¶ Transponder
Transponder sind das elektronische Pendant zur Ohrmarke. Durch radio-frequency identification (RFID) können Daten wie die Tiernummer mittels elektromagnetischer Wellen kontaktlos und automatisiert übertragen werden.
¶ Beschreibung
Transpondersysteme finden in der Landwirtschaft vornehmlich in der Tierhaltung zur Tieridentifikation Anwendung. Während die analoge Ohrmarke im Rahmen der Viehverkehrsverordnung zur Tierkennzeichnung dient, bietet das elektronische Gegenstück dank maschineller Verarbeitungsmöglichkeiten weitergehende Anwendungen. Dementsprechend werden Transponder beispielsweise zur automatisierten Tieridentifikation an Futterabrufstationen, Selektionstoren oder auch an Melkrobotern eingesetzt [1]. Neben der Tierhaltung wird die RFID-Technologie in der Landwirtschaft beispielsweise auch von Baumschulen genutzt, um die Herkunft und Sortenechtheit besonderer Gewächse mittels Chipimplantat unter der Rinde langfristig nachvollziehen zu können [2].
¶ Aufbau und Funktionsweise
Die Hauptbestandteile eines RFID-Systems sind das Lesegerät mit Kopplungseinheit und die RFID-Transponder. Hierbei fungiert der Transponder als eigentlicher Informationsträger, auf dem beispielsweise die Tiernummer gespeichert ist [4]. In der Nutztierhaltung werden die Transponder für gewöhnlich in Form einer Ohrmarke am Tier befestigt. Bei Pferden, Klein- und Zootieren sind Injektate üblich, die unter die Haut injiziert werden. In der Nutztierhaltung macht diese Transponderform keinen beachtlichen Anteil aus, da die Injektate den Schlachtprozess für eine Entnahme stören [1]. In der Regel handelt es sich bei den eingesetzten RFID-Systemen um eine passive Technologie [4]. Das heißt, die am Tier befestigten Transponder besitzen keine eigene Energiequelle. Dies hat den Vorteil, dass die Transponder durch die Einsparung einer Batterie, in ihrer Bauform leichter und kompakter sind. Darüber hinaus besitzen die passiven Transponder theoretisch eine unbegrenzte Nutzungsdauer und sind wartungsarm, da der Batterieladestand im Vergleich zu einem aktiven System nicht erschöpft sein kann. Beide Aspekte tragen dazu bei, dass die Herstellungskosten pro Transponder ebenso niedriger sind als bei aktiven Systemen mit einer eigenen Batterieversorgung [2].
Damit die Transponder trotz fehlender eigener Energieversorgung Daten übermitteln können, müssen diese extern durch das Lesegerät mit Energie gespeist werden. Hierfür erzeugt das Lesegerät ein elektromagnetisches Wechselfeld. Neben der hierüber hergestellten Energieversorgung werden die Kommandos des Lesegeräts (z.B. Tiernummer auslesen) codiert über das elektromagnetische Wechselfeld moduliert [4]. Der Transponder verändert wiederum das empfangene Signal des Lesegeräts, sodass ein verändertes Rücksignal entsteht, dass das Lesergerät über die Kopplungseinheit detektieren kann [2]. Das Lesegerät ist entweder über eine serielle Schnittstelle oder Netzwerkverbindung mit dem Jobrechner verbunden, der die Kommandos für das Lesegerät erstellt und die vom Lesegerät empfangenen Daten verarbeitet [4].
¶ Sendefrequenz
RFID-Systeme unterscheiden sich abhängig von ihrer Sendefrequenz. Hierbei lassen sich die Systeme in drei Hauptfrequenzen einteilen [4].
