夏季放牧期間が終了しました その4

2020年12月21日
by ノルドマルク

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夏季放牧は雪が遅い地域では11月下旬まで行われます。「うしみる」納品や実証実験を重ねるうちに、課題や追加すべき機能も徐々に見えてきました。

まず脱柵検知機能ですが、上空が遮蔽された場所での「位置情報データの飛び」の問題があります。牛たちは雷雨の時など木の下などで雨風をしのぎます。「うしみる首輪」はGPS/GLONASSなど、さまざまな仰角/方位角から十分な個数の衛星からのデータを取得することにより安定した精度の位置情報を取得することができます。極端に上空が遮蔽された場所にいる牛の位置情報が瞬間的に飛んでしまい、ジオフェンスを超え誤アラートにつながったことがありました。衛星の幾何学的配置により不良データを採用しない方法もありますが十分とは言えません。送信間隔内に牛の速度で到達できないような位置情報はソフトで採用しないようにするという方法もありますが、今冬の課題としています。

ひと夏、GPS発信機のバッテリーを持続させるために、「うしみる首輪」は20分毎にデータを送信していますが、データ送信直後に牛が脱柵すると、次のデータが送信されるまでアラートは送信されません。これについてはソーラー方式首輪で送信間隔を短くする方法がありますが、その地域の日射量により送信間隔は慎重に決定する必要があります。またタブレットと携行できるようなゲートウェイを背負い、牛を追跡するというのも有効だと考えています。

放牧牛で発情を検知するシステムは国内ではあまり見かけません。やはり広い牧場では通信の問題大きいようです。現状「うしみる」には発情検知の機能はありませんが、徐々に機能を充実させようと考えています。

 

牛は発情期がちかくなると反芻や行動に変化が現れます。たとえば発情直前には活動量が大きくなるなどです。牛のデータを分析するために、首などに加速度センサーを付け、牛の行動をビデオ撮りして立つ、座る、横臥などのアクションを定義しようと考えました。牧場でこれをやると牛が人間に興味をもち次々に集まってきます。継続してターゲットの牛を、寄ってくる牛群を避けながらカメラで追い続けるのも容易ではありません。現在はある程度の広さがある牛舎内やパドックで加速度センサーを牛につけ、複数のビデオカメラで牛の動きを追い、加速度センサーの値と比較して分析を行っています。機能を実装するにあたっては、個々の牛の平均活動量、もしくは同じ牛群の平均活動量との乖離から発情判定行うような製品が欧米では普及しているようです。弊社では引き続き牛の動きを分析し、発情検知機能を「うしみる」に実装したいと考えています。

様々な牧場での実証実験、納品から多くのことを学ばせていただいた夏季放牧期間でした。2021年度に入りましたら、弊社は入牧時より実証実験に参加される公共牧場を募集開始いたします。

 

 

 

 

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夏季放牧期間が終了しました その3

 

2020年12月4日
by ノルドマルク

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「うしみる」採用のお客様が導入にあたり最も期待されるのは脱柵検知機能です。放牧牛が脱柵する理由はさまざまで、以下のような原因をお聞きします。

 

・放牧地に慣れていない入牧直後の不安定な時期
・牧草が不足し牧柵外へ餌を求める時期
・雷など突発的な事由による瞬間的な行動
・牛が牧柵付近で密集し牧柵外へ押し出された

 

「うしみる」運用前に「このエリアから出たらアラートを送る」という設定を有効にするために、地図上にジオフェンスを設定します。これにより脱柵アラートを受信することができます。
しかしここでも電池の問題があります。夏季放牧期間中6カ月間連続動作するために、データ送信間隔は20分と設定しています。万が一、位置情報送信の1分後に牛が脱柵した場合は、19分後にしかアラートは送信しません。牛の速度X19分間で牛が到達するような範囲を捜索することになります。もちろん柵外でも「うしみる首輪」がゲートウェイに位置情報を送信するようなLoRa通信圏内に牛がとどまっている場合は、牛の現在地をほぼ正確に把握することができます。

脱柵は近隣の住民に不安を抱かせたり、車両を止めてしまったりといった実際に迷惑をかけてしまうようなケースにもつながりかねません。牧場作業員の方たちは毎日柵の破損がないかチェックされています。それでも嵐や大雨、雷がなる夜などは「牛たちはどうしているのか・・・」と気にされているようです。「うしみる」を導入された牧場、実証実験に参加された牧場からは、「悪天候時でも牛群の場所などを自宅からでも確認することができ安心できるようになった」というお言葉をいただくことが多いです。

 

その4に続く

 

夏季放牧期間が終了しました その2

2020年11月20日
by ノルドマルク

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ゲートウェイ設置場所は3G/4G圏内、もしくは固定回線が敷設されている電源の取れる場所に設置します。できるだけ高い、牛までの視通線が可能な限り確保できるような場所を選びます。山間部の起伏の激しい環境では通信が確保できないことが多々あります。

