Weibern, Linz, Dezember 2016 – Ist eine Kuh brünstig, wird sie von Stoffwechselbeschwerden geplagt oder bahnt sich eine Krankheit an? Das alles verrät jene „Eartag“ genannte Ohrmarke, welche die Smartbow GmbH und die Linz Center of Mechatronics GmbH (LCM) entwickelt haben. Dafür wurden die Positionsänderung der Tiere sowie die Bewegung der Ohren erfasst, diese mit Videoaufzeichnungen verglichen und schließlich mittels Algorithmen typische Verhaltensmuster errechnet. Jetzt erfasst eine Spezialsoftware nicht nur die Position der Tiere, sondern analysiert auch deren Gesundheitszustand. Während Smartbow mit der intelligenten Ohrmarke „völlig ungesättigte internationale Märkte“ erobert, arbeiten die Entwickler bereits an Zusatzfeatures.
„Zu erkennen, dass ein Kalb nicht an der Tränke oder eine Kuh nicht am Melkstand war, ist eine leichte Übung, die viele Systeme beherrschen. Dieses eine Kalb oder diese eine Kuh in einer Herde von mehreren Tieren zu finden, ist allerdings eine schwierige Herausforderung“, sagt Smartbow-Gründer und Geschäftsführer Wolfgang Auer. Diesen Leidensdruck vieler Landwirte hat Auer erkannt. Um seine Vision einer präzisen Lokalisierung zu einem marktfähigen Produkt zu machen gründete der Wirtschaftsinformatiker 2009 im Dachboden seines Privathauses Smartbow. In einem ersten Schritt entwickelte Auer ein extrem kompaktes Kunststoffgehäuse, in dem die für seine Idee notwendigen Elektronik-Komponenten verbaut werden sollten. Weil das mit am Markt verfügbaren Produkten nicht zu schaffen war, wandte sich Auer an Experten von LCM. „Branchenkollegen hatten mir gesagt, dass LCM über einen Expertenpool verfügt, der binnen kürzester Zeit seriennahe Prototypen entwickelt“, sagt Auer. „Diesem Ruf ist das LCM-Team Sensors & Communication rund um Thomas Buchegger vollauf gerecht geworden.“
Grenzen ausreizen, Performance steigern
Miniaturisierung der Elektronik lautete also der erste Arbeitsauftrag für das LCM-Team. Dabei mussten beim Tag-Design die durch geometrische und elektrische Regeln definierten Grenzen komplett ausgereizt werden. „Wir haben einen Prototypen gefertigt, bei dem die Abstände zwischen den Bauteilen auf ein Minimum reduziert sind, ohne die Performance einzuschränken“, erklärt LCM-Projektleiter Erwin Schimbäck. Als zumindest ebenso große Herausforderung erwies sich schließlich die Lokalisierung. Dafür senden die Lokalisierungschips in der Ohrmarke (Eartag) so genannte Blinks (kurze Sendeimpulse mit Zeitstempel und Sensordaten) an – im Stall oder auf der Weide angebrachte – Basisstationen (Empfänger). „Aus den Daten von mindestens vier Empfängern errechnet der von uns entwickelte Algorithmus die genaue Position der Ohrmarke“, erklärt Schimbäck. Allerdings waren die im Eartag verbauten handelsüblichen Knopfzellen bei diesem Einsatz – statt der ursprünglich angepeilten Lebensdauer von zwei Jahren – bereits nach kurzer Zeit erschöpft.
Fokussierung senkt Energieverbrauch
„Wir haben an vielen Schrauben gedreht, um den Energieverbrauch radikal zu senken“, erinnert sich Smartbow-Geschäftsführer Auer. „Unser eigenes Entwicklungsteam hat den Algorithmus so angepasst, dass er mit sehr wenig Daten auskommt, LCM hat die Aktivitäten des Chips auf das absolute Minimum reduziert. Alle unnötigen Fleißaufgaben eliminiert.“ So wird die Elektronik erst aktiviert, wenn sie tatsächlich am Ohr des Tiers zum Einsatz kommt. Bewegt sich das Tier nicht, werden weniger öfter Daten gesendet. Die Blinkrate wurde generell von einer auf zwei Sekunden geändert und Komponenten, die nicht benötigt werden, bleiben ausgeschalten. „Nur die Realtime-Clock arbeitet permanent“, erklärt Erwin Schimbäck. Damit hält die Batterie im Eartag bis zu vier Jahre.
