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Start<br />
Elektronische e t o sc e Tieridentifizierung<br />
e de t e u g<br />
- Schlüssel für die Zukunft der Präzisionslandwirtschaft<br />
Dr. Georg Wendl<br />
IInstitut tit t für fü Landtechnik L dt h ik und d Ti Tierhaltung h lt<br />
Bayer. Landesanstalt für Landwirtschaft<br />
Freising - Grub<br />
Fachtagung Bau und Technik<br />
El Elektronische kt i h Kennzeichnung K i h in i der d Nutztierhaltung<br />
N t ti h lt<br />
25. März 20<strong>09</strong> in Köllitsch<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-1
Überblick<br />
Einleitung<br />
Definition von Precision Livestock Farming<br />
Vorstellung der RFID-Technologie<br />
Anforderungen<br />
Systemaufbau und Wahl der Frequenzen<br />
ISO Standards für Tierkennzeichnung<br />
Transponderformen und deren Bewertung<br />
Einsatzbereiche der elektronischen Tierkennzeichnung<br />
Prozesssteuerung<br />
Offizielle Tierkennzeichnung<br />
Weiterentwicklungen<br />
Zusammenfassung<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-2
Einleitung<br />
RFID-Technik (Radio Frequency IDentification) gilt als<br />
Basis- und Zukunftstechnologie in der Wirtschaft<br />
(Logistik, industrielle Fertigung, Zugangskontrolle,<br />
Rückverfolgung) g g)<br />
zukünftig großes Marktpotenzial erwartet und schnell<br />
wachsender Markt Ersatz des Barcodes<br />
Transponderanwendung bei Tieren vor über 30<br />
Jahren erfolgt, g, kennzeichnet den Einstieg gder<br />
Elektronik in der Tierhaltung<br />
Transponder p ist das „GPS“ „ der Tierhaltungg<br />
Grundvoraussetzung für Verfahren des<br />
Precision Livestock Farming<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-3
Strategie von Precision Livestock Farming<br />
Ziele:<br />
möglichst tierindividuelle Steuerung, Regelung<br />
und Überwachung des Produktionsprozesses zur<br />
St Steigerung i d der<br />
Kosteneffizienz und Ressourceneffizienz<br />
Ab Arbeitsproduktivität<br />
it d ktiität Produktqualität und des<br />
Ti Tier- und d UUmweltschutzes l h u. a.<br />
umfassende Systemoptimierung der<br />
Produktionsverfahren in der Nutztierhaltung unter<br />
Nutzung moderner mechatronischer Systeme<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-4
Systemaufbau von Precision Farming Lösungen<br />
Ökonomie<br />
Verbraucherwünsche<br />
Gesetzgeber<br />
Elektron<br />
Mensch<br />
(Betriebsführung)<br />
Prozesssteuerung<br />
Üb Überwachung h<br />
Steuerung<br />
Regelung<br />
Elektrikk<br />
Ökologie<br />
Tiergerechtheit<br />
ik Mechatronisches SystemTierschutz<br />
MMechanik h ik<br />
Arbeits-<br />
bedingungen<br />
Rückverfolg-<br />
barkeit Sensoren Aktoren<br />
Sensoren DDokumentation k t ti<br />
Input<br />
(Futter,<br />
Haltung,...) g )<br />
Produktionsprozess p<br />
Output<br />
(Milch,Fleisch,<br />
Eier,...)<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-5
Precision Farming in der Milchviehhaltung<br />
Betriebs- und<br />
Herdenmanagement<br />
Managementebene<br />
Prozessebene<br />
Elektronische Tiererkennung<br />
Anbindung an überbetriebliche<br />
Organisationen<br />
( (z.B. B HIT HIT; LKV) über üb Internet I t t<br />
Füttern Melken Tierüberwachung<br />
Prozessrechner<br />
Kraftfutter<br />
Grundfutter<br />
Fresszeit<br />
Fressfrequenz<br />
Wiegetrog<br />
Prozessrechner<br />
Milchmenge<br />
Melkverhalten<br />
