Siguiente cerdos: Construcción de un sistema de seguimiento de ganado inyectable

Ricardo Vicente
Ricardo Vicente

A menudo me piden que diseñe sistemas de seguimiento de clientes y empleados. Hay bastantes formas de hacerlo, y es una intersección interesante de la ingeniería y la ética: qué tipo de información se recopila racionalmente en diferentes contextos, anonimizándolos y preservándolos de forma segura, y en un nivel fundamental si todo el sistema debería existir o no. .

En un extremo del espectro, un sistema que simplemente calcula la cantidad de personas que están en su restaurante a diferentes horas del día es bastante fluido y le permite ofrecer un mejor servicio. Por otro lado, cuando no paga por una aplicación móvil, generalmente significa que sus datos privados son el producto que se compra y vende. Personalmente, encuentro que toda la actitud de “moverse rápido y romper cosas”, junto con un desprecio general por la privacidad de los datos del usuario, ha creado una escena bastante tóxica, es decir, técnica. Recientemente, me negué a crear sistemas de seguimiento de invasiones, luego recibí una solicitud que no podía dejar de lado …

El pequeño factor de forma de las etiquetas inyectables es bastante agradable. La aguja bastante grande utilizada para insertarlos, menos.

Un amigo que trabajaba con una gran empresa agrícola quería un sistema RFID inyectable para rastrear a los cerdos desde el nacimiento hasta el sacrificio. Arreglé la arquitectura del sistema junto con lo que tenía de varios sistemas de seguimiento de consumidores propuestos. Miré de cerdo a consumidor, luego de consumidor a cerdo de nuevo, y fiel a un arquetipo orwelliano, era imposible decir quién era quién. Una cosa estaba clara: renunciaría a mi tarifa y crearía hardware de exhibición … ¡Me divertí demasiado para hacer lo contrario!

Muchos de ustedes han oído hablar de las etiquetas RFID inyectables en los medios de comunicación que describen a alguien que se implanta una para abrir las puertas de un automóvil o algo similar. Básicamente, se trata de pequeños chips RFID envueltos en alambre y encapsulados en un paquete inerte un poco más grande que el arroz. La mayoría de los dispositivos en el mercado están clasificados solo para uso veterinario y son muy baratos, aunque hay algunos clasificados también para uso humano. Si está involucrado en tal cosa, entonces está construyendo un sistema para rastrear el ganado por usted mismo (o tal vez una mascota), ¡y algunos de los siguientes podrían ser útiles para usted!

Comprensión de los implantes de vías

A diferencia de los sistemas NFC / RFID de 13,56 MHz con los que puede estar familiarizado, estos sistemas implantables para mascotas y ganado generalmente funcionan con una frecuencia portadora de 125 kHz. También tienen su propio estándar de comunicación definido, ISO 11784. Vi solo algunas etiquetas de mayor frecuencia disponibles, así que fui a comprar el lector más barato / mejor y algunas etiquetas inyectables de baja frecuencia disponibles en Taobao. Terminé con algo vagamente así, pero con más circuitos integrados sin etiquetar. Tenga en cuenta que para uso humano, probablemente no querrá las etiquetas inyectables que utilizo aquí porque no son compatibles con el cifrado o NFC.

La antena es solo una bobina cuadrada de alambre magnético.

El lector no era un dispositivo terriblemente impresionante: una placa tosca con una antena de cable magnético que se rompe fácilmente y tiene que revenderse durante la prueba. Proporciona salida como comunicaciones en serie de 9600 baudios. Tenía una placa de desarrollo WeMos ESP8266 con NodeMCU cargada y elegí usarla para administrar el dispositivo.

La parte más difícil aquí resultó ser el puerto serie, que necesita cambiar entre dos velocidades en baudios para cargar código en el ESP8266 y obtener datos del lector de etiquetas implantable. Al inicio, se espera que el ESP8266 se comunique con 115200 baudios e implemente todo lo que se le envíe a través de la puerta serial. Cuando obtiene datos del lector, debe ejecutarse a 9600 baudios, y ciertamente no cumplir con nada recibido … porque ‘file.format’ es un buen nombre para un cerdo y queremos apoyar eso. Como deseo conectar el dispositivo a Internet más tarde, lo hacemos manteniendo la configuración predeterminada del puerto serie mientras el dispositivo se conecta a una red:

-- Connection parameters
wifi.setmode(wifi.STATION)
wifi.setphymode(wifi.PHYMODE_B)
station_cfg={}
station_cfg.ss
station_cfg.pwd="password here"
station_cfg.save=true
wifi.sta.config(station_cfg)
wifi.sta.connect()