Selbstlernende Fitness-App für Kühe
Neben der Positionserkennung liefert die Ohrenmarke aber auch Daten über den Gesundheitszustand des Tieres. Verantwortlich dafür ist ein Beschleunigungssensor, der die Bewegung der Ohren registriert. „Beim Fressen wackelt das Ohr anders als beim Trinken oder beim Wiederkäuen. Nuckelt ein Kalb an seiner Mutter, bewegt sich das Ohr wieder anders“, präzisiert Wolfgang Auer. Bei diesen typischen Tätigkeiten haben die Smartbow-Ingenieure die Tiere gefilmt und mit den Daten des Beschleunigungssensors abgeglichen. LCM hat daraus einen Algorithmus zur Erkennung von Mustern entwickelt, der von Smartbow mit den Daten von mittlerweile rund 27.000 Eartag-Rindern ständig weiterentwickelt wird. So registriert die Software etwa, dass eine Kuh weniger frisst, seltener liegt, mehr geht und offenbar etwas sucht. „Dann bekommt der Landwirt auf seinem Computer oder Smartphone die Information, dass diese Kuh brünstig ist, besamt werden sollte und wo genau sie gerade ist“, nennt Auer eine typische Meldung. Auch lebensbedrohliche Ketosen oder Verletzungen werden so rasch erkannt und können umgehend behandelt werden.
Erfolgreicher Jungspund in Traditionsbranche
Smartbow mischt mit seinem Eartag eine Traditionsbranche auf. „Wir sind eindeutig der Jungspund“, sagt Wolfgang Auer. Die meisten Mitbewerber sind bereits mehrere Jahrzehnte am Markt. Trotzdem – oder gerade deshalb – haben sich die Geschäfte gut entwickelt. Mit mittlerweile 35 Mitarbeitern vertreibt Smartbow seine Ohrmarken auf 5 Kontinente, die Exportquote liegt bei rund 98 Prozent. „Vor allem Russland und die USA haben sich sehr gut für uns entwickelt“, sagt Auer. Generell seien viele Märkte komplett ungesättigt. „In vielen Ländern haben nur zwei bis drei Prozent der Betriebe ein sensorgestütztes System für Tiere“, sagt Auer. In entwickelten Märkten wie Holland oder Dänemark setzte bereits die Hälfte der Landwirte auf ein Monitoring der Tiere. „Das sind für uns die leichteren Märkte, weil dort der Erklärungsbedarf viel geringer ist“, sagt Auer, dessen Eartag Systeme ersetzt, die am Bein oder Hals der Tiere montiert sind und kaum mehr Erkenntnisse liefern als ein Schrittzähler.
Vorreiterrolle dank Entwicklungspartnerschaft
Im Gegensatz dazu sieht LCM-Geschäftsführer Gerald Schatz für den lediglich 20 Gramm schweren Eartag noch großes Potenzial. „Es gibt noch viele Möglichkeiten das Gesamtsystem noch leistungsfähiger, präziser und intelligenter zu machen.“ Neben zusätzlichen Sensoren, die im Empfänger etwa Klimadaten erkennen, oder Empfänger, die sich selbst kalibrieren oder einen Teil der Rechenleistung übernehmen, werden weitere Technologien intensiv erprobt. „Diese Entwicklungsarbeit basiert natürlich auf den Rückmeldungen der Anwender. Weil der wirtschaftliche Erfolg unserer Kunden das einzige Ziel unserer Entwicklungsarbeit ist, geben die Landwirte selbst die Richtung vor,“ erklärt Gerald Schatz. Wie erfolgreich die Zusammenarbeit zwischen Smartbow und LCM ist, unterstreicht auch der Innovation Award, den die Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft im November für Eartag Life vergeben hat. „Wir haben den globalen Markt mit einer Innovation überrascht, von der die Landwirte ebenso wie die Tiere profitieren“, betont Wolfgang Auer. „Diese Vorreiterrolle haben wir uns in einer intensiven Entwicklungspartnerschaft mit LCM erarbeitet. Weil wir globaler Innovationsführer bleiben wollen, geht die Zusammenarbeit mit LCM natürlich weiter.“
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Bildcredits: Linz Center of Mechatronics GmbH | Text: Dr. Lachner | www.strategie-kommunikation.at