Milchqualität<br />
Eutergesundheit<br />
Roboterarm<br />
Automatisches Melksystem<br />
Waage<br />
Prozessrechner<br />
Tierverhalten<br />
Brunst<br />
Gewicht<br />
Gesundheit<br />
Antenne<br />
Aktivitätsmessung<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-6
Anforderungen<br />
an elektronische Tiererkennung<br />
Auslesung: schnell, sicher, berührungslos und automatisch<br />
möglichst g ohne Sichtkontakt zwischen Transponder p und Antenne<br />
fälschungssicher und dauerhaft mit geringen Verlusten<br />
kostengünstig und robust<br />
ausreichende Lesereichweite<br />
tierverträglich<br />
leicht und schnell zu applizieren<br />
leicht zu entfernen (im Schlachthof) und keine Beeinträchtigung<br />
von verzehrsfähigem Fleisch (Rückstandsfreiheit)<br />
innerbetriebliche und außerbetriebliche Verwendung (in<br />
PProzesstechnik, t h ik in i Zucht- Z ht und d EErzeugerorganisationen, i ti i im HHandel d l<br />
und Schlachthof, in Verwaltung und Kontrolle)<br />
durchgängige, g g g , dauerhafte und fälschungssichere g<br />
Kenn-<br />
zeichnung von Geburt bis zum Schlachthof; einsetzbar für<br />
Produktion, Qualitätssicherung, Rückverfolgung und<br />
Seuchenkontrolle<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-7
Aufbau der RFID-Technologie<br />
serielle Schnittstelle<br />
zum<br />
Management-<br />
CComputer t<br />
externe<br />
Stromversorgung<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-8
RFID-Systeme<br />
(Frequenzen ( q u. typische yp Anwendungen) g )<br />
Bezeichnung Frequenz<br />
technische<br />
Beschrän- Beschränkungen<br />
Niederfrequenzsysteme<br />
(LF -Systeme)<br />
HHochfrequenz hf<br />
systeme<br />
(HF-Systeme)<br />
Ultrahochfrequenzbereich<br />
(UHF-Systeme)<br />
125 kHz<br />
bis ca ca.<br />
134 kHz<br />
80 cm<br />
13,56 MHz<br />
860 MHz<br />
bzw.<br />
930 MHz<br />
Mikrowellen- 2,45 GHz<br />
frequenz bzw.<br />
systeme 58GHz 5,8 GHz<br />
Lesefähhigkeit<br />
in der<br />
Nähe<br />
von Meetall<br />
undd<br />
Wasserr<br />
Datenüb D bertragunngsrate<br />
Reich- Typische<br />
weite Anwendungen<br />
bis ca.<br />
100 cm<br />
bis ca.<br />
3 m<br />
bis ca.<br />
10 m<br />
Quelle: Klindtworth et al. 2007, verändert<br />
Zugangskontrollen,<br />
Wegfahrsperren<br />
Wegfahrsperren,<br />
Tierkennzeichnung<br />
Zugangskontrollen<br />
Zugangskontrollen,<br />
Smartcards,<br />
Logistik bei<br />
Einzelobjekten<br />
Gepäckabfertigung,<br />
Palettenüberwachung<br />
Logistik<br />
Mautabrechnung<br />
Tierkennzeich-kennzeichnung<br />
Standard<br />
zu<br />
Versuchszwecken<br />
zu<br />
Versuchszwecken<br />
nein<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-9
Transponder für lebenslange Tieridentifikation<br />
Durchmesser<br />
Länge(L), Dicke(D)<br />
Maße in mm<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-10
Internationale ISO Standards<br />
Verabschiedete ISO Standards:<br />
ISO 11 784 Codestruktur<br />
Darstellung der Identifikationsnummer<br />
ISO 11 785 Technisches Konzept<br />
Definition technischer Übertragungsparameter<br />
ISO Standards in Entwicklung:<br />
ISO 14 223 Erweiterte Transponder<br />
(Datenspeicher, Sensoren, Verschlüsselung,<br />
Zugriffsschutz, etc.)<br />
ISO 24 631 Testprotokolle<br />
Konformitäts- und Leistungstests g für<br />
Transponder und Leser<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-11
