Diseño y desarrollo de un podómetro detector de celo para monitoreo de ganado bovino

Abstract

El presente trabajo describe el diseño y desarrollo de un Podómetro detector de celo para monitoreo de ganado bovino, teniendo como principio fundamental el hecho de que un ejemplar bovino incrementa su actividad física cuando se encuentra en estado de celo, patrón que permite definir el momento correcto para ejecutar inseminación artificial. Como elementos del dispositivo, se utilizaron un acelerómetro digital, un microcontrolador y un transceiver, todos de ultra bajo consumo, juntos como sistema registran la cantidad de pasos dados utilizando un algoritmo de detección de pasos por umbral dinámico. Posteriormente, se envían dichos registros hacia un módulo receptor, el cual los retransmite hacia una PC, donde una interfaz gráfica nos permite observar las señales obtenidas en tiempo real. Así mismo, se recurrieron a técnicas de programación y diseño de hardware orientado al bajo consumo para obtener la máxima autonomía posible. El prototipo desarrollado fue aplicado sobre un ejemplar vacuno en una ganadería local, lográndose recolectar datos sobre su aceleración y frecuencia al andar, determinándose que se ejerce no menos de 1 g, y en algunos casos hasta casi 5 g de aceleración al caminar (2.72 g en promedio), ello con una frecuencia aproximada de 0.55 Hz, dichos parámetros son de gran utilidad para retroalimentar el algoritmo de detección de pasos desarrollado. Se utilizó además software de edición de video para tener un mejor entendimiento de las señales de aceleración obtenidas en el estudio de campo y de esta manera, encontrar los patrones asociados a dicho movimiento.

The present study describes the design and deployment of a heat detector pedometer for dairy cattle monitoring, it has as main principle, the fact that a cow increases its physical activity when it is in heat state, pattern that allows defining the right moment to perform artificial insemination. As prototype elements, an accelerometer, microcontroller and a transceiver have been used, all of them ultra-low power consumption devices, which together as a system, and using a dynamic threshold step detection algorithm, registers the amount of steps a cow performs. Then, these registers are transmitted to a reception module, which is connected to a PC, where a graphical unit interface allows us to watch in real time the obtained signals. In addition, low-power software and hardware techniques have been used in order to get the maximum possible battery autonomy. The developed prototype has been applied to a bovine cattle specimen in a local livestock, obtaining walking acceleration and frequency data. We have determined that cows do not use less than 1 g and in some cases almost 5 g of acceleration (2.72 g on average) while walking, it with a frequency of 0.55 Hz approximately. These parameters are useful in order to make a feedback to our developed algorithm. Video editing software also has been used, it allowed studying more in deep, the acceleration waves obtained in the field study, and as a consequence, find patterns related to this kind of movement.