M A N U A L D E M A N E J O D E L A A P L I C A C I Ó N V A C - B S P A R A L A G E S T I Ó N D E L G A N A D O B R O W N S W I S S Ministerio de Agricultura y Riego MINISTERIO DE AGRICULTURA Y RIEGO INSTITUTO NACIONAL DE INNOVACIÓN AGRARIA DIRECCIÓN DE DESARROLLO TECNOLÓGICO AGRARIO M A N U A L D E M A N E J O D E L A A P L I C A C I Ó N V A C - B S P A R A L A G E S T I Ó N D E L G A N A D O B R O W N S W I S S Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss Manual de manejo de la aplicación VAC-BS para la gestión del ganado Brown Swiss Ministro de Agricultura y Riego Diseño y diagramación: Ing. Jorge Luis Montenegro Chavesta Abner Fernando Mio Torrejón Luis Carlos Arévalo Mercado Viceministro de Desarrollo e Infraestructura Agraria y Riego Daniel Humberto Duncan Urteaga Econ. Carlos Alberto Ynga La Plata Viceministra de Políticas Agrarias Publicado: Econ. Paula Rosa Carrión Tello Julio, 2020 TABLA DE Jefe del INIA Primera edición: Jorge Luis Maicelo Quintana, Ph. D. Julio, 2020 © Instituto Nacional de Innovación Agraria-INIA CONTENIDOTiraje: Proyecto 156_PI 500 ejemplares Sistema informático de monitoreo a tiempo real de la producción Impreso en: Presentación 5 lechera de sierra para hacer frente al cambio climático. Editorial Pacífico SRL Elaboración de contenido: RUC: 20447993679 1 Introducción 6 Mario Lino Gonzáles Castillo Teléfono: (051) 368715 Vilma Violeta Pajuelo Vera Dirección: Jr. Cajamarca 111, 2do piso - Puno José Antonio Cazorla Rodríguez Mail: editorial_pacifico@hotmail.com 2 Proceso de diseño de la aplicación 7 ISBN: 2.1 Coordinación de los parámetros para el soporte de Equipo técnico: 978-9972-44-059-5 Mario Lino Gonzáles Castillo decisiones de la base de datos 7 Vilma Violeta Pajuelo Vera 2.2 Identicación de ganaderos 7 José Antonio Cazorla Rodríguez 2.3 Registro de imágenes 8 Erika Lyz Vanessa Mateo Pérez 2.4 Envío de imágenes al área de sistemas para su Fedra Katherine Trujillano Asato procesamiento 9 Gabriel Alexandro Jiménez Garay 2.5 Pruebas de operatividad de la aplicación 9 John Kevin Barrera Contreras Colaboradores: 3 Herramientas y equipos 9 Miguel Núñez Del Prado Eduardo Leuman Fuentes Navarro 3.1 Herramientas informáticas 9 3.2 Equipos 10 Editado por: Instituto Nacional de Innovación Agraria - INIA Equipo Técnico de Edición y Publicaciones 4 Sistema de análisis de imágenes 10 Av. La Molina 1981, Lima- Perú (51 1) 240-2100 / 240-2350 5 Aplicación VAC-BS 11 www.inia.gob.pe 5.1 Descripción de la aplicación 11 Editor general: 5.2 Instalación de la aplicación 12 Eliana Alviárez Gutierrez, D. Sc. 5.3 Registro de usuario 13 Revisión de contenido: 5.4 Captura de fotos con la opción “Registrar fotos” 17 Betty Flores Gonzales 5.4.1 Forma correcta de captura de la imagen lateral 17 Heillen Calderón Castillo 5.4.2 Forma correcta de captura de la imagen posterior 18 Gabriela Salazar Alvarez 5.4.3 Forma incorrecta de captura de imágenes laterales y posteriores 18 6 Referencias 21 Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú N° 2020-04634 Prohibida la reproducción de este libro por cualquier medio, total o parcialmente, sin permiso expreso. 2 3 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss Presentación Las regiones altoandinas por encima de los 3 800 m s. n. m. , presentan espacios propicios para el desarrollo de la ganadería. En Perú, más del 60 % de la actividad ganadera es desarrollada por pequeños y medianos productores de bovinos criollos, seguido de un 30 % de productores de bovinos Brown Swiss y menos del 3 % de productores de bovinos de otras razas. Muchos de ellos tienen la necesidad de contar con asesoria técnica especializada, sin embargo, debido a sus limitados ingresos económicos, no les permite la contratación de profesionales veterinarios o zootecnistas, que brinden asesoría técnica referente al adecuado manejo de sus hatos ganaderos. El Ministerio de Agricultura y Riego (MINAGRI) a través del Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA), pone