-- Only run serial monitor once connected
mytimer = tmr.create()
mytimer:register(1000, tmr.ALARM_AUTO, function() if wifi.sta.getip()==nil then print("Connecting...") else dofile('serial.lua') end end)
mytimer:start()

Luego, después de que se establece una conexión Wi-Fi, usamos el código a continuación en un archivo llamado “serial.lua” para cambiar la configuración de un puerto serial para que funcione a 9600 baudios y no intente lograr nada recibido. Luego comenzamos a escanear:

-- initialize serial port to run at 9600 baud and not execute input
uart.setup(0, 9600, 8, uart.PARITY_NONE, uart.STOPBITS_1, 0)
print("Scanning")
data = ""

-- When serial data comes in, the data is preceded by an octothorpe, and split into two lines separated by a newline character. Strip those out.
uart.on("data", "#",
    function(data)
    data = string.gsub(data, "#", "")
    data = string.gsub(data, "n", "")
    print(data)
    data = ""
    end, 0)

Esto crea un flujo de trabajo aproximadamente de la siguiente manera, que sigo cada vez que tengo un dispositivo en serie para conectarme a ESP8266:

  • Establezca la velocidad en baudios de Explorer en 115200
  • Mientras el dispositivo se conecta a Wi-Fi, envíe file.remove (“init.lua”) al dispositivo y reinicie
  • Cargue el código actualizado en el dispositivo (init.lua y serial.lua)
  • Establezca la velocidad en baudios del Explorer en 9600 y reinicie
  • Vea lo que sucede, repita según sea necesario
  • Cuando ahora insertamos una etiqueta implantable en contacto con el lector, genera correctamente el identificador almacenado en él. Lo primero que noté es que tiene un alcance muy corto, incluso más corto que una tarjeta de acceso RFID de 13,56 MHz: una etiqueta debe tocar la antena correctamente para que se lea y, a veces, se requieren dos o tres pruebas. Parte de eso es probablemente la calidad cuestionable de mi lector y mis etiquetas, sin embargo, la pequeña antena en la etiqueta implantable no es comparable a favor de la antena más grande y mejor orientada de una tarjeta de acceso. En general, estas etiquetas implantables parecen ser una tecnología de alcance increíblemente corto, incluso con sistemas NFC de mayor frecuencia.

    Probablemente sea una buena noticia para algunas personas con estos implantes, ya que es más difícil para mí interceptar las comunicaciones en su dispositivo que necesitan cirugía para quitarlas. Por otro lado, hace que sea lo suficientemente inútil para rastrear ganado en comparación con las etiquetas de orejas o tobillos de mayor distancia que se utilizan actualmente.

    Construyendo un prototipo para el cliente Di que sí

    El siguiente paso fue limpiarlo para la demostración. Una cosa que he aprendido mucho a lo largo de los años es que cuando alguien te pide que demuestres un prototipo, se preocupa por un conjunto muy diferente al tuyo. Para todas las demostraciones de dispositivos, trato de hacer que el dispositivo sea una unidad independiente para evitar distracciones. Tengo al menos una pantalla OLED brillante, un teléfono celular LiPo, un circuito de carga USB y una camiseta para conectar la energía. La celda y el circuito de carga son insignificantes (es solo un módulo y cualquier celda de bolsillo de repuesto), y agregar la pantalla OLED es bastante fácil.

    Hay un cargador USB en la parte posterior de la placa superior. Un segundo PCB se ata debajo para cubrir el trabajo de soldadura, y la antena está en la parte posterior de esa segunda capa.

    También utilizo dos capas de perfboard verde para ocultar los rastros de soldadura y espaciadores de latón para que se apoyen en cualquier superficie. En general, esto cambia el enfoque de preguntas aburridas, como por qué está conectado a mi computadora a través de un cable USB (solo para la alimentación), a preguntas más interesantes como el rendimiento y el costo.

    Este implante no es el futuro

    Al final, el prototipo mostró que la RFID inyectable no era una forma superior de rastrear el ganado debido al rango muy corto del sistema en comparación con las soluciones existentes: el lector era difícil incluso con un espacio de plástico de 0,5 mm entre él y la etiqueta, mientras que las etiquetas de oreja y tobillo actualmente en uso operaban más de diez centímetros.