ISO-Standard 11 784<br />
(Darstellung des 64 Bit-Nummernkodes)<br />
Bit Nr.<br />
Anzahl<br />
Bits<br />
(Zeichen)<br />
Kombinationen<br />
Beschreibung<br />
(Zeichen)<br />
Bit zeigt an, ob Transponder für<br />
1 1 (1) 2 Tierkennzeichnung benutzt wird, bei<br />
Tierkennzeichnung g Bit = 1<br />
2-4 3 (1) 8 Zähler Wiederkennzeichnung (0 bis 7)<br />
5-9 5 (2) 32 Benutzerfeld (frei definierbar)<br />
10-14 10 14 5 (2) 64 alle Bits=0 (reserviert für Zukunft)<br />
15 1 (1) 2<br />
Bit = 1 , wenn erweiterter Transponder<br />
mit zusätzlichem Datenspeicher<br />
16 1 ( (1) ) 2<br />
Bit zeigt zusätzlichen Datenblock an<br />
(0 = nein, 1 = ja, z. B. Sensordaten)<br />
3-stelliger Herstellerkode oder<br />
17-266 10 0 (4) ( ) 1.024 0 Länderkode ä de ode (z.B. ( D = 276, 6, Allflex e 982, 98 ,<br />
Caisley 969)<br />
27-64 38 (12) 274 Mrd.<br />
Eindeutige Tiernummer<br />
von 1 bis 274.877.906.944<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-12
ISO-Standard 11 785<br />
(Technisches Verfahren zur Übertragung der Transpondernr.)<br />
Aktivierungs- und Übertragungsfrequenz<br />
ÜÜbertragungstechnologie<br />
(HDX oder FDX)<br />
Übertragungsparameter (Modulation, Kodierung, Zeit-<br />
diagramm, Synchronisation usw.)<br />
Zeitlicher Ablauf der Leser-Transponder-Kommunikation<br />
Zeitdauer (ms)<br />
Aktivierung des Transponders<br />
Aktivierungsfeld (134,2 kHz)<br />
Pause<br />
SSenden d der d Transpondernummer<br />
T d<br />
F ull D uplex T ransponder (FDX)<br />
H alf D uplex T ransponder (HDX*)<br />
50 3 50 3 50 ‐ 100 3 50 20 50<br />
*) HDX-Transponder mit Kondensator ausgerüstet<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-13
Halsbandtransponder<br />
in der Prozesstechnik<br />
bewährte Technik<br />
seit 1970-er Jahren<br />
Transponder für Rinder<br />
Bolus<br />
Injektat<br />
Neuere Transponderarten für<br />
Lebendtierkennzeichnung<br />
Ohrmarken<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-14
Bewertung der Transponderarten<br />
Merkmal Bolus Injektat<br />
Elektronische<br />
Ohrmarke<br />
Applikation + +* ++<br />
Auslesung Handgerät - + ++<br />
Auslesung Prozesstechnik +/- + ++<br />
Entnahme Schlachthof + - ++<br />
Verluste ++ ++ +<br />
Fälschungssicherheit<br />
(Schutz vor unberechtigter<br />
Entfernung g des<br />
Informationsträgers)<br />
++ ++ +**<br />
++ sehr positiv, + positiv, - negativ<br />
* setzt geschultes Personal voraus, ** in Kombination mit Datenbank<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-15
Transpondereinsatz in der Prozesstechnik<br />
Anwendungen statisch dynamisch<br />
Aufgabe<br />
Entwicklungs‐<br />
stand<br />
Beispiele<br />
Einzeltier‐ Einzeltier‐ Einzeltier‐ Gruppenident.<br />
identifikation identifikation identifikation Ortung<br />
Fressstand<br />
Melkstand<br />
Stand der Technik<br />
Antenne<br />
Zugangstor<br />
(z.B. Fressbereich)<br />
Passage bzw.<br />
Selektion<br />
in Entwicklung/<br />
Erprobung<br />
Tiergruppe<br />
Lesedistanz 0,3 –0,5 m 0,3 – 0,9 m 0,3 –0,9 0,5 – 10,0 m<br />
Lese‐<br />
geschwindigkeit<br />
gering<br />
(Tier steht still)<br />
gering bis mittel<br />
(Tier wartet auf<br />
Zutritt)<br />
Quelle: verschiedene Autoren<br />
hoch<br />
(bis zu 3 m/s)<br />
mittel<br />
(Tiere stehen, gehen<br />
od. liegen)<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-16
Offizielle Tierkennzeichnung mit RFID<br />