a su disposición el aplicativo VAC-BS (Vacunos Brown Swiss); un trabajo diseñado por el Proyecto 156 _PI: “Sistema Informático de monitoreo a tiempo real de la producción lechera de sierra para hacer frente al cambio climático”, ejecutado en la Estación Experimental Agraria Illpa - Puno, en colaboración con la Universidad Nacional Agraria La Molina (UNALM) y la Universidad del Pacífico (UP). La aplicación móvil VAC-BS, tiene como finalidad facilitar la toma de decisiones oportunas del pequeño y mediano ganadero altoandino, haciendo disponible el asesoramiento técnico virtual en el momento que lo necesite. Jorge Luis Maicelo Quintana, Ph.D. Jefe del INIA 4 5 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss 1. Introducción 2. Proceso de diseño de la aplicación La ganadería lechera en el Perú, se encuentra principalmente desarrollada por pequeños y 2.1 Parámetros para la evalución del ganado medianos productores con limitadas posibilidades de acceder, de manera oportuna, a un asesoramiento técnico especializado que les permita mejorar la toma de decisiones para Con apoyo de profesionales de la Universidad Nacional Agraria La Molina, se estableció potenciar su competitividad. La crianza de al menos un bovino se registra en aproximadamente una lista de características para la evaluación del ganado de la raza Brown Swiss (Tabla 1). 824 mil productores agropecuarios, de los cuales el 31 % se encuentra en pobreza, el 13 % en extrema pobreza y más del 50 % de bovinos se crían en unidades agropecuarias menores a 5 Tabla 1 hectáreas. Dentro de los factores críticos para el desarrollo de la ganadería bovina están: la Características para la evaluación del ganado Brown Swiss implementación de un programa de pastos y sistemas de pastoreo, mejoramiento genético, Calificación de juzgamiento del ganado Brown Swiss capacitación para el manejo sanitario y transformación de la leche, infraestructura y un 1 Sistema mamario 40% impulso a la comercialización mediante facilidades legislativas y promoción de la asociatividad (MINAGRI, 2017). 2 Carácter lechero 20% 3 Capacidad corporal 10% La Región Puno se encuentra en el altiplano peruano entre los 3 800 y 4 500 m s. n. m. , se caracteriza por tener una superficie llana en relación a otras regiones alto andinas, haciendo 4 Patas y pezuñas 15% posible el desarrollo de la actividad pecuaria (Paredes y Escobar, 2018), cuenta con un 5 Estructura o armazón 15% aproximado de 120 mil productores de ganado bovino, concentrándose el mayor número Total 100% de cabezas en las provincias de Puno, Melgar y Azángaro; las cuales cuentan con 108 785; 104 072 y 98 867 bovinos respectivamente. Con una población bovino criolla de 63.47 %, el 34.07 % de la raza Brown Swiss y menos del 3 % proveniente del cruce entre ganado criollo y De acuerdo a las características previamente definidas, los especialistas establecieron mejorado (CENAGRO, 2012). puntos adicionales a tomar en cuenta para el desarrollo del aplicativo. Por lo expuesto, el Proyecto 156 _PI “Sistema informático de monitoreo a tiempo real de la Producción producción lechera de sierra para hacer frente al cambio climático”, ha diseñado la aplicación - Litros diarios móvil VAC-BS, que funciona mediante el sistema Android. Este aplicativo usa los algoritmos de - Sólidos totales red neuronal convolucional, que es un modelo de reconocimiento de imágenes que permite - Estado (preñada, en producción o en seca) reconocer siluetas, que serán definidas según las imágenes ingresadas y procesadas. La - Profundidad de la ubre aplicación se encuentra disponible en la plataforma digital Google Play, el cual permite que las personas interesadas puedan descargarla gratuitamente. Mediante la aplicación VAC-BS, se Reproducción obtiene datos del estado fisiológico del animal, se almacena registros con datos productivos y - Grupa reproductivos de forma individual. - Anchura de grupa Alimentación - Condición