oli alle puolet tuosta määrästä.
Rehuhyötysuhteen lisäämisen jalostusarviointiin ennustetaan vähentävän yhden maitolitran tuottoon tarvittavaa rehumäärää entisestään. Tuotannon tehostamisesta saadun taloudellisen arvon lisäksi pienempi rehunkulutus vähentää erityisesti metaanipäästöjä jopa 36 % nykytasosta vuoteen 2035 mennessä. Rehusta aiheutuvat pötsin metaanipäästöt vastaavat noin 45 % koko maitoketjun hiilijalanjäljestä.
Aikaisemmissa tutkimuksissa veden tarpeella ja kuivarehun eri komponenttien määrällä on havaittu olevan yhteys, jossa 75 % tai jopa 85 % juodusta vesimäärästä selittyi rehun syönnillä. Tässä hankkeessa hyödynnetään aiempaa tutkimustietoa mittaamalla vedenkulutusta ja arvioimalla eläinyksilön rehuhyötysuhdetta suhteessa lypsyrobotin mittaamaan maitotuotokseen.
Hankkeen tavoitteena on osoittaa tutkittuun tietoon perustuen juontiseurannan välittömät ja välilliset hyödyt. Seurantaa varten rakennetaan kustannustehokkaasti skaalattavissa oleva testilaitteisto. Tulosten pohjalta keskustellaan innovaation potentiaalista kaupallisena ratkaisuna toimivana konseptina ja pyritään löytämään älyjuoma-automaatin myyntiin tuova yritys.
Tällä hetkellä lypsyrobotit mittaavat yleisesti aktiivisuutta, märehtimistä, kiimaa ja maidon koostumusta. Juomakäyttäytyminen korreloi vahvasti syöntimäärien kanssa, joten älyjuoma-automaatti mahdollistaa em. tekijöiden vertailun syönnin ja juonnin kanssa. Älyjuoma-automaattien sijoittelulla saadaan myös tietoa eri lehmien liikkeistä eri osissa navettaa.
Lehmän juoman veden määrää seuraamalla voidaan parantaa mahdollisuuksia havaita poikkeamat hyvinvoinnissa, käyttäytymisessä ja tuotannossa tarkemmin ja aikaisemmin kuin ilman seurantaa olisi mahdollista. Juontiseurannan avulla voidaan heti myös seurata aperehuruokinnan kuiva-ainepitoisuuden vaihtelua.
Kohderyhmä
Hankkeen pääasiallinen kohderyhmä on maitokarjatilat sidosryhmineen Suomen alueella valtakunnallisesti sekä mahdollisesti globaalisti.
Toiminta-alue
Suomi.
Toteutus
Tästä osiosta löydät tietoa hankkeen toteutuksesta.
Työpaketissa rakennetaan laitteisto, joka mittaa automaattisesti juontimäärät ja tarvittaessa (tekniikasta riippuen) täyttää astian automaattisesti. Tavoite on varmistua laitteiston toimivuuteen ja luotettavuuteen liittyvistä viimeisistä yksityiskohdista arvioimalla vedentäytön automatisointia ja laitteiston muotoilun fyysistä kestävyyttä. Laitetestaukset suoritetaan innovaatioryhmän navetoissa.
Laitteistokonseptia on kehitetty laboratoriossa ja testattu Mustialan navetassa. Konsepti perustuu tällä hetkellä painemittaukseen eli vesipatsaan korkeuteen juomakupissa ja välisäiliössä. Välisäiliö mahdollistaa juomakupin täyttämisen niin, että lisätty vesimäärä saadaan tarkasti tietoon. Virtausmittaria testattiin vuoden 2022 aikana ja sen arveltiin olevan liian epätarkka tähän tarkoitukseen. Virtausmittarilla mahdollisesti tehdään silti vertausmittauksia jatkossa.
