Projekte in den Förderprogrammen des BMEL, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbesserung der Leistungsfähigkeit in der Schweinehaltung durch einen ganzheitlichen Systemansatz (PigSys) - Teilvorhaben 2 |
|---|---|
| Titel (englisch): | Improving pig system performance through a whole system approach |
| Akronym: | PigSys |
| Beschreibung (dt.): | Gegenwärtig ist die Ressourcennutzung in der europäischen Schweinewirtschaft suboptimal, was zu unnötig hohen Emissionen und Verlusten führt. Die Hauptursachen hierfür sind veraltete Gebäudestandards, Regelungssysteme und Stallbewirtschaftungsansätze. Während viele Ansätze entwickelt worden sind, um individuelle Aspekte der Systeme zu verbessern, gibt es bisher keine Lösungsansätze, welche das ganze System umfassen. PigSys verfolgt einen multidisziplinären Ansatz. Über ein Systemmodell von Massen- und Energiebilanzen, einer entsprechenden Software sowie neuartige Gebäuderegelungssysteme wird die Systemeffizienz nachhaltig gesteigert. Damit werden alle Aspekte nachhaltiger, gesellschaftlich akzeptierbarer und wirtschaftlich lohnender Schweinehaltungssysteme angemessen reflektiert. Die geographische und klimatische Ausgewogenheit des Konsortiums, das aus Partnern unterschiedlichen europäischen Regionen besteht, wird die Relevanz des Projektes für die ganze EU und darüber hinaus sichergestellt. PigSys besteht aus insgesamt acht Arbeitspaketen (AP), welche eng miteinander verzahnt sind. AP1 beinhaltet die Analyse historischer Daten, das Entscheidungsunterstützungswerkzeug und die zentrale Datenbank. AP2 wird existierende Modellierungswerkzeuge zusammenführen und weiter entwickeln und darauf aufbauend ein Systemmodell liefern. Die Datenakquise zur Unterstützung der Modellentwicklung und die Feldtests des Entscheidungsunterstützungstools sowie des Warn- und Regelungssystems werden in AP3 durchgeführt. Die auf dem Tierverhalten aufbauenden Mess- und Regelungssysteme werden im AP4 entwickelt. AP 5 wird detaillierte Informationen über den gegenwärtigen Zustand bezüglich Emissionen und Verluste liefern. AP6 wird, in Zusammenarbeit mit AP2, die Gesamtpotentialanalyse der erzielbaren ökologischen und ökonomischen Leistungsfähigkeitssteigerungen der Projektergebnisse liefern. AP7 dient der Systemevaluierung. Die Koordination und das Projektmanagement werden in AP8 durchgeführt. |
| Beschreibung (engl.): | Current EU pig production has suboptimal resource utilisation, resulting in unnecessarily high emissions and wastes. This has much to do with outdated building standards, control systems and barn management approaches. Whilst there are many approaches for the improvement of individual aspects of the system, none provide effective whole system consideration. PigSys will address these issues by the adoption of a multi-disciplinary, system level approach. A system model of mass and energy flows and Decision Support System, as well as novel building climate control systems, will be developed to underpin a sustainable improvement in system performance. The project will ensure that all aspects relevant for the development of sustainable, socially acceptable and economically viable pig production systems are adequately addressed. The geographical and climatic balance, with partners from different European regions will ensure the relevance of the project across the EU and beyond. PigSys is divided into 8 WPs associated between the individual WPs. The work conducted in WP1 builds the core of the project, as it will deliver the analysis of historical data, the DSS platform and the central data base. WP2 will merge and further develop existing modelling tools to provide a whole system model. Data acquisition to support model development and field tests of the DSS and warning / control system will be carried out in WP3. In WP 4 animal-imaging-based measurement and control systems will be developed. WP5 will deliver in-depth information on the current situation regarding emissions and waste . WP6, linking to WP2, will deliver the overall analysis of the environmental and economic performance improvements achievable through the project outcomes. Dissemination activities (WP7) will cover all lessons learned from the data mining and system evaluation. The project coordination and management will be carried out in WP8. |
| Ergebnis (dt.): | Projektzusammenfassung FKZ 28 1 7ERA0 8D Das PigSys-Projekt befasst sich mit den Herausforderungen, Lösungen für eine zukünftige nachhaltige Schweineproduktion zu schaffen. Es wurde eine Data-Warehouse-Plattform entwickelt, die als Verknüpfungspunkt zwischen Farm-Hardware-Systemen und Endanwendern in der Landwirtschaft fungiert. Diese kann als Datenerfassungs- und Analysesystem mit Decision Support Systems-Modellen verwendet werden, um realistische Szenarien zu simulieren und fundierte Entscheidungen zu unterstützen. Sie kann im Planungsprozess für neue Farmen verwendet werden und erleichtert den Umweltschutz und die soziale Akzeptanz. Ein dynamisches Modell (Thermipig) wurde durch die Kombination eines Schweinewachstums- und eines Bioklimamodells entwickelt. Es ermöglicht die Simulation der Wärmebilanz eines Mastabteils unter verschiedenen klimatischen Bedingungen, abhängig von Raumeigenschaften wie Isolierung, Einstellungen der Klimaboxen, Schweinemanagement (Typ, Körpergewicht,...) und Fütterungsstrategie (Futtermenge, Inhaltsstoffe,...). Basierend auf einer multikriteriellen Bewertung der Faktoren, welche die tierische Leistung beeinflussen (Wachstum, Umwelteinfluss, Futter, ...), kann das Modell verwendet werden, um die Entscheidungen der Landwirte in Bezug auf das Management oder den Geräteeinsatz zu optimieren. Die Anwendungsprogrammierschnittstelle und ein Data Warehouse machen die Web-Simulationen für die