corporal - Peso Registro genealógico - Padre - Madre 2.2 Identificación de ganaderos Con apoyo del Director de registro genealógico Brown Swiss, se identificaron ganaderos representativos en la Región Puno, ubicados en las provincias de Azángaro, Ayaviri, Juliaca y Puno. Posteriormente se coordinaron visitas y solicitaron permisos para tener 6 7 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss acceso a los establos y tomar las imágenes necesarias para la creación del sistema Luego de la primera recolección de imágenes se estableció el formato de imagen a informático. emplear, descartando la imagen del tren posterior y ubres porque presentan información ya captadas en la imagen lateral, y la de pisos por no tener una superficie estándar. 2.3 Registro de imágenes 2.4 Envío de imágenes al área de sistemas para su procesamiento Las primeras imágenes tomadas, más los trabajos de inferencia nutricional, genética y reproductiva del ganado Brown Swiss fueron realizadas en el establo de la Universidad Todas las imágenes capturadas en la recolección de datos se enviaron a la Universidad Nacional Agraria de la Molina. del Pacífico, donde se realizaron el procesamiento de las imágenes, a través de la Posteriormente se levantó la información primaria de las provincias, que consistió en segmentación manual, medición de parámetros y creación de algoritmos. tomar imágenes de los ejemplares en los diferentes establos, incluida la de la Estación Experimental Agraria Illpa – Puno. Se estableció diferentes formatos de captura de 2.5 Pruebas de operatividad de la aplicación imagen de la vista lateral (Figura 1A), del tren posterior (Figura 1B), de piso (Figura 1C), de la región posterior (Figura 1D) y de las ubres (Figura 1E). Las pruebas de operatividad, funcionalidad y desempeño de la aplicación se realizaron en diferentes provincias de la Región Puno, específicamente en los establos lecheros de ganado Brown Swiss, comprobando de esta manera las virtudes y debilidades de la aplicación. Finalmente, en el auditorio de la Estación Experimental Illpa - Puno se organizó un taller denominado “Presentación del sistema inteligente a profesionales de la Estación Experimental Illpa y a productores de ganado bovino Brown Swiss”. 3. Herramientas y equipos A B 3.1 Herramientas informáticas En la elaboración de la aplicación VAC-BS se emplearon los siguientes programas: Java : Lenguaje de programación orientado a objetos y a realizar programas con la posibilidad de ejecutarse en cualquier contexto, cualquier ambiente, siendo su portabilidad uno de sus principales logros. Python : Lenguaje de programación web, soporta orientación a objetos, programación impera�va y programación funcional. Android NDK : : Sistema opera�vo que se emplea en disposi�vos móviles, aunque también se puede usar en autos, televisores y otras máquinas. C D E TensorFlow : Biblioteca de código abierto para aprendizaje automá�co, capaz de construir y entrenar redes neuronales para detectar y descifrar patrones y descifrar patrones y correlaciones. OpenCV : Biblioteca libre de visión ar�ficial, usado en infinidad de aplicaciones, desde sistemas de seguridad con detección de Figura 1. Registro de imágenes. (A) Vista lateral. (B) Vista del tren posterior. (C) Vista de piso. (D) Vista posterior. (E) Vista de ubres. movimientos, hasta aplicaciones de control de procesos donde se requiere reconocimiento de objetos. 