    Sin embargo, lo conecté a ThingsBoard porque era divertido tener Internet of Pigs. ¿Alguna sugerencia sobre usos alternativos inoperables para mis etiquetas inyectables residuales? Me viene a la cabeza insertar uno en un anillo de acrílico para un uso de baja seguridad.

    • Danjovic dice:

      ¿Puedes hacer que los cerdos pasen por una antena de cuadro más grande?

      • Sean Boyce dice:

        Hay varias antenas disponibles que parecían mejorar el rendimiento. Si bien los vendedores parecían valientes acerca de exactamente (o incluso típicamente) cuánto habían mejorado la distancia, mi estimación con servilleta y lápiz fue que sería difícil alcanzar una distancia de más de 15 cm (hasta los bordes de la antena si es un bucle grande) . El mínimo que estaba buscando era de 20 a 30 cm, por lo que mi recomendación fue mantener el sistema como un statu quo por ahora.

        Otras vías que exploré fueron etiquetas implantables de mayor frecuencia y etiquetas implantables más grandes. Las etiquetas de 13,56 Mhz parecían ofrecer típicamente un rango ligeramente mejor, y la pequeña antena sinuosa en las etiquetas implantables con grano de arroz tampoco ayuda: hay algunas más grandes allí (pero aún pequeñas) que deberían funcionar en rangos más largos. . Nuevamente, los detalles de exactamente qué distancia eran muy escasos.

        En este punto, aunque el costo por unidad se ha convertido en un problema, no podría ser significativamente más caro que las implementaciones actuales.

        Al final del día, fue divertido y probablemente resultará en algunas joyas RFID o algo similar.

        • Torsten Martinsen dice:

          Las etiquetas UHF pueden ofrecer rangos de unos pocos metros.

    • Rog Fanther dice:

      ¿Puedes hacer que los cerdos tengan la piel de un patrón de código de barras?

      • solmanako dice:

        Me gusta esta idea. Alternativamente, realice el color de ojos del cerdo para cambiar rápidamente, parpadeando constantemente un identificador único.

        • Rog Fanther dice:

          ¿Podrían simplemente codificar en morse su identificación parpadeando?

          • Steven dice:

            Un estimulante neural implantado que active los músculos del párpado podría funcionar.

        • Steven dice:

          Dado que el color del iris se basa en el PIGment, no creo que eso funcione.
          Sin embargo, podría crearse dilatación de la pupila.

          • solmanako dice:

            Bueno, otra idea en la pila inclinada. Quizás algunas señales de obstrucción bajas serían mejores.

      • Hirudinea dice:

        Dios se le adelantó, cada nariz de cerdo tiene un patrón individual tan único como una huella dactilar humana, ahora solo tiene que averiguar cómo obtener una imagen de ella.

      • Mark Hanchey dice:

        Vivo cerca de varias granjas con probablemente 50 mil cerdos a una milla, así que lo sé lo menos posible.
        Lo más importante es el trabajo. Hoy en día, etiquetan las orejas con una etiqueta que tiene un código de barras y, a veces, tiene un código de colores.
        Si tiene que lidiar con 10K cerdos en una granja, necesita algo rápido y eso no requiere que nadie limpie un cerdo para leer su información, las marcas de las orejas funcionan y son solo de plástico con un alfiler de metal en la oreja. Dígale a un trabajador que necesito cerdos 457 a 516 y que pueden ordenar esos cerdos más rápido de lo que cualquiera podría leer cientos de etiquetas con un navegador. La única ventaja que veo que se hace de forma electrónica es cuando quieres registrar rápidamente la carga y descarga de camiones, e incluso así puedes anotar los números o ingresar los números en alguna terminal.
        Soy estadounidense y me encanta el campo de la electrónica, pero a veces las viejas formas son las más apropiadas.

    • Steven dice:

      Me encanta la referencia “Animal Farm”.

    • CRJEEA dice:

      Práctica para uso en humanos. El mundo ya se siente como obra de Orwell.

      • Brian dice:

        Oh, botón equivocado.

        Referencia de Orwell -> ¿’Granja de animales’ o ‘1984’?

        • Shannon dice:

          Tampoco su labor como docente.

    • Mella dice:

      Estas etiquetas RFID en forma de píldora son perfectas para rastrear el movimiento intestinal. Ninguna operación involucrada. Si no hay problema.