ゲートウェイ設置計画にあたっては通信距離の他にゲートウェイのチャンネル数、うしみる首輪をつけた牛の頭数、データ送信間隔とデータ欠損率の関係を考慮します。「ゲートウェイなど設置せずに3G/4G回線で直接うしみる首輪からデータを送ったらよいのでは?」とよく言われますが、バッテリー持続時間とカバーエリアの関係から難しいと言わざるを得ません。現状3G/4Gトラッカーで再充電することなく半年間夏季放牧を行えるようなトラッカーを製造するとなると、バッテリーが大きくなり過ぎて、牛の行動に支障をきたします。また北海道の放牧地の多くが3G/4Gで牧区のすべてをカバーしてはおりません。それどころかゲートウェイでさえも、広大な牧場の中で何とか3G/4G通信が可能な「スポット」を見つけ出した・・・というようなこともよくあります。そのような場所は電源が取れない場所がほとんどです。通信のみ確保でき電源が取れないようなゲートウェイ設置場所のために、ソーラーパネル給電装置を開発し、この夏実験を続けました。良好な実証実験結果を得ることができました。

 

 

データ欠損率を考慮する以外に、夏季放牧期間中(6カ月間)うしみる首輪が動作し続けるかという点も考えなければなりません。うしみる首輪は現状電池式もソーラーパネル式も20分間隔でデータを送信する設定にしています。(加速度センサーをトリガーとして通信を行う)モーションモード採用で牛が静止している間はデータを送信しないような設定も可能です。

ソーラーパネル式ではいちじるしい天候不順が続いた場合、ソーラーパネルからの給電が徐々に追いつかなくなり電源が切れる可能性があります。ソフトウェア上でうしみる首輪のバッテリー残量を確認することが可能ですが、先述の通り牛は広大な草地に放牧されています。バッテリー残量が低下したからと言ってすぐに対処できるわけではありません。ソーラーパネル式では電源が切れた場合にも、日射量が徐々に回復しバッテリー残量を確保次第再起動します。しかし悪天候が続き完全に放電してしまった場合においては、首輪を取り外してチャージャーを使用して再充電するというような作業が発生する可能性もあります。その点電池式はサイズが大きいですが、天候にあまり影響を受けないハードウェアであると言えます。

 

フィット感確認のためにソーラー式首輪を試着した牛

 

放牧牛監視システムでは様々な下調べを行って、「もれ」や「見過ごしている点」がないかを細かくチェックして、その牧場に合致したシステムとなるようにデザインしていくことが最重要です。

 

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夏季放牧期間が終了しました その1

2020年11月12日
by ノルドマルク

 

北海道では毎年5月中旬から10月中旬くらいまで市町村公共牧場で夏季放牧がおこなわれます。弊社は本年、「うしみる」の納品以外に北海道東部3か所、北海道北部1か所の牧場で実証実験を行いました。

 

放牧牛関係のビジネスに本格的に関わり2年になりますが、改めてこのマーケットにおいて勉強しなければならないことが多々あると感じています。まず首輪の取付けですが、納品の場合にはそれぞれの畜産農家から牛が預託される入牧時に首輪を取付けます。牛は一頭ずつシュートに入ってもらい、慣れている作業員の方がシュートに誘導するのですが、それも簡単ではありません。シュートに入った後、牛の可動範囲を制限しつつ首輪を取付けるわけですが、それでも抵抗する牛のパワーは強力で、取付作業にもかなりの時間を要します。入牧した牛が広大な牧草地に放たれ、万一首輪の不具合で再回収/再取付けが必要になった場合は、作業員の方々に大変な迷惑をかけることになってしまいます。取付作業をお手伝いしてみて、机上ではわからない多くの課題に気づくことができました。

うしみる首輪のマテリアルにも牧場の方たちからアドバイスをいただき改善をはかってきました。とっさに頭に浮かぶのは耐久性ということですが、作業の方から思わぬことを指摘されました。牛は大変臆病なので、取付時に牛が驚くような音をたてない首輪である必要があるということでした。面ファスナー、ピンバックル、リングバックルなどを試しました。

 

首輪には電池式とソーラー式があり、ソーラー式は来年度リリースではありますが、牛に取り付け装着感の実験(それも容易ではない)を行いました。ソーラーですので端末部が首の下に降りてくるようでは十分な日射が得られません。電池式は仮に牛の首下に端末が来ても、GPS信号受信、LoRa通信に大きな支障がないことを実証実験で確認しました。

 

 

放牧牛トラッキングシステムの難しさは、システム自体がセンサーによるデータの取得、データの送信、データの表示から成り立っている点にあります。牛舎飼いのように牛がかたまって飼育されているようなケースにおいては、通信の問題はあまり発生しないと思います。北海道の牧場においては比較的面積が広く、LoRaゲートウェイをどの辺に何台設置し、各牛との通信を確保するかが大きなポイントとなります。公共牧場専用のネットワークを構築することになりますが、信号調査が欠かせません。通常は人海戦術で行いますが、牛に首輪をつけてしまって、牛に調査させるという手もあります。ただし先述の通り、「一度取付けた首輪は簡単には回収できない」という原則があります。

GPS/GLONASSによる位置情報取得状況についても現地調査がかかせません。天空が開けておらず、木々に覆われているような状況で位置情報が飛んでしまわないか確認する必要があります。「うしみる」を脱柵対策に購入・購入検討される方も多いのですが、位置情報が大きく飛んでしまうと脱柵アラートを間違えて送信してしまう可能性があります。「うしみる」運用前に「ここから出たらアラートを送る」という設定を有効にするために、地図上にジオフェンスを設定します。通常は牧区の柵に沿って少し余裕をもって多角形を描くことになります。位置情報が大きく飛んでしまうような遮閉地があるかなども調査が必要です。

 

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