8 9 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss 3.2 Equipos • Laptop HP Características: HP Omen 15-dc0005la, 15.6” FHD, Intel Core i7-8750H 2.2GHz, 12GB A DDR4, 1T SATA. Video Nvidia GeForce GTX 1050 4GB Intel Dual Band 9560 Wireless 802.11ac, Bluetooth, cámara web. Sistema operativo Windows 10 Home 64-bits. 2RJ29LA A B Computadora diseñada para soportar programas pesados, de alto almacenamiento e ideal para el análisis de imagen. • Repotenciador de servidor para procesamiento de imágenes B Características: Dell Power Edge R440, (96GB (03 x 32GB) RDIMM 2666MT/s Dual Rank - Intel Xeon Silver 4114, 2.2G, 10C/20T, 9.6GT/s , 14M Cache, Turbo, HT (85W) DDR4- 2400 - 8TB Equipo adquirido para el almacenamiento y creación del sistema operativo. Figura 2. Análisis de imagen lateral. (A) Imagen lateral Figura 3. Análisis de imagen posterior. (A) Imagen posterior de la vaca. (B) Máscara diseñada de la imagen lateral. de la vaca. (B) Máscara diseñada de la imagen posterior. • Equipos celulares con sistema operativo Android Los equipos Android fueron adquiridos para instalar la aplicación, realizar las pruebas y capturar imágenes en los diferentes establos ganaderos en la región de Puno. 5. Aplicación VAC-BS 5.1 Descripción de la aplicación 4. Sistema de análisis de imágenes VAC-BS es una aplicación para Smartphone Android, que permite realizar un seguimiento y gestión de la ganadería productora de leche dedicada a la crianza del ganado Brown La aplicación tiene un sistema de inteligencia artificial capaz de analizar las imágenes Swiss. Adicionalmente el aplicativo cuenta con una plataforma web para la captura, el registradas, para este fin es necesario realizar dos capturas de imágenes una lateral donde análisis y la gestión de la producción lechera utilizando técnicas de realidad aumentada, se evalúa las profundidad de ubre y profundidad torácica (Figura 2) y otra posterior para análisis de imágenes e inteligencia artificial. ubicar las líneas entre la base de la cola, grupa, anchura de grupa (Figura 3). Esta captura de imágenes es guiada por una máscara diseñada por especialistas. Las funciones de la aplicación permite registrar la información individual de cada vaca que se tenga en un establo, los datos que se deben registrar son: Las imágenes y sus respectivas máscaras servirán de entrada a la red neuronal convolu- cional, el cual es el primer paso para realizar el procesamiento de las imágenes. • Código o número de arete • Peso al nacimiento • Datos de los padres (nombre y código de registro si lo tuvieran) • Reproducción, producción A través de dos fotografías que se tome a cada vaca, la aplicación brinda automáticamente los datos del estado nutricional (condición corporal, profundidad corporal y potencial genético). 10 11 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss 5.2 Instalación de la aplicación 5.3 Registro de usuario La aplicación es gratuita, se encuentra disponible en Google Play con el nombre de VAC- • Finalizada la instalación de la aplicación, ingresar a la opción Registrar Usuario, BS y es compatible con celulares con sistema operativo Android. completar los datos que solicita el sistema como: nombres, apellidos, correo electrónico, contraseña y confirmación (Figura 6). Pasos para la instalación de la aplicación: • Ingresar a Google Play (Figura 4). Figura 4. Selección de Google play para la descarga de la aplicación. Figura 6. Registro de usuario en la aplicación VAC-BS. • Buscar la aplicación VAC-BS y presionar la opción Instalar, luego abrir (Figura 5). • Ingresar a la aplicación colocando el correo electrónico y contraseña (Figura 7). Figura 5. Descarga de la aplicación VAC-BS. Figura 7. Pantalla de inicio en la aplicación VAC-BS. 12 13 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss • Al ingresar se observarán los datos personales ya registrados, luego completar los • Al agregar establos, el ganadero debe completar información como: nombre del datos del establo; el aplicativo tiene la opción de ingresar uno o más (Figura 8). establo y ubicación (Figura 10). Figura 8.Pantalla de bienvenida de la aplicación VAC-BS. Figura 10. Vista de la plantilla de información del establo. • Para actualizar los datos, emplear la opción refrescar y para salir del aplicación • Al abrir la opción mi establo, ingresar la información individual de cada vaca (Figura seleccionar cerrar sesión (Figura 9). 11). Figura 9. Opciones de la aplicación VAC-BS. Figura 11. Vista de la opción mi establo. 