[Tạp chí Chăn nuôi Việt Nam] – Việc ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông (Technology of Information and Communication – TIC) và đặc biệt khái niệm hiện thời của mục tiêu mạng thông minh (Smart Networked Objects-SNO) và internet vạn vật (Internet of Things-IoT), đã mở ra một kỷ nguyên mới trong tương tác giữa những đối tượng không phải con người hoặc động vật, là thành phần sử dụng chính yếu trong hệ thống tương tác cục bộ không dây và internet.

• Chăn nuôi bò sữa thời công nghệ (P2)

Đây là sự tương tác tại thời điểm bất kỳ, địa điểm bất kỳ, bởi bất kỳ ai hay bất kỳ vật thể gì, đem lại cho “vật” khả năng định dạng cá nhân và nhân cách hoá, hoạt động trong các khoảng không với giao diện thông minh nhằm tạo ra các giá trị mới.

Trong thực tế, sự hình thành của tương tác máy tới máy (Machine to Machine – M2M) theo thời gian thực hoặc gần thời gian thực cũng hết sức cần thiết. Tất cả những vật này cần được đặt trong hệ thống vi điện tử, cảm biến và các phần mềm, để chúng có thể tương tác, trao đổi dữ liệu với trung tâm điều hành có khả năng tương tác, thông qua hệ thống trực tiếp, internet hoặc với các thiết bị có kết nối internet. Thực tế, “vật” trong IoT và “máy” trong M2M, là các thực thể vật lý mà tính đồng nhất, trạng thái (hay những thứ xung quanh) của chúng có khả năng tiếp chuyển tới cơ sở hạ tầng TIC kết nối internet.

Việc thực hiện của TIC trong công nghiệp chăn nuôi, sau đó là SNO và IoT, dẫn tới hình thành khái niệm mới về Chăn nuôi gia súc chính xác (Precision Livestock Farming-PLF) với mục đích tự động hoá quá trình quản lý các cá thể động vật để tối ưu hoá năng suất của chúng. Theo Berckmans (2008), PLF bao gồm đánh giá các yếu tố khả biến, mô hình hoá giữ liệu để chọn lọc thông tin, và sau đó sử dụng những mô hình này theo thời gian thực để giám sát và kiểm soát con vật. Các yếu tố khả biến chính cần được giám sát trong PLF là chìa khoá để tận dụng khả năng của con vật (thức ăn, nước uống, đất), năng suất (sản lượng sữa, khối lượng), sức khoẻ (như thân nhiệt, chân móng,…), hành vi (hoạt động, nhu động dạ cỏ,…) và môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ không khí lưu thông, khí độc). PLF là sự đáp ứng công nghệ với việc mất liên kết giữa người chăn nuôi và con vật, dẫn tới ngày càng nhiều các trang trại tự động, giúp cung cấp những thông tin chính xác để giảm phụ thuộc vào sức lao động và đưa ra các quyết định. PLF có tiềm năng ứng dụng liên quan tới phúc lợi trong công nghiệp sữa, trên cả các trang trại quy mô vừa và lớn (Bocquier và ctv, 2014).

Cảm biến đeo cho bò sữa

Nhiều doanh nghiệp TIC thu được lợi nhuận từ các cơ hội mới này, bao gồm các nhà điều hành hệ thống viễn thông, các nhà cung cấp dải sóng rộng cố định, hệ thống phân tích, nhà cung cấp dịch vụ đám mây, nhà phát triển ứng dụng điện thoại, người trung gian giới thiệu cơ sở hạ tầng về cảm biến và không dây và các nhà thầu liên quan tới cơ sở hạ tầng dữ liệu lớn.

Thiết bị không đeo

Hệ thống vắt sữa tự động tại các trang trại bò sữa là một ví dụ điển hình của TIC dạng không đeo có thể được tích hợp với các cánh tay robot tự động để giúp người vắt sữa giảm khối lượng công việc hàng ngày và giải phóng thời gian để tập trung thực hiện các công việc quản lý khác, thường được hỗ trợ đồng thời bởi quá trình thu dữ liệu tự động, theo thời gian thực. RFID (Radiofrequency Identification were used in Dairymaster milking parlour since 1993) cung cấp thông tin về tính đồng nhất, tốc độ tia sữa, dẫn suất của sữa, camera hỗ trợ hồng ngoại hoặc laser, sau đó tích hợp vào hệ thống máy chủ thông qua các phần mềm thông minh riêng biệt với các thuật toán phức tạp đã được giả định theo những tiêu chuẩn vàng.

Các công nghệ có thể được dùng để lưu trữ thông tin về khối lượng và lượng thức ăn thu nhận sử dụng thang đo diện tử, được phát triển tại châu Âu và các doanh nghiệp đến từ châu Âu. Công nghệ giám sát hình ảnh cũng đã sẵn sàng ứng dụng, như hệ thống giám sát điểm thể trạng qua hình ảnh 3D (‘DeLaval BCS’; Krukowski, 2009) và công nghệ hình ảnh cảm biến nhiệt hồng ngoại để đánh giá sức khoẻ bầu vú (Castro-Costa và ctv, 2014). Cảm biến áp lực đã được sử dụng để phân tích bước đi nhằm chẩn đoán bệnh chân móng (‘StepMetrix’ và ‘Gaitwise’).

Thành phần sữa có thể cung cấp thông tin về dinh dưỡng, trạng thái chuyển hoá và sức khoẻ dựa trên những sự thay đổi các thành phần chính và phụ trong sữa. Thu mẫu sữa có ưu điểm chính là không xâm lấn và tự động hoá, kết hợp với qúa trình thu mẫu thường quy và sử dụng phương pháp đo phổ hồng ngoại trong các chương trình quản lý đàn bò sữa tiên tiến ngoài tập trung vào các protein, chất béo và lactose còn giúp đưa ra các thông tin để đánh giá thể ketone và acid béo tự do (De Marchi và ctv, 2014), Một ứng dụng khác là việc sử dụng thông tin về acid béo để dự đoán hàm lượng khí methane hình thành.