(Stand der Umsetzung in der EU)<br />
Tierart Zeitpunkt Situation<br />
Heimtiere 1. Okt. 2004<br />
KKennzeichnung i h mit it injizierbarem i ji i b TTransponder d<br />
bei Grenzübertritt in EU-Ländern<br />
vorgeschrieben (EU VO 998/2003)<br />
Pferde 1 1. Juli 20<strong>09</strong> Neue Regelung bestehend aus 3 Teilen<br />
(injizierbarer Transponder, Pferdepass und<br />
zentrale Datenbank)<br />
z. Z. 1/3 des EU-Pferdebestandes bereits mit<br />
Transponder (EU VO 504/2008)<br />
Schafe 1. Jan. 2010<br />
Rinder ?????<br />
Obligatorische Kennzeichnung mit<br />
elektronischer Ohrmarke oder Bolus<br />
(voraussichtlich)<br />
Noch kein Termin für obligatorische Einführung<br />
festgelegt, aber freiwillige Kennzeichnung<br />
möglich, z. Z. in D noch kaum verwendet<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-17
Elektronische Tierkennzeichnung<br />
bei Schaf und Ziege g ( (2007 – 2010) )<br />
Ziele :<br />
Erarbeitung von Empfehlungen für die elektronische<br />
Ti Tierkennzeichnung k i h von SSchafen h f und d Zi Ziegen unter t<br />
deutschen Haltungsbedingungen<br />
Ermittlung von Vor- und Nachteilen von 16 verschiedenen<br />
Kennzeichnungsmedien (Ohrmarke und Bolus) und 10<br />
Lesegeräten unterschiedlicher Hersteller<br />
Kennzeichnung von ca. 10.000 Tieren in verschiedenen<br />
Haltungssystemen (Koppelhaltung, Wanderschäferei,<br />
Alpung) auf ca. 30 Betrieben<br />
Kriterien: Lesesicherheit, Verlustquote, Verträglichkeit,<br />
Handhabbarkeit, Zeitaufwand, Kosten-/Nutzenanalyse<br />
Bisherige Ergebnisse :<br />
Über 77.200 200 Schafe gekennzeichnet<br />
Problem: Entzündungen bei Ohrmarken<br />
sehr gute Erfahrungen mit Boli<br />
Wendl ILT 081wg008-18
Viehverkehrsverordnung vom 6. Juli 2007<br />
(Rinderkennzeichnung)<br />
§27 (3) ... die Ohrmarken müssen dem Muster der Anlage 4<br />
entsprechen und die Ohrmarkennummer in schwarzer Schrift auf<br />
gelbem Grund enthalten...<br />
§27 (4) Die zuständige Behörde kann... für die zweite<br />
Ohrmarke Ausnahmen von der Form und den Mindestmaßen<br />
nach Anlage 4 genehmigen, soweit diese Ohrmarke einen<br />
elektronischen Speicher (Transponder) enthält und<br />
sichergestellt ist, dass<br />
11. ein Nurlese Nurlese-Passivtransponder Passivtransponder verwendet wird wird, dessen<br />
Codierung nach der ISO-Norm 11784 aufgebaut und<br />
schreibgeschützt ist und die Angaben der Ohrmarke nach<br />
AAnlage l 4 enthält, thält<br />
2. der Nurlese-Passivtransponder mit einem Gerät ablesbar ist,<br />
das den Anforderungen der ISO-Norm 11785 entspricht<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-19
Transpondereinsatz zur Kennzeichnung von Rindern<br />
Staat Tierart Stichtag Transponder Bestand Bemerkungen<br />
Obligatorische elektronische Tierkennzeichnung (visuelle und elektronische Ohrmarke)<br />
Australien Rinder 01.07.2005 Ohrmarke ~ 27 Mio.<br />
Kanada Rinder 01.<strong>09</strong>.2006 Ohrmarke ~13 Mio.<br />
Uruguay Rinder 01.01.2004 Ohrmarke ~ 11 Mio.<br />
Freiwillige g elektronische Tierkennzeichnung g anerkannt ( (visuelle und elektronische Ohrmarke<br />
kombiniert)<br />
Dänemark Milchkühe Ohrmarke ~ 1,5 Mio.<br />
USA Rinder Ohrmarke ~ 35 Mio.<br />
Weitere Beispiele<br />
Botswana Rinder<br />
bei ca. 5 % der<br />
Ohrmarken Transponder<br />
(HANSEN, 2007)<br />
möglich, aber nicht<br />
genutzt<br />
Bolus-<br />
