Anwendung von HF-Transpondern zur Kennzeichnung von Ferkeln und Legehennen

Die Tieridentifikation mit Transpondern nach ISO 11784/11785 (134,2 kHz) ist Stand der Technik und wird bei Großtieren im Bereich der Prozesssteuerung vielfach eingesetzt. Mit kleineren Tieren und vor allem bei Versuchen, die möglichst weitgehend automatisiert das individuelle Verhalten von Tieren in Gruppen erfassen sollen, stoßen diese Systeme jedoch an physikalische Grenzen. Das Hauptproblem besteht darin, dass immer nur ein Transonder innerhalb kurzer Zeit an einer Antenne sicher identifiziert werden kann.

Zielsetzung

Mit Hochfrequenz-Transpondern (13,56 MHz), wie sie weit verbreitet in der Logistik eingesetzt werden, besteht dieses Problem nicht. Jedoch treten andere Probleme auf, wie Abschattung der Signale durch die Tiere selbst und relativ große Transponder-Bauformen. Das Ziel der Arbeiten besteht darin, zuerst die technische Leistungsfähigkeit der HF-Systeme im Labor zu ermitteln und anschließend für die Anwesenheitskontrolle von Ferkeln und Legehennen erste Versuchseinrichtungen zu entwickeln und zu testen.

Methode

HF-Transpondern
Auswahl der Transponder
Verschiedene Bauformen von HF-Transpondern (DVBB-N1 und KMAB-C0 von Texas Instruments sowie IN-Tag 300 I-Code SLI von Sokymat) und HF-Antennen (Eigenbau, verschiedene Größen) wurden mit geeigneten Leseeinheiten (LR200, Long Range Reader von Feig) hinsichtlich Erkennungssicherheit unter verschiedenen Bedingungen getestet. Dabei wurde besonders das Verhalten beim Lesen mehrerer bewegter Transponder untersucht, um ähnliche Bedingungen wie bei sich bewegenden Tieren zu schaffen. Dazu wurde ein spezieller Prüfstand entwickelt, der es ermöglicht, Transponder mit einer definierten Geschwindigkeit sowie einem definierten Abstand und Winkel an einer Antenne vorbeizuführen. Die Transponder wurden dazu mit bis zu 6 Halterungen (Abstand zwischen den Halterungen 1 m) auf einen Keilriemen (20 x 6000, DIN 2215) montiert, dessen Geschwindigkeit mit Hilfe eines elektrischen Getriebemotors stufenlos geregelt werden konnte.

Praxiseinsatz
Die individuelle Kennzeichnung der Tiere (Ferkel und Legehennen) wurde mit verschiedenen Anbringungsmöglichkeiten und den genannten Transpondern getestet. Für die Befestigung der Transponder am Tier wurden Heftfäden (Avery Dennison), Flügelmarken (Roxan ID) und Ohrmarken (Allflex) verwendet. Weiterhin sollten die Systeme für den Einsatz unter Praxisbedingungen im Stall vorbereitet und getestet werden. Bisher wurde ein Ferkelfutterstand mit integrierter HF-Antenne und ein Gruppennest mit HF-Antenne entwickelt und getestet. Beim Ferkelfutterstand wurden zwei verschiedene handelsübliche Breifutterautomaten, PreMixer (Euro Feed System GbR) und Lean Machine (Big Dutchman) verwendet, die mit einem speziellen Futtertrog ausgestattet wurden, in den eine run-de HF-Antenne integriert war (Versuche mit Antennendurchmessern von 275 mm und 360 mm). Als Gruppennest wurde ein handelsübliches Gruppennest (Vencomatic) verwendet, bei dem eine rechteckige Antenne (Antennengröße: 90 cm lang, 45 cm breit) über dem Nest angebracht wurde. Mit beiden Systemen sollen alle Ferkel, die am Trog fressen, bzw. alle Hennen, die sich im Gruppennest zur Eiablage aufhalten, simultan erfasst werden.

Ergebnisse

Eigenschaften der Transponder
Die Rahmenbedingungen für HF-Transponder zur Tiererkennung konnten am Transponderprüfstand ermittelt werden. Als wichtigster Parameter wurde die Lesehäufigkeit von sich bewegenden Transpondern untersucht, um damit Eckwerte für den Einsatz von HF-Transpondern beim dynamischen Lesen von Tieren zu ermitteln. Bei einem oder zwei Transpondern pro Halterung lag die Lesehäufigkeit bei ca. 2,33 m/s noch fast bei 100 %, bei drei und mehr Transpondern nur bei rund 90 %. Eine Lesehäufigkeit von knapp 100 % wurde mit drei und mehr Transpondern nur bis ca. 2 m/s erreicht. Bei ca. 2,66 m/s lag die Lesehäufigkeit nahezu unabhängig von der Anzahl der Transponder in der Halterung bei rund 90 %. Unter 70 % Lesehäufigkeit fielen die Kurven für drei und mehr Transponder pro Halterung schon bei weniger als 3 m/s, wohingegen die Kurven für einen oder zwei Transponder pro Halterung erst bei mehr als 3 m/s unter diesen Wert fielen.
Test im Praxiseinsatz bei Ferkeln
Für die Kennzeichnung der Ferkel wurden die genannten Transponder getestet, entweder eingegossen zusammen mit dem Dornstück der Ohrmarken (DVBB-N1) oder eingelegt zwischen Ohrmarke und dem Ohr (Transpondervarianten mit Öse bzw. Loch). Als weniger geeignet erwiesen sich die eingegossenen Transponder, da die Transponder aufgrund der Vergussmasse sehr schwer und groß wurden und dadurch fast nicht mehr mit handelsüblichen Ohrmarkenzangen eingezogen werden konnten. Die Methode mit den eingelegten Transpondern war als sehr gut zu bewerten und hat sich auch für kleinere Ferkel bewährt. Für Legehennen wurden die gelochten Transponder entweder im Nackenbereich mit Heftfäden angeheftet oder ähnlich wie bei den Ferkeln zwischen Flügelmarke und Flügelhaut eingelegt. Die Kennzeichnung mit Heftfäden erwies sich als nicht sehr dauerhaft, nach rund einem halben Jahr war die Hälfte der Transponder verloren. Besser bewährt hat sich die Kennzeichnung mit den Flügelmarken.
Erkennunsgsicherheit
Die Identifizierungssicherheit am Ferkelfutterstand konnte mit mehreren Ferkelgruppen getestet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass abhängig von den Umgebungsbedingungen und der Anzahl der Ferkel am Trog sowie deren Größe zwischen 78 % und 96 % der Ferkel am Trog korrekt identifiziert werden können. Das Gruppennest befindet sich derzeit in der ersten Testphase, weshalb noch keine Ergebnisse verfügbar sind. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass HF-Systeme im Bereich der Tierhaltung zur simultanen Erkennung von mehreren Tieren bei entsprechender Antennenanpassung erfolgreich eingesetzt werden können.
Projektinformation
Projektleiter: Dr. G. Fröhlich, Dr. G. Wendl
Projektbearbeiter: S. Thurner, S. Böck, H. Link
Laufzeit: 04/2006-06/2007
Finanzierung: BMBF
Projektpartner: Uni Göttingen (Vechte), Versuchsstation Thalhausen (TUM)

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