Attività e idee progettuali Politecnico di Torino Istituto Zooprofilattico 02/aprile/2014 Politecnico di Torino: Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni.

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1 Attività e idee progettuali Politecnico di Torino Istituto Zooprofilattico 02/aprile/2014 Politecnico di Torino: Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni Giovanni Ghione, Marco Parvis, Marco Pirola, Dipartimento di Meccanica e Aerospaziale Laura Gastaldi, Stefano Pastorelli Università degli Studi di Torino: Dipartimento di Scienze Veterinarie Leila Vicenti Uso di tecnologie avanzate per la diagnosi precoce di patologie nei bovini da allevamento

2 Smart Farm 1  Attenzione crescente all’aspetto manageriale e sanitario dell’allevamento (soprattutto bovino)  Benessere animale/qualità della vita animali in allevamento Miglioramento rendimento produttivo Miglioramento qualità prodotti  Carne, latte, caratteristiche progenie 2

3 Smart Farm 2  Automatizzazione della gestione aziendale determinante per: Riduzione costi gestione Controllo/miglioramento qualità Tracciabilità prodotti Programmi di allevamento personalizzati  Sui singoli capi  Su classi di capi con caratteristiche comuni 3

4 Gestione Automatica Allevamento  Problemi Backcompatibiltity con allevamenti esistenti Vincere inerzia & diffidenza Incidenza costi/benefici vantaggiosa Personale spesso non con elevate competenze tecnologiche Caratteristiche ambientali complesse Ridotta invasività sugli animali 4

5 Gestione e Analisi Dati  Analisi dinamica rendimento generale  Controllo continuo stato salute allevamento  Valutazioni specifiche sui singoli capi  Feed-back in real time al personale tecnico/amministrativo allevamento  Capacità autoapprendimento (e.g. uso reti neurali) e autocorrezione  Valutazione e correlazioni andamento mercati 5

6 Infrastruttura necessaria  Rete distribuita raccolta dati  Interfaccia user-friendly con il personale  Connessione wireless  Sensori a bordo di ciascun capo per tutta la vita (diversi anni)  Server di raccolta, gestione, e analisi dati  Espandibilità  Riconfigurabilità 6

7 Controllo/gestione Automatico  Operazioni Real-Time Monitoraggio raccolta latte e controllo qualità Controllo automatico periodico peso Gestione consumi magazzino/rifornimenti Valutazione markers benessere/stress animale Tempo di permanenza in mangiatoia e abbeverata (personalizzazione quantità e tipologia cibo) 7

8 Parametri da controllare  Frequenza cardiaca/respiratoria/ atti ruminali  Temperatura corporea: stress da calore  Attività locomotoria totale e tipologia dell'attività per differenziare  Diagnosi precoce Patologie invalidanti (e.g. zoppia) Stato fisiologico (calore, preparto, etc.) Patologie infettive  Somministrazione controllata (periodica) farmaci 8

9 Progetto PAM: Regione Piemonte Sviluppo sistema dedicato allo smart farm per allevamento bovini: architettura 9

10 Wearable TAG: caratteristiche Sensori avanzati stato solido Modulare, espandibile con nuovi sensori Basso consumo senza cambio di batterie Connettività wireless-bluetooth Gestione il più possibile diretta dei problemi (limitata interazione server) Dialogo con Server download dati Dialogo con personale gestione Microcontrollore a bordo 10

11 Wearable TAG: architettura 11

12 Wearable TAG: caratteristiche Microcontrollore  Acquisizione e pre-processamento dati  Scambio dati con server  Scambio di dati con altri TAG  Gestione diretta situazioni allarme  Gestione personalizzata/locale senza ricorrere server  Robustezza in caso di server crash con salvataggio dati memoria locale 12

13 Wearable TAG: caratteristiche 13 Doppio sensore di temperatura: animale e ambiente Accelerometro triassiale (inclinometro):  deambulazione, posizione tipiche animale in calore Connessione wireless, bluetooth Microcontrollore  acquisizione e pre-processamento dati Memoria non volatile TAG RFID UHF Basso consumo con durata batteria pari alla vita dell'animale (diversi anni)

14 Wearable TAG: caratteristiche 14 Connettività con gli altri TAG  Rete distribuita wireless Struttura espandibile con altre interfacce-sensori Predisposione nuovi tipi sensori  Analisi chimiche  Lab on chip Riconfigurabilità via wireless Dispositivo di segnalazione  Identificazione visiva capo con allarme attivo  Identificazione animale cercato

15 Altri progetti 15 PATTERN DEAMBULATORIO IN CANI DI RAZZA GOLDEN RETRIEVER 7 golden retriver non patologici età anni 3.5 s.d. 1.8; peso kg 29.28 s.d. 2.41 altezza cm 0.58 s.d. 0.025

16 Altri progetti 16 Angoli di articolazione piano sagittale