14 15 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss • Presionar la opción añadir ganado e ingresar el nombre de la vaca, código de registro • En la figura 14, se observan los datos completos de una vaca, esta información puede (opcional), datos de nacimiento, datos de los padres, estado reproductivo y produc- ser actualizada en cualquier momento, sobre todo para ingresar la producción diaria ción lechera (Figura 12). de leche. Figura 12. Vista de la opción añadir ganado. Figura 14. Vista de la información de un especimen en la aplicación VAC-BS. • Para obtener automáticamente los datos de potencial genético (profundidad 5.4 Captura de fotos con la opción “Registrar fotos” corporal, profundidad de ubre) y estado nutricional, presionar en la opción registrar fotos (Figura 13). 5.4.1 Forma correcta de captura de la imagen lateral Para el registro de la imagen lateral centrar a la altura de la columna y frente a las costillas y tomar la foto del lado izquierdo de la vaca (Figura 15). Figura 15. Captura correcta de la imagen lateral de vaca. Figura 13. Vista de la opción registrar fotos. 16 17 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss 5.4.2. Forma correcta de captura de la imagen posterior Colocar la cámara en posición vertical y centrar la imagen colocando la cámara a la altura de la base de la cola, entre las dos patas posteriores. En el mejor de los casos ambas patas deben estar alineadas (Figura 16). A B C D Figura 16. Captura correcta de la imagen posterior de la vaca. 5.4.3. Forma incorrecta de captura de imágenes laterales y posteriores Ejemplos de la captura incorrecta de imágenes laterales del ganado: Figura 17. Captura incorrecta de la imagen posterior del ganado. (A) imagen capturada por detrás de la zona lateral. (B) Imagen incompleta. (C) Imagen del lado derecho del ejemplar. (D) Imagen con interferencia. En la figura 17A, la imagen fue tomada de la zona lateral, por lo que, el centro de enfoque se encuentra a la altura de la grupa. Para un adecuado reconocimiento del animal, la imagen debe ser tomada en la zona media de la vaca (frente a las costillas), a la altura de la columna. En la figura 17B, la imagen de la cabeza no es visible, lo que ocasionará que el sistema no reconozca a la vaca. En la figura 17C, la imagen registrada es del lado derecho. Para el adecuado reconocimiento del animal se debe capturar el lado izquierdo de la vaca. En la figura 17D, se observa interferencia del ganadero, lo que provocará que el sistema reconozca de manera incorrecta a la vaca. 18 19 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss En la figura 18, se proporcionan ejemplos de la captura incorrecta de imágenes de 6. Referencias la vista del lado posterior de la vaca. Censo Nacional Agropecuario - CENAGRO. (2012). IV Censo Nacional Agropecuario, En la figura 18A, se observa la interferencia de otro ejemplar, lo que causará Resultados finales. INEI. Perú. confusión al momento de emitir los resultados de la aplicación. En las figuras 18B y 18C el problema se encuentra en el enfoque de las imágenes, Ministerio de Agricultura y Riego - MINAGRI. (2017). Diagnóstico de Crianzas Priorizadas ya que el centro de la foto no se encuentra en el centro de la base de la cola, lo para el Plan Ganadero 2017-2021. Pag 5 y 6. que provocará que el sistema realice un análisis incorrecto. Paredes, R. , y Escobar, F. (2018). El rol de la ganadería y la pobreza en el área rural de Puno. Revista de Investigaciones Altoandinas, 20(1), 39-60. A B C Figura 18. Captura incorrecta de la imagen posterior del ganado. (A) Imagen con interferencia. (B) Imagen con centro de enfoque en el lado derecho. (C) Imagen con centro de enfoque por debajo de la base de la cola. 20 21 Ins�tuto Nacional de Innovación Agraria Manual de Manejo de la Aplicación VAC-BS para la Ges�ón del Ganado Brown Swiss 22 Av. La Molina 1981, La Molina (51 1) 240-2100 / 240-2350 www.inia.gob.pe Ministerio de Agricultura y Riego