| RFID- Frequenzbänder | Sendefrequenzen |
| Low frequency (LF) | 100 - 135 kHz |
| High frequency (HF) | 13,56 MHz |
| Ultra-high frequency (UHF) | 886 MHz |
Innerhalb der Landwirtschaft ist der Einsatz der LF-Systeme am verbreitetsten. Das Senden im niedrigen Frequenzbereich bietet den Vorteil, dass die Signalabschirmung durch Tierkörper oder Flüssigkeiten nur sehr gering ist. Gleichermaßen wird das Signal nicht stark durch im Stall verbaute Metalleinrichtungen reflektiert. Dadurch ergibt sich eine hohe Lesesicherheit [5]. Ein großer Nachteil des Sendens im niedrigen Frequenzbereich ist dagegen, dass der Abstand zwischen dem Transponder und dem Lesegerät unter einem Meter liegen muss, um dem Transponder ausreichend Energie zu übertragen [4]. Darüber hinaus gelangt das LF-System bei Tierkollisionen an seine Grenzen, da über die niedrige Sendefrequenz nur ein Transponder zurzeit ausgelesen werden kann [5]. Folglich ist eine Anwendung beispielsweise zur Tieridentifikation in Futterabrufstationen sehr gut über LF-Systeme realisierbar, da dort die Transponderposition sehr fest steht und nur ein Tier zurzeit in der Station frisst. Eine Anwendung zur Tierlokalisation ist dagegen aufgrund der Lesereichweite und des fehlenden Anti-Kollisionssystem über LF nicht sicher möglich [6].
Um diesen Problemen zu begegnen, werden UHF-Systeme zunehmend eingesetzt. Bei der ultra-hohen Sendefrequenz können problemlos mehrere Transponder simultan von einem Lesegerät erfasst werden [5]. Darüber hinaus liegt die Lesereichweite von UHF bei drei bis fünf Metern. Die positiven Effekte des LF-Systems zeigen sich dagegen als negative Aspekte des UHF-Systems. Dementsprechend wird die 886 MHz Sendefrequenz stark von anderen Tieren oder Flüssigkeiten im Stall absorbiert und wiederum durch metallische Haltungseinrichtungen reflektiert [4].
¶ Anwendungsbereich
Hier folgen passende Praxisbeispiele von FARMPRAXIS.
¶ Anwendungsbeispiel
Ein praktischer Anwendungsfall ist die Abruffütterung bei Sauen (das Verfahren lässt sich auf die Kraftfutterautomaten im Rinderbereich übertragen). Hierbei tragen die Sauen einen passiven Transponder als Ohrmarke. Nach dem Betreten der Futterstation, wird der Transponder vom Lesegerät mit Energie versorgt und die Sauennummer abgefragt. Die Nummer wird vom Lesegerät an den Jobrechner der Futterstation weitergeleitet. Sollte ein Futteranspruch für die Sau vorliegen, wird die einzeltierspezifische Futtermenge ausdosiert. Um die Anwesenheit der Sau innerhalb der Futterstation zu prüfen, wird in regelmäßigen Abständen die Sauennummer erneut ausgelesen. Sollte das Lesegerät keinen Transponder mehr erreichen können, befindet sich die Sau nicht mehr in der Station und die Zugangstür kann für die nächste Sau geöffnet werden [6].
¶ Quellen
- Digitale Anwendungen für das Herdenmanagement in der Milchviehhaltung: DLG-Merkblatt 466
- Übersicht: Passive RFID-Technik in der Landwirtschaft: U. Steinmeier et al.
- Simultanerfassung von Mastschweinen mit RFID-Technologie: T. Stekeler
- Einführung in die RFID-Technologie: M. Lampe; C. Flörkemeier
- Anwendung von Hochfrequenz-Transpondern zur Tieridentifikation: G. Fröhlich et al.
- Untersuchungen zu Fressreihenfolgen an Abrufstationen für Sauen und deren Nutzung für ein Gesundheitsmonitoring: B. Hinrichs
- Fütterungstechnik für tragende Sauen in der Gruppenhaltung: DLG-Merkblatt 440
¶ weiterführende Quellen
- Elektronische Tierkennzeichnungssysteme auf Basis ultrahochfrequenter Radio-Frequenz-Identifikation (UTE 1)
- Ultrahochfrequente Tiererkennung 2 – Elektronische Kennzeichnung, Überwachung und Management von Schweinen mit UHF-RFID (UTE 2)
¶ Autoren*innen
Ruben Soth, Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein (LKSH)