Ensimmäisen painemittaukseen perustuvan laitteiston asennus toteutui vaiheittain helmi-maaliskuussa 2023. Laitteisto muodostuu tällä hetkellä osittain erillisistä komponenteista, jotka on suojattu lehmiltä tai aseteltu niiden ulottumattomiin. Tuotteistaminen vaatii standardoidumman koteloinnin, mihin palataan vuoden 2024 aikana.
Keväällä 2023 laitteistossa havaittiin muutamia puutteita liittyen virheellisiin komponenttien sijainteihin tai sähkösuunnitteluun, mutta kesällä 2023 korjattu versio on kestänyt navettakäytössä. Lisäksi mittausdata saadaan tallennettua pilveen ja lokaalisti muistikortille.
Lehmät ovat käyttäneet juomakuppia ahkerasti ja alustavan arvion perusteella olemme mitanneet yli 900 juontikertaa 1.–20.8. välisenä aikana. Laitteistosta puuttuu vielä yksilöntunnistus, joten tämä arvio perustuu vain paineenmuutosten välisiin aikoihin (juontikerraksi olemme määritelleet tapahtuman, kun tauko on jatkunut vähintään 1½ minuuttia eli 90 sekuntia). Yksilöntunnistus on lähtökohtaisesti tarkoitus tehdä korvamerkin sisältämän RFID-tagin lukemisella ja sitä varten on hankittu radiomoduuleita. Haasteita on ollut riittävän lukuetäisyyden saamisessa sekä radiomoduulien muokkaamisessa tähän käyttötarkoitukseen (mm. lukuetäisyyden tihentäminen, kotelointi ja virransyöttö). Kehitys jatkuu edelleen labraolosuhteissa ja syksyn 2023 aikana on tavoite saada RFID-kenttätestiin. Varamenetelmänä yksilöntunnistukseen olemme selvittäneet konenäköä, mikä tarjoaisi myös tutkimuksellista tukea laitteiston kehittämiseen visuaalisen videoanalyysin kautta.
Työpaketti 2: Toimenpiteet juontidatan merkityksen arvioinnissa ja viestinnässä
Työpaketissa kerätään tieteellistä pohjatietoa kirjallisuudesta aiemmin toteutettujen tutkimuksen mittakaavaan ja juomiskäyttäytymistä mittaavia ja jo aiemmin toteutettujen eläinten terveyden, tuotannon ja hyvinvoinnin valvonnassa käytettyjen ratkaisujen näkökulmasta.
Aiheesta tehdyn kirjallisuuselvityksen perusteella selviää, ettei juomiskäyttäytymisen seurantaa ole vielä saatu laajamittaisesti käytännön maatiloille eläinten terveyden ja tuotannon seurantaan. Lisäksi automaattisella juomiskäyttäytymisen monitoroinnilla on potentiaalia eläinten sairastumisen varhaisena hälytysjärjestelmänä tai sen osana. Monet sairaudet näkyvät vedenkulutuksessa tai juomakerroissa jo subkliinisessä vaiheessa. Kirjallisuusselvityksen julkaiseminen on valmistelussa.
Työpaketissa varmistetaan hankkeen tulosten levittäminen eri viestintäkanavissa mahdollisimman laajalle niin kansallisesti kuin kansainvälisestikin.
Hankkeessa tuotettu tieto löytyy kootusti Materiaalit -välilehdeltä.
Hankkeen tuloksia julkaistaan mahdollisuuksien mukaan jo hankkeen aikana. Kooste tuloksista julkaistaan viimeistään neljä kuukautta hankkeen päättymisen jälkeen. Tulokset linkitetään tälle sivulle ja ne ovat kaikkien vapaasti käytettävissä. Julkaisukanavana käytetään HAMK Unlimited julkaisua tai vastaavaa ja aineistot kuvaillaan ja linkitetään myös tutkimusaineistojen kuvailutyökalu Qvain-palveluun.
