¶ Pedometer
Pedometer sind Bewegungssensoren, die bei Kühen in der Regel am Fuß angebracht sind. Diese Sensoren dokumentieren die Aktivität eines Tieres durch die Erfassung der Schritte, beziehungsweise durch das Messen von Bewegungsimpulsen. In Milchviehbetrieben werden Pedometer vorwiegend eingesetzt, um die Brunst der Tiere zu detektieren [1].
¶ Beschreibung
Tierbezogene Sensoren wie ein Pedometer sind das Fundament des digitalen Herdenmanagements. Aufgrund ihrer Befestigungsposition am Tier sind sie in der Datenaufnahme jedoch eingeschränkter als andere tierbezogene Sensoren wie ein Halsbandsensor oder Pansenbolus. Pedometer können vorwiegend zur Aktivitätsmessung und zur Dokumentation des Laufverhaltens genutzt werden. Hierfür werden die gemessenen Bewegungsimpulse in Bezug auf die Schrittzahl bewertet. Durch die Installation von Induktionsschleifen im Stall kann über ein Pedometer zusätzlich die Position des Tieres erfasst werden. Sind beispielsweise Induktionsschleifen am Futtertisch oder an den Liegeboxen verbaut, kann darüber die Fress-/Liegezeit ermittelt werden. Durch diese gemessenen Parameter dienen Pedometer als Assistenzsysteme, um erkrankte oder brünstige Kühe aufgrund eines abnormalen Tierverhaltens vorzeitig zu erkennen [2]. Bei sich stetig vergrößernden Betrieben und steigender Tierleistung aufgrund des anhaltenden Strukturwandels in der Landwirtschaft, unterstützen die Sensordaten des Pedometers den Landwirt bei der Tierbeobachtung [3].
¶ Aufbau & Funktion
Pedometer bilden erst mit anderen Komponenten ein funktionierendes System: Der Pedometer ist als Fußsensor ein Transponder. Seine Bestandteile sind im Detail der Sensor, Transreceiver, Microcontroller und die Energieversorgung. Der Strom wird in der Regel aktiv mit Hilfe einer Batterie weitergeleitet. Die passive Form ohne eigene Energiequelle wird selten verwendet. Entweder funkt die Leseeinheit/Antenne die Transponder an oder sogenannte Tags schicken autonom Daten an die Antenne. Der Receiver empfängt die Daten, sammelt sie und leitet sie an den Server weiter. Dieser hingegen verarbeitet die Daten und schickt sie an das entsprechende Endgerät (PC, Smartphone o.Ä.), welches dann Grafiken oder Zahlen ausgibt (Abb. 2) [5].
Aus der vom Pedometer erfassten Aktivität werden gleitende Mittelwerte gebildet. Anhand festgelegter Algorithmen wird daraus für jedes Tier dessen normales Bewegungsmuster errechnet. Weicht die aktuell erfasste Aktivität stark vom Normalverhalten des Tieres ab, schaltet das Pedometer-System einen Alarm. Die Alarmmeldung wird je nach System unterschiedlich an den Landwirt weitergegeben. In den meisten Fällen wird eine Nachricht an das Smartphone verschickt und zusätzlich eine tägliche Alarmliste mit allen auffälligen Tieren erstellt. Die Alarmliste kann den Landwirt im Rahmen der täglichen Tierkontrolle unterstützen. Pedometer können anhand der Abweichung vom Aktivitäts-Normalverhalten die Brunst der Kühe detektieren. Die physiologisch gesteigerte Bewegungsintensität in der Vorbrunst wird als Ausreißer des Normalverhaltens erfasst [2].
Neben der Bewegungs- und Brunstdetektion bieten Pedometer die Funktion, Abkalbungen zu erkennen und Warnmeldungen an den Landwirt zu verschicken. Ein Abkalbesensor unterstützt bei der Tierkontrolle und ermöglicht das rechtzeitige Identifizieren von Geburtsproblemen und die unmittelbare Nachsorge von Muttertier und Kalb. Pedometer-Tests auf die Genauigkeit der Abkalbevorhersage zeigen allerdings, dass die Aussagekraft deutlich geringer ist, als die von Sensoren am Schwanz oder im Netzmagen zur Abkalbung [2].