Endanwender zugänglich. Ein auf künstlicher Intelligenz basierendes Überwachungssystem wurde entwickelt und für verschiedene Betriebsbedingungen getestet. Die Parameter „Stehen", sowie „sternales oder laterales Liegen" und „Aktivität" der Schweine wurden mit einer durchschnittlichen Genauigkeit (mAP) von >0,93 erkannt. Das entwickelte System wurde auf einen Raspberry Pi übertragen. Es wurden niedrige Bilder pro Sekunde (fps) für das beste Modell erfasst (-2 fps). Die Sensordaten des Raumklimas (NH3, CO2, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit) von Sensoren, die an verschiedenen Stellen im Raum installiert waren, wurden mit der Bootstrap-Forest-Analysemethode analysiert und eine Sensordatenfusion durchgeführt, um die beste Kombination und Wechselwirkung der Sensordaten zu finden. Es wurde festgestellt, dass die NH3- und CO2-Konzentrationen unstetig sind und eine schwankende räumlich-zeitliche Verteilung bei unterschiedlichen Außenklimabedingungen (Jahreszeiten) aufweisen können, was die Wirkung der bestehenden Regelungsmodelle im Betriebe begrenzt. Die tägliche Zunahme der Schweine kann vom NH3-Gehalt in den einzelnen Buchten beeinflusst werden. Die Kühlung der Schweine mit Duschen über dem Spaltenboden sowie die Erhöhung der Luftgeschwindigkeit im Liegebereich der Schweine waren kosteneffiziente Optionen zur Minderung von Ammoniakemissionen und Hitzestress. Das Duschen schnitt insgesamt besser ab, sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht. Es wurden Modelle entwickelt, um die Kompromisse zwischen den ökologischen und bioökonomischen Auswirkungen verschiedener Strategien für die Schweinehaltung und das Güllemanagement zu bewerten. Eine reduzierte Ammoniakemission und eine verbesserte Hygiene sind entscheidend für den Umweltschutz, die soziale Akzeptanz und schaffen eine verbesserte wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit. Die Projekt-Website mit den Verbreitungsaktivitäten wird regelmäßig aktualisiert und ist öffentlich zugänglich (http://pigsys.eu/). |
| Ergebnis (engl.): | Project Summary FKZ 2817ERA08D The PigSys project addresses challenges of creating solutions for a future sustainable pig production. A data warehouse platform was developed to act as a linkage point between farm hardware systems and end-user farmers. This can be used as a data collection and analysis system, with Decision Support Systems models to simulate realistic scenarios and support informed decisions and can be used in the planning-process for new farms, facilitating environmental protection and social acceptability. A dynamic model (Thermipig) was developed by combining a pig growth and a bioclimatic model. It allows simulation of the thermal balance of a fattening room in different climatic conditions, depending on room characteristics such as insulation, climate control box settings, pig management (type, body weight,...) and feeding strategy (feeding level, ingredients,...). Based on a multi-criteria assessment of pig performance (growth, environmental impact, margin over feed,...), the model can be used to optimize the farmers' decisions in terms of management or equipment use. The application programming interface and a data warehouse make web simulations accessible to end-users. An artificial intelligence-based monitoring system was developed and tested for different farm conditions. Pigs standing, lying in sternal or lateral postures, along with their activity were scored with mean average precision (mAP) of >0.93. The developed system was transferred to a Raspberry Pi. Lower frame per second (fps) for the best model was acquired (-2 fps). Room climate sensor data (NH3, CO2, temperature, humidity, air velocity) from sensors installed in different locations in the room were analysed using the Bootstrap Forest analysis method and sensor data fusion was carried out to find the best combination and interactions of sensor data. It was found that NH3 and CO2 concentrations are very unsteady and have fluctuating spatio-temporal distribution in different outdoor climate conditions (seasons), making the use of developed control models in the physical control system of the farm impractical. Pig weight gain directly correlated to NH3 levels in the individual pens.Reduced ammonia emission and improved hygiene are crucial for environment protection and social acceptability, creating improved economic competitiveness. Pig cooling with showers over the slatted area, as well as increasing air velocity at pig lying area, were cost-effective options for mitigation of ammonia emissions and heat stress. Showers performed better overall, both from an environmental and economic perspective. Models to assess the trade-offs between environmental and bio-economic impacts of different strategies for pig housing and manure management were developed. Project website along with dissemination activities is regularly updated and available publicly (http://pigsys.eu/). |
| Laufzeit: | Beginn: 01.09.2017 / Ende: 31.12.2020 |
| Ausf. Einrichtung: | Universität Kassel - Fachbereich 11 Ökologische Agrarwissenschaften - Fachgebiet Agrartechnik, Witzenhausen |
| Themenfelder: | Tierhaltung, animal husbandry |
| Förderprogramme: | EU-Forschung |
| Schlagworte: | Nachhaltigkeit, sustainability, Emissionen, emissions, Haltungsverfahren/Haltungstechnik, husbandry techniques, Energie, energy, Energie, energy, Schweine, pigs, Evaluation, evaluation, Nährstoffe, nutrients, Prognose, forecast |
| Stichpunkte: | SusAn (Cofunded Call) |
| Förderkennzeichen: | 2817ERA08D |
| Dokument zum Download: | 2817ERA08D_Abschlussbericht PigSys.pdf (187,5 KB) 2817ERA08D_Steckbrief PigSys.pdf (188,2 KB) 2817ERA08D_Kurzfassungen (de-en) PigSys.pdf (617,1 KB) |
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