Ранчо будущего: коровы в «умных часах», питаемых их движением

Использование умных технологий для мониторинга здоровья, репродуктивности, местоположения и условий окружающей среды крупного рогатого скота может повысить безопасность пищевых продуктов и эффективность цепочек поставок. Однако такой мониторинг увеличивает энергопотребление в уже крайне ресурсоемкой отрасли. Чтобы решить эту проблему, исследователи, опубликовавшие работу в журнале iScience 1 декабря, разработали носимые умные устройства для коров, которые улавливают кинетическую энергию даже от их самых малых движений и используют её для питания технологий «умного» ранчо.

«На ранчо мониторинг информации об окружающей среде и здоровье скота может помочь предотвратить болезни и повысить эффективность разведения и управления пастбищами», — говорит соавтор Цзутао Чжан, исследователь в области энергетики из Юго-Западного университета Цзяотун в Китае. — «Эта информация может включать концентрацию кислорода, температуру и влажность воздуха, количество упражнений, репродуктивные циклы, заболевания и производство молока».

Дизайн «умного ранчо» команды предполагает, что коровы носят небольшие сенсорные устройства на лодыжках и шеях, которые питаются от всего, что коровы делают в ходе своей обычной деятельности. «В ежедневных движениях крупного рогатого скота, таких как ходьба, бег и даже движение шеи, содержится огромное количество кинетической энергии, которую можно собрать», — говорит соавтор Яцзя Пань, также исследователь в области энергетики из Юго-Западного университета Цзяотун. После сбора энергия сохраняется в литиевой батарее и используется для питания устройства.

«Наш сборщик кинетической энергии специально собирает энергию слабого движения», — говорит Чжан. Конструкция команды уникальна, поскольку содержит механизм усиления движения, который использует магниты и маятник для усиления небольших движений коров.

Чжан надеется, что внедрение умных технологий на ранчо станет частью более масштабных усилий по улучшению мировых продовольственных систем. «С развитием технологий 5G и Интернета вещей работа всей производственной цепочки пищевой системы становится более интеллектуальной и прозрачной», — говорит он.

Чжан и его коллеги также протестировали устройства на людях и обнаружили, что легкой пробежки достаточно для питания измерения температуры в устройстве. Исследователи видят будущее применение в спортивном мониторинге, здравоохранении, умном доме и построении беспроводных сенсорных сетей человека.

«Кинетическая энергия есть повсюду в окружающей среде — качающиеся на ветру листья, движение людей и животных, колебание волн, вращение Земли — все эти явления содержат много кинетической энергии», — говорит Чжан. — «Мы не должны позволять этой энергии пропадать зря».