iMouse: Modulares und skalierbares 24/7 Live-Monitoring

Die Herausforderung

In der Versuchstierhaltung ist es gängige Praxis, das Verhalten, die Reaktionen und das Gewicht von Versuchstieren kontinuierlich zu überwachen und zu bewerten. Meist entsprechen diese menschlichen Eingriffe nicht dem circadianen Rhythmus der Tiere. Die tägliche In-Augenscheinnahme von Versuchstieren und die Dokumentation der hieraus resultierenden Daten ist gesetzlich geregelt und vorgeschrieben. Um eine mögliche Verschlechterung des Tierwohls zeitnah zu bemerken und ggf. auch eingreifen zu können, müssen Tiere, die in belastenden Versuchen stehen, sogar mehrmals täglich einer In-Augenscheinnahme unterzogen werden. Jeder dieser Eingriffe löst eine Stresssituation im gesamten Heimkäfig aus. Diese beeinflusst nachweislich das Verhalten, das allgemeine Wohlbefinden und den Stoffwechsel der Tiere bis hin zum phänotypischen Ergebnis, selbst wenn die Datenerhebungsmethode automatisiert ist.

Zudem stellt die gängige Art der Überwachung eine Momentaufnahme der im Heimkäfig befindlichen Tiere dar. Übergreifendes Ziel des Projektes ist es, eine stressfreie und kontinuierliche Beobachtung der Versuchstiere im jeweiligen Heimkäfig zu ermöglichen, die zudem im Einklang mit ihrem circadianen Rhythmus steht.

 

Die Lösung

Das Team von IIoT-Guidance und IIoT-Projects führte mehrere Workshops und Befragungen bzgl. Nutzung der Käfigsysteme und nötiger Optimierungen.

Der Wunsch aus der Ferne, mit mehreren Teilnehmern, die Versuchstiere aus mehreren Perspektiven beobachten zu können wurde aufgenommen. Auch sollte die technische Lösung kostengünstig und verständlich sein.

Eine der größten Herausforderungen ist eine sichere Integration in die bestehende IT Infrastruktur (wenn vorhanden) denshab wurde am Anfang eine Wlan Datenübertragung gewählt. Im nächsten Schritt fand ein Wechsel zu LAN-Anbindung statt, um die nötigen Daten transportieren zu können.

Um das System einfach zu halten wurde auf eine kabelgebundene Übertragung der Daten gesetzt.

Videosignale werden mit Sensordaten gemeinsam an eine einfache Compute-Einheit übertragen und von dort auf einen lokalen Server welcher dem Kunden gehört. 

Zugriff auf den lokalen Server besteht über eine sichere und zielgruppenspezifische VPN-Verbindung
mit persönlichem Schlüssel. Die Infrastruktur gehört dem Kunden.

Über die Cloud besteht die Möglichkeit die Daten zu exportieren und weiterzuverarbeiten.

KI Modelle können mit den exportierten Daten trainiert und Updates an den Algorithmen an das System zurückzuspielt werden. Hier liegt noch ein großes zukünftiges Optimierungspotential. KI Modelle direkt
auf dem System laufen zu lassen wurde im ersten Schritt aus Kosten und Performance Gründen nicht umgesetzt.

Die Montage vor Ort wurde durch IIoT Projects übernommen. Kundenservice und die Betreuung wird ebenfalls durch IIoT Projects, überwiegend online erfolgen.

Der Europaweite Roll-Out ist über Partner geplant. Die Optimierung des Systems und die Anpassung
an weitere Käfigsysteme findet stetig statt. Auch die zu entwickelnden Algorithmen stehen im Fokus.
Hier findet ein enger Schulterschluss mit Forschungseinrichtungen und KI Experten statt. Weitere
Partnerschaften sind im Entstehen um weitere Tierarten überwachen zu können und das System ständig
weiterzuentwickeln.

Die Montage vor Ort, incl. IT-Integration erfolgt durch IIoT-Projects. Der Kundenservice und die Betreuung vor Ort ebenfalls.

Die Weiterentwicklung der Grundfunktionalität erfolgt hier im engen Austausch mit dem Kunden. Weitere Funktionalitäten werden auf Kundenwusch entwickelt, Algorithmen implementiert, um zukünftig auch automatische Alarmmeldungen generieren zu können. Bis wir dort angekommen sind, ist ein enger Austausch zwischen Daten Analysten, Tierpflegern und Programmierern „daily business“.

Das Ergebnis:

Das Team von IIoT-Guidance und IIoT-Projects hat gemeinsam mit dem Partner HPI eine durchgängige und automatisierte Überwachung der in Standardkäfigen gehaltenen Versuchstiere entwickelt. Dieses System lässt sich komplett in die bestehenden Arbeitsabläufe in der VTH integrieren bzw. ändert diese nicht und die niedrigen Hardware-Kosten lassen sich an den Kunden weitergeben und finanzieren das R&D Team zum Ausbau des Portfolios in weitere Projektbestandteile wie die automatische Mauswaage und die Anbindung an das lokale ERP System. Darüber hinaus lässt sich der iMouse DIGI Frame als standardisierte Datengewinnungsplattform übergreifend und zum Training einer KI nutzen wo mit Partnern weiter geforscht wird. Dazu dient als technisches Fundament, das iMouse TV (CCTV und Datenmanagentplattform) eine skalierbare offene Hard- und Software Lösung. Durch die Nutzung von einfach integrierbaren Kameramodulen wird vor allem der Service im Vergleich mit anderen Lösungen einfach und kostengünstig realisierbar.