Một số công nghệ phân tích sữa theo thứ tự/thời gian thực đã được ứng dụng tại nhiều trang trại. Hệ thống Afimilk’s ‘AfiLlab’ có khả năng đánh giá các thành phần chính trong sữa (chất béo, protein, lactose) và mức độ đông đặc của sữa bằng phân tích cận hồng ngoại, và có thể được kết hợp với hệ thống đếm số lượng tế bào soma tự động dựa trên phân tích ADN tế bào bằng phương pháp huỳnh quang (Albrechtsen và ctv, 2011). Lattec’s ‘Herd Navigator’ tập trung vào các chỉ thị sinh học trong sữa để xác định thời điểm động dục (phân tích progesterone), viêm vú lâm sàng và cận lâm sàng (phân tích lactate dehydrogenase) và ketosis (phân tích β-hydroxybutyrate). Hệ thống Herd Navigator tự động chọn lựa mẫu để đánh giá chất lượng các lần vắt sữa và đo lường các yếu tố khả biến. Robot thu thập và phân tích các mẫu sinh học (như sữa, nước bọt, mồ hôi và tóc), bao gồm việc sử dụng các phân tích chất chuyển hoá và phân tích protein, đang được phát triển để thu dữ liệu về các rối loạn chuyển hoá và các chỉ thị sinh học liên quan tới trạng thái phúc lợi cũng có thể được áp dụng không chỉ trên bò sữa mà còn nhiều loài gia súc khác như cừu, dê.

Thiết bị đeo

Cảm biến hoạt động dạng đeo được sử dụng rất phổ biến trên đàn bò sữa hiện nay. Phần lớn các công nghệ quản lý sinh sản (ví dụ như động dục, giao phối hay đẻ ) đều dựa trên quá trình theo dõi hoạt động của một hay nhiều chỉ tiêu sử dụng gia tốc kế ba chiều (SensOor’, ‘Cow Alert’, ‘CowScout’, ‘Qwes’, ‘Activity meter’, ‘Silent Herdsman’, ‘Gyuho SaaS’, ‘HeatWath II’, ‘Heatime’, ‘HeatSeeker’ và ‘RumiWatch’). Các cảm biến này được sử dụng dưới dạng đeo như thẻ tai (Bikker và ctv, 2014), vòng xỏ mũi, vòng đeo cổ hoặc chân. Một số cảm biến khác cung cấp thêm các thông tin về hành vi tiêu hoá như ăn, uống, nhai lại. Đặc biệt, cảm biến MooMonitor có thể đánh giá áp lựa để phát hiện hành vị chịu đực của các bò đang trong giai đoạn động dục.

Hệ thống vắt sữa tự động của VINAMILK

Các thiết bị đơn giản hơn để phát hiện động dục và giao phối sử dụng hệ thống nhận biết tần số vô tuyến dưới dạng dây cương đeo cho bò đực hoặc bò cái tiêm kích dục tố (Celotor). Bò cái được cấy hệ thống thu và phát tín hiệu vào phần gốc đuôi để xác định chính xác thời điểm chịu đực. Quá trình đẻ được giám sát bởi sự thay đổi vị trí đuôi với thiết bị cảm biến được gắn vào phần gốc đuôi (Moocall) hoặc bởi sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ của cảm biến đặt âm đạo (điện trở nhiệt) (VelPhone và iVET).

Viên đặt dạ cỏ-dạ múi khế (‘eCow’, ‘WellCow’, ‘smaXtec pH’) đánh giá hoạt động nhai lại bằng các cảm biến đặc hiệu (như nhiệt độ, pH, áp lực) giúp xác định trạng thái acid dạ cỏ, hành vi ăn uống. Ngoài ra, dữ liệu được cung cấp từ các cảm biến này giúp cung cấp thông tin về khả năng sinh sản, hành vi ăn uống và tần suất di chuyển để tổng hợp thành các quyết định trong quản lý trang trại, bao gồm việc phát hiện bệnh chân móng (‘smaXtec Sensor’). Một trường hợp đơn giản hơn là ‘San’Phone’ chỉ được trang bị với cảm biến nhiệt điện trở để thông báo về nhiệt độ dạ cỏ và khi uống nước. Hơn nữa, việc xác định vị trí bằng thiết bị GPS, trong một số trường hợp kết hợp với cảm biến gia tốc 2 hoặc 3 chiều và cảm biến nhiệt điện trợ (‘WildCell’, ‘CattleWatch’ and ‘Ser. 500 Cluster Geolocation System’), thường được sử dụng trong các trang trại chăn nuôi tập trung hoặc chăn nuôi đồng cỏ.

Tất cả những công nghệ này có khả năng xác định những cá thể yêu cầu sự quan tâm đặc biệt hoặc trong nguy cơ và tương tác với các nhân viên trang trại bò sữa tại thời điểm bất kỳ với phương thức tương tác máy với máy qua các ứng dụng hay tin nhắn SMS.

• Chăn nuôi bò sữa thời công nghệ (P2)

Sử Thanh Long *, Nguyễn Hoài Nam1, Nguyễn Đức Trường 1và Nguyễn Thị Mai Thơ 1

¹ Học viện Nông nghiệp Việt Nam

* Tác giả để liên hệ: PGS.TS. Sử Thanh Long-Nhóm nghiên cứu mạnh về sinh sản, Khoa Thú y, Học viện Nông nghiệp Việt Nam