alle Rinder, deren Fleisch<br />
~ 2,4 Mio.<br />
Transponder p in die EU exportiert p<br />
wird<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-20
Weiterentwicklungen g<br />
Erweiterte Transponder auf Basis von<br />
ISO 11 784 und 11 785<br />
Einsatz von HF HF-Transpondern Transpondern in der<br />
Tierhaltung<br />
Ortungssysteme mit aktiven<br />
Transpondern<br />
OFW(Oberflächenwellen)-Transponder in<br />
Entwicklung<br />
Transponder zur Maschinennavigation<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-21
Merkmale von erweiterten Transpondern<br />
(ISO 14 223 in Vorbereitung)<br />
ZZusätzlicher ät li h Schreib-/Lesespeicher S h ib /L i h bis bi zu 256 kB<br />
(2 Bereiche: fixer Speicherblock für Schnellzugriff für<br />
wichtige g Daten wie Geburtsdatum, , Geschlecht usw., ,<br />
variabler Speicherblock für variable Daten)<br />
Zugriffskontrolle über Passwortschutz<br />
Schreibschutz für bestimmte Speicherteile<br />
Integration von Sensoren (z. B. Temperatur)<br />
Antikollisionsmechanismus<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-22
Simultane Tierkennzeichnung mit<br />
HF-Transponder p bei Legehennen<br />
g<br />
Nachteil der ISO-Transponder zur Tierkennzeichnung<br />
nur ein Transponder kann an Antenne sicher erkannt werden<br />
Transpondern mit Antikollisionsmechanismen notwendig<br />
Beispiel: Einsatz von HF-Transpondern für gleichzeitige<br />
Identifizierung von mehreren Tieren<br />
(13,56 ( , MHz, , ISO, ,<br />
Sokymat)<br />
Flügelmarke<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-23
Ortungssysteme mit aktiven Transpondern<br />
(Local ( Position Measurement, , LPM-System) y )<br />
Ziel: Bestimmung der Koordinaten eines Tieres<br />
fü für eine i b bessere Ti Tierüberwachung<br />
üb h<br />
Basisstation<br />
Y<br />
4<br />
Y Y<br />
Glasfaser Netzwerk Glasfaser Netzwerk<br />
3<br />
LPM tag A<br />
1 Glasfaser Netzwerk 2<br />
Basis-<br />
Master<br />
station t ti<br />
BBasisstation i t ti<br />
Y<br />
Basisstation<br />
REF ttag<br />
Hauptrechner<br />
Quelle: nach ABATEC, verändert<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-24
Maschinennavigation von Maschinen<br />
mittels Transponder<br />
Spaltenboden-Reinigungsroboter<br />
über Transponder im Boden<br />
navigiert<br />
Bildquelle: Hersteller<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-25
Zusammenfassung<br />
Transponder sind eine Schlüsseltechnologie für<br />
Precision Livestock Farmingg und vielfach eingesetzt g<br />
Transponder für die Tierkennzeichnung sind<br />
standardisiert<br />
für Nutztiere sind Ohrmarken- und Bolus-Transponder<br />
am besten geeignet<br />
Einsatz für offizielle Tierkennzeichnung im Rahmen der<br />
VVVO auf dem Vormarsch, stößt aber aus Kosten-<br />
gründen auch auf Widerstände (z (z. B. B bei Schafen)<br />
deshalb Einführung auf freiwilliger Basis !?<br />
Vorteile bei Nutzung entlang der Wertschöpfungskette<br />
Weiterentwicklungen im Gange<br />
(Datenspeicher, simultane Erkennung, Ortung usw.)<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-26
Vielen Dank<br />
für Ihre<br />
Aufmerksamkeit<br />
Wendl ILT <strong>09</strong>1wg004-27
![Zum Reisebericht [Download,*.pdf, 1,46 MB] - Sächsisches ...](https://img.yumpu.com/11457434/1/184x260/zum-reisebericht-downloadpdf-146-mb-sachsisches-.jpg?quality=85)
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