    • Biomed dice:

      Nedap Poiesz los suministró para el ganado lechero en la década de 1970. Luego fue un “contestador automático” (RFID) en el arnés del cuello. Identificaba a la vaca en la sala de ordeño y verificaba cuánta leche se le dio, y manejaba los comederos para proporcionar una mezcla de alimentos según el punto exacto del ciclo de lactancia de esa persona en el ciclo de gestación – nacimiento – leche proporcionada. Optimizó en gran medida la producción de leche, rastreando a cada animal individualmente, funcionó bien.

      Nedap Livestock Management

    • Brian dice:

      Es algo similar para un agricultor y su división de paisaje. Comenzó con un proyecto de seguimiento interno para controlar las plántulas en sus casas de gérmenes, luego se extendió a otro proyecto para incluir un dispositivo incrustado en el recipiente de plástico de la planta individual. Después de casi cinco años, el cliente decidió:

      1. Aproximadamente un 8% de pérdidas internas debidas a robos (en su mayoría por parte de los empleados).
      2. Aproximadamente un 7% de pérdida debido a “fallas” en el envío.
      3. Aproximadamente un 5% de pérdida debido a la transferencia (ilegal) del comerciante de la fábrica a otro contenedor.
      4. RFID integrado puede confundir algunos sistemas minoristas a gran escala.
      4.

    • Matt Cramer dice:

      Lo leería como una serie luau primero.

      • Ren dice:

        ¡Le pone carne de remolacha!

      • Sean Boyce dice:

        ¿Sería esa una forma de danza interpretada?

      • Ren dice:

        Cereal Luau?
        ¿Para veganos?
        B ^)

    • Ren dice:

      ¿Quizás la placa de perforación a la que está conectada la antena conecta las señales que envía / recibe?

      • Alan dice:

        Sí, esa placa de perforación revestida parece una mala idea.

        • surmeti dice:

          @Alan ¿Sabes qué es una longitud de onda ??

          La longitud de onda (λ) para la radiación electromagnética de frecuencia 125 KHz en el aire es de 2391 km (kilómetros)

          La “mala idea” no tiene nada que ver con nada.

    • RF dice:

      ¿No debe asegurarse también de que las etiquetas RFID no terminen en los productos cárnicos finales? Lo último que desea es leer sobre consumidores que tienen dientes con etiquetas RFID adecuadas.

      • MikeR dice:

        Los cerdos 001 a 101 fueron sacrificados y son las etiquetas correspondientes en el cuenco de etiquetas al final del día. O simplemente plantar debajo de un trozo de carne no tan delicioso, ¡así que ni cerca del tocino, por favor! ¡Algunas personas dirán que son cerdos diabólicos con la marca de la bestia!

    • Carl Hage dice:

      Parece que debería usar crotales pasivos UHF (también con una identificación legible por humanos) que tengan una distancia de 10 m.

      • Sean Boyce dice:

        Sí, esta es la mejor solución actual, y casi con lo que la comparé. Mi colega dijo que a los cerdos no les gusta mucho, me preguntaba si la solución inyectable podría implementarse con un presupuesto y con menos molestias para los animales, pero lamentablemente no.

    • mia2c dice:

      – Tal vez sea lo suficientemente poco profundo implícitamente o en un área en la que “no” necesita ser procesado, pero ¿cómo se puede evitar que las grietas de estos terminen en perros calientes / salchichas / comida para perros?

    • bmq215 dice:

      Se está perdiendo uno de los enormes mercados para estos que se refieren a la investigación de peces (y menos a los animales salvajes). Sí, son de corto alcance pero no son difíciles de conseguir 30 cm + con un lector de potencia relativamente baja y 1 m + si realmente estás trabajando en ello. Eche un vistazo al chip EM4095 si está interesado en lanzar el suyo.

      Para aumentar su alcance, busque etiquetas HDX en lugar de FDX, ya que el tiempo de lectura más lento probablemente no sea importante, a menos que esté rastreando corredores, caballos de carreras, peces en cunetas, etc. Además, el tamaño de las etiquetas está directamente relacionado con el territorio de lectura. Busque etiquetas de 23 mm en lugar de versiones de 8-12 mm para un mejor alcance o incluso 32 mm si puede encontrarme (OregonRFID es un buen lugar para comenzar y el tipo que lo administra es un pirata informático).

      • Sean Boyce dice:

        Oh, eso es interesante. Me preguntaba cuál es el rango de las etiquetas más grandes. La velocidad de lectura de 23 mm y baja es aceptable para esta aplicación. La investigación ha continuado, pero si recibo otra solicitud, volveré a intentarlo con EM4095. ¡Gracias por el consejo!