¶ Marktübersicht
Welche Pedometer-Systeme zur Brunst-, Tracking-, Gesundheits- und Futterüberwachung existieren, wurde vom Experimentierfeld Cattlehub dargestellt (Tab. 1) [5]:
Tabelle 1: Pedometer-Systeme [5]:
| Anwendungsbereich | Anbieter |
| Indoor |
AFMILK – AfiAct 2 Boumatic – Heatseeker IceRobotics – CowAlert Lemmer Fullwood – Fullexpert |
| Indoor/Outdoor |
ABS – BreederTagSystem Bayern Genmetik – BayernWatch Itin-Hoch - RumiWatch NEDAP – Smarttag |
¶ Kosten-Nutzen-Analyse
Die Wirtschaftlichkeit der Investition in Aktivitätssensoren wie Pedometer hängt von den betrieblichen Rahmenbedingungen ab [2]. Die Rentabilität einer Brunstüberwachung wird betriebsindividuell insbesondere durch die optische Brunsterkennungsrate und die für die Brunstüberwachung investierte Zeit beurteilt. Investitionsentscheidungen müssen daher betriebsindividuell getroffen werden. Die Modellkalkulation zeigt eine beispielhafte Rentabilitätsanalyse:
- Basisausstattung (Antenne, Software etc.) für drei gängige Systeme: 3000 – 4000 €
- Kosten pro Sensor: 80 -140 €/Stück (Netto)
Modellbetriebe:
- Rasse: Fleckvieh und Holstein (Milchleistung 7000 - 9000 kg bzw. 9000 - 11000 kg)
- Herdengröße: 70 Kühe
- Lohnansatz 10 €/h & 20 €/h
- Ausstattung nur Kühe oder Kühe und Jungvieh
Der Sensor hat trotz einer ähnlichen Erkennungsrate von über 90% im Vergleich mit rein optischer Brunsterkennung den Vorteil, dass er auch bei schwachen Brunstanzeichen, die beispielsweise durch Stressfaktoren wie Hitzestress oder steigender Milchleistung bedingt sind, die Brunst detektiert. Darüber hinaus ist der Zeitaufwand pro detektierte Brunst kleiner als bei der optischen Brunsterkennung. Aufgrund der zusätzlichen Empfehlungen zum optimalen Besamungszeitpunkt können Kosten eingespart und der Besamungserfolg erhöht werden. Über alle berücksichtigten Parameter hat sich gezeigt, dass in dieser Modellkalkulation eine Investition rentabel ist (Tab. 2). Verglichen mit einer Modellkalkulation für eine Herdengröße von 210 Kühen zeigt sich, dass die Nettorendite bei größeren Herdengrößen weiter zunimmt [3].
Neben den ökonomischen Gesichtspunkten bietet ein Aktivitätssensor wie ein Pedometer durch die Arbeitsentlastung zudem eine höhere Attraktivität der Arbeit. Eine verbesserte Brunstdetektion mittels der Unterstützung von Sensoren bringt darüber hinaus eine größere psychische Zufriedenheit, da der Arbeitserfolg vergrößert wird [3].
¶ Fazit
Pedometer dienen als Assistenzsystem dazu, den Tierhalter bei seiner Arbeit zu unterstützen. Durch die Messung der Aktivität jedes Einzeltiers, können kranke, brünstige oder auch abkalbende Tiere vorzeitig erkannt werden. Hierbei ersetzt ein Pedometer jedoch nicht die Arbeit des Landwirts, sondern identifiziert lediglich auffällige Tiere. Die Handlungsentscheidung obliegt weiterhin alleinig dem Tierhalter beziehungsweise dem Tierarzt. Die Einführung eines Pedometer-Systems verändert die Abläufe im Betriebsalltag. Aufgrund dessen benötigt die Installation Einarbeitung, Zeit und Fachwissen. Sobald die Einführung erfolgreich abgeschlossen ist, ermöglicht ein Pedometer-System die Einsparung von Betriebsmitteln, Verbesserung des Tierwohls und Tiergesundheit sowie eine Steigerung der Tierleistung [2].
¶ Quellen
- Begriffe – Pedometer: Experimentierfeld CattleHub
- Digitale Anwendungen für das Herdenmanagement in der Milchviehhaltung: Büscher, W. et al.
- Früherkennung von Erkrankungen bei Kälbern unter Nutzung pedometergestützter Messtechnik: Fröhner et al.
- Mehr Wissen über Wiesen und Weiden – Möglichkeit der Digitalisierung: Stumpe et al.
- Evaluation of activity meters for estrus detection: A stochastic bioeconomic modeling approach. Pfeiffer et al.
¶ weiterführende Quellen
- Verhaltensgenetische Aspekte bei Rindern: Brade, W. & Brade, E.
- Automatisiertes Gesundheitsmonitoringsystem für Milchkühe – RumiWatch: Augsburger et al.
- Früherkennung von Erkrankungen bei Kälbern unter Nutzung pedometergestützter Messtechnik: Fröhner et al.
¶ Autoren*innen
Ruben Soth, Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein (LKSH)