8.1.2024 Maataloustieteen päivät. Abstrakti Nautojen juomiskäyttäytymistä ja vedenkulutusta mittaavat teknologiat ja niiden sovellutukset –kirjallisuuskatsaus (s.266)
8.1.2024 Maataloustieteen päivät. Abstrakti Kustannustehokas laitteistoratkaisu lehmien juontikäyttäytymisen seurantaan hydrostaattistapainetta mittaamalla (s.268)
8.1.2024 Maataloustieteen päivät. Posteri Kustannustehokas laitteistoratkaisu lehmien juonti-käyttäytymisen seurantaan hydrostaattista painetta mittaamalla
Gert Hattingh, Tómas Úlfarsson, Olli Koskela, Ilpo Pölönen
8.1.2024 Maataloustieteen päivät. Posteri
Nautojen juomista mittaavat teknologiat ja niiden sovellutukset – kirjallisuuskatsaus
Leena Tuomisto, Ilpo Pölönen
24.11.2023 Onko tekoäly älyteko ja mullistaako se maatalouden? Olli Koskela ja Tómas Úlfarsson esittelevät Älyjuoma-automaatin toimintaperiaatetta ja tutkimusprosessia.
8.11. Älyjuoma-automaatti vedenmittaamisen tekniikka ja toteutus, Olli Koskela
14.10.2023 Älyjuoma-automaatin esittely Olli Koskela Innovaatiotorilla KoneAgriassa 2023.
29.9.2023 Havainnevideo Video Älyjuoma-automaatti 2022 -hankkeen etenemisestä. Videolla vasemmalla konseptikuva painemittaukseen perustuvasta juontimäärien mittauslaitteistosta. Keskellä toimiva asennus ensimmäisestä painemittauksia hyödyntävästä navettatestistä. Päävesijohdosta täytetään välisäiliö, jossa olevaa vesimäärä seurataan. Kun vesimäärä kupissa laskee alle asetetun tason, sitä täytetään välisäiliöstä pumppaamalla. Täyttö voidaan tehdä tarvittaessa myös kesken juonnin. Varajärjestelmänä vesikuppi ja siinä olevan perinteinen läppäventtiili voidaan ottaa manuaalisesti käyttöön. Oikealla näkyy lehmä juomassa kupista ja kupin automaattinen täyttyminen tässä tapauksessa juonnin jälkeen.
20.2.2023 AgriMedia Älykäs juomakuppi kertoo, mikä lehmistä on juonut ja kuinka paljon
02/2023 Eläin Pellervo 2_2023 Pulkka, Eeva-Kaisa, Juominen kertoo syömisen
1.12.2022 Tiedote Älyjuoma-automaatti kertoo poikkeamat lehmän hyvinvoinnissa
14.11.2022 HAMK Unlimitedin artikkeli Eläinkohtaisen vedenjuonnin seurantamenetelmä ultraäänisensoria käyttäen (Olli Koskela, Mikael Ketonen, Jukka Pösö, Pasi Käkelä, Iivari Kunttu & Ilpo Pölönen)
Artikkelin aineiston keräämiseen liittyvää tutkimusta on rahoittanut Opetus- ja kulttuuriministeriön Bioeconomy 4.0 -hanke ja Hämeen ammatillisen korkeakoulutuksen ja tutkimuksen säätiö sr.
Hankkeen esittelyvideo MaatalousKonemessuilla, Maaseutuverkoston Innovaatiotorilla Helsingin Messukeskuksessa 13.-15.10.2022.
Ajankohtaista
Webinaari: Älyjuoma-automaatti kertoo tietoa lehmien hyvinvoinnista 8.11. klo 13.00-14.15.
Älyjuoma-automaatti mukana KoneAgria-messuilla 12.-14.10.
Tutkijoiden yö 30.9.2023
Älyjuoma-automaatti 2022 -hanke oli mukana Tutkijoiden yö-tapahtumassa 30.9. Hämeenlinnassa kauppakeskus Goodmanissa.
Älyjuoma-automaatti mukana Helsingin Maatalouskonemessuilla 13.-15.10.2022
Yhteystiedot