        Solía ​​hacer marcaje natural para especies en peligro de extinción toda mi vida; teníamos soluciones técnicas aún más bajas. Eliminaríamos una pequeña cantidad de cualquier parte del animal con una función biológica insignificante (esto ha sido cuidadosamente considerado y probado) en un patrón binario. Entonces, si los volvíamos a detectar, solo necesitábamos nuestros ojos para identificarlos, y también teníamos una muestra para la secuenciación genética. El seguimiento de individuos durante años nos ha ayudado a monitorear la salud de la población y determinar el estado de conservación de la especie.

    • Grady T Houger dice:

      Las cámaras tienen suficiente resolución, el almacenamiento es barato, solo visualmente se puede identificar a cada animal de forma óptica. Es una locura que un identificador de chip de dispositivo sea más barato que conseguir que alguien configure un programa de reconocimiento óptico.

      • jpa dice:

        Tenía curiosidad por esto. Pero la biometría en los cerdos podría ser bastante difícil: no se quedarán quietos, no mirarán a la cámara, sus caras se ensuciarán y ellos también crecerán mucho más rápido que los humanos.

        • Grady T Houger dice:

          No es necesario que haya reconocimiento facial, todo su cuerpo es estadísticamente único. Entonces la gente pasta y limpia el ganado, lo que hice con las vacas y los cerdos. Incluso si son todos de color sólido sin manchas, puedes distinguirlos. Un sistema de cámara podría hacerlo, pero el software no existe, por lo que comenzamos a usar las etiquetas RFID y las muestras de ADN.

          • jogjib dice:

            Para un animal como un cerdo, me pregunto si podría identificarlos por su patrón de venas superficiales. Podría ser una identificación de máquina más amigable. El conocimiento de qué animal es “sincero” y cuáles son “frijoles” no se transmite bien entre los humanos contra los lados de un camión.

    • jake dice:

      La bolsa de implantes RFID tiene la etiqueta “Amimal ID”. Espero que hayan prestado atención con más detalle durante la fabricación …

    • harrytuttle dice:

      Sobre el flujo de trabajo del código, mientras jugaba con nodemcu, se me ocurrió esto:
      https://github.com/harrytuttle/nodemcu-httpd/

      es un servidor http de 4kb escrito en lua más una pequeña idea web de 4k basada en el editor ace, con botones para reiniciar la placa, una pequeña “terminal” e incluso soporte para un sitio web si es necesario. En este caso se podría utilizar para evitar multiplicar el puerto serie durante el desarrollo, y además cargar el código vía wifi es más rápido. Un poco es un poco burdo, pero tal vez alguien pueda encontrarlo complementario a Explorer.

    • Don Scott dice:

      ¿Sería usted un coacusado si alguien aspirara a uno de una pocilga y se enterara, y luego su familia sobreviviente decidiera encontrar una buena tarifa de abogado? jajaja

    • Biomed dice:

      Visual ID fue lo que contraté. Querían una alternativa a las tarifas para la solución RFID de Nedap Poiesz y pensaron que podría hacerse con pruebas de gernesis porque son blancas y negras. Funcionó, pero hubo dos problemas. Uno es el único lugar en una camiseta donde el patrón es confiablemente único porque cada individuo está en su trasero. Eso estuvo bien, todavía funcionaba … ¡pero las vacas yacían en algo fresco, como barro, para deshacerse del calor generado por la rumia! Significaba que en lugar de pagarle a un tipo en la sala de ordeño para que tecleara el número de oreja de la vaca, ¡ahora tendrían que contratar a un tipo para que les lavara el culo! Todavía podíamos hacerlo … pero el objetivo era reducir las necesidades de mano de obra.

      • MBC dice:

        Sin embargo, ¿no tienen que lavarse antes de ordeñar? Sé que hay sistemas de ordeño automático, así que probablemente también lavadoras automáticas …

    • Mate dice:

      https://fccid.io/QBKETD-2740/Users-Manual/Manual-278920

      ¿Alguien ha trabajado en este sistema? Seguimiento de vacas a mayor distancia, con la radio dentro de su rumano.

    • Mark Hanchey dice:

      Hay proyectos hechos por personas que leen implantes de perros y gatos para revisar las puertas de las mascotas, productos a la venta como una solapa para gatos, creo que usan carretes grandes que tienen el chip idéntico en el lector (tienden a sobresalir unos centímetros de la puerta ) para que el cuello de los animales quede dentro del chip) en lugar de reemplazar la bobina paralela al chip.

      https://www.surepetcare.com/en-us/pet-doors/microchip-cat-flap-connect

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