荷蘭奶牛場管理軟件傳感器系統的調查分析

摘譯/白會新 校/王靚靚

（1東北農業大學動物科學技術學院；2黑龍江省大慶市畜牧獸醫局）

荷蘭奶牛場管理軟件傳感器系統的調查分析

摘譯/白會新1,2校/王靚靚2

（1東北農業大學動物科學技術學院；2黑龍江省大慶市畜牧獸醫局）

為提高奶牛場管理水平，傳感器系統被應用于測定奶牛個體的生理、行為和生產特性。近年來，應用傳感器系統的奶牛場數量正在逐年增加。但對于奶牛場是否使用傳感器系統，如何選擇傳感器系統不是很清楚。為此，研究荷蘭奶牛場的專家對目前荷蘭地區奶牛場應用傳感器系統情況進行了綜述。同時，對奶牛場投資或不投資使用傳感器系統的原因進行了分析，并且描述了使用或不使用傳感器系統的奶牛場特征，概述了傳感器系統在日常奶牛管理中的應用。

荷蘭；奶牛場；傳感器系統；調查；投資

為了提高奶牛場的管理水平，傳感器系統被應用于測定個體奶牛的生理、行為和生產特性。傳統的傳感器系統定義為：能夠測定奶牛個體生理和行為參數（涉及到健康和乳腺炎），且能夠實現自動化的裝置。最近幾年，傳感器系統的發展已經成熟。例如，有的傳感器系統可以檢測牛奶中的脂肪和蛋白質含量以及奶牛乳房、肢蹄健康和發情時間。

最新的傳感器系統可以測定奶牛體重和反芻時間，而具有更多功能的傳感器系統也正在發展中。當前，使用傳感器系統的奶牛場已經增加，尤其是自動檢測發情的傳感器系統。荷蘭大約1/5的奶牛場使用自動發情檢測傳感器系統。在荷蘭和其它歐洲西北部國家，由于自動擠奶系統的使用，傳感器系統的應用正在增長。使用傳感器系統的好處在于，擠奶工人在自動擠奶的過程中并不能準確判斷奶牛乳房和生鮮乳的異常情況，而自動擠奶系統具有乳腺炎檢測傳感器，可以準確辨別乳腺炎的發生。

投資傳感器系統的一個最重要原因是可以降低奶牛場的勞動力。在歐洲西北部國家，勞動力是昂貴的，農民正在尋找新的方式去代替體力勞動。發情檢測傳感器系統只用更少的時間即可判斷出奶牛是否發情。例如，發情檢測一般需要觀察奶牛，頻率為每天3 次、每次20 min，而使用發情檢測傳感器系統可以減少勞動時間。另一個投資傳感器的理由是對疾病和發情的檢出率較高。一些研究表明，傳感器系統可以檢測80%～85%的奶牛發情，而農民平均檢測奶牛的發情率大約為55%。第三個投資傳感器的原因是期待使用傳感器后奶牛場有較高的利益回報。應用傳感器系統可以幫助奶牛場做出更及時和精明的決策，最終提高奶牛場的收益。

目前，奶牛場可以使用的傳感器系統有很多。但對奶牛場如何選擇傳感器類型以及奶牛場主為什么投資傳感器系統的原因不是很清楚。因此，本文基于荷蘭512 個奶牛場，對目前荷蘭地區應用自動擠奶系統（多頭奶牛共同擠奶的大型機械）和傳統擠奶系統（單頭奶牛擠奶的小型機械）的奶牛場情況進行綜述；調查奶牛場投資或不投資使用傳感器系統的原因；描述使用或不使用傳感器系統奶牛場的特征，包括奶牛場大小、生鮮乳產量、奶牛場的集約化程度、增長牛群大小、奶牛場主年齡等。

1 材料與方法

1.1 數據選擇

2013年10月18日～11月17日，研究者通過E-mail將調查問卷發送給1 672 家荷蘭奶牛場，其中532 家奶牛場完成了調查問卷，但有15 家奶牛場已不再飼養奶牛，5 家奶牛場問卷回答不正確，最終的數據由512 家奶牛場反饋信息組成（占答復率的30.6%），其中202 家奶牛場安裝了傳感器系統，310 家奶牛場未安裝傳感器系統。此外，研究者額外獲得了491 家奶牛場奶牛存欄數量、奶牛場占地面積和每年交售鮮奶數量的信息。奶牛場特性描述分析平均數是基于這491 家奶牛場。

1.2 數據分析

數據進行二次曲線處理，所有的數據編輯和分析均由SAS 9.3軟件進行。奶牛場被分為3 類：沒有傳感器系統的奶牛場、有傳感器系統使用自動擠奶系統的奶牛場和有傳感器系統使用傳統擠奶系統的奶牛場。3 種類型奶牛場的描述性統計和比較采用一般線性模型進行。采用線性判別分析，描述有和無傳感器系統的奶牛場。

2 結果與討論

2.1 有效奶牛場

此項調查報告的奶牛場基本信息源于幫助奶牛場分析經濟效益的會計中介，因此部分奶牛場主愿意完成提供的相應問卷，但也使得相關信息有一定的偏見性。

2.1.1 奶牛數量

在調查的奶牛場中，奶牛存欄數量（105 頭）比荷蘭奶牛場平均存欄數量（91 頭）要高，產奶量水平（7 910 kg/頭）比荷蘭奶牛場平均水平（8 217 kg/頭）要低（表1）。在荷蘭，應用傳統擠奶系統比應用自動擠奶系統的奶牛場有更多的奶牛，可能是由于自動擠奶系統單元進行擠奶的奶牛數量有限，因此應用自動擠奶系統的奶牛場飼養的奶牛數量不能超出擠奶數量限制，使得其奶牛場擴大飼養規模較難。

2.1.2 奶牛平均占地面積

荷蘭奶牛場平均占地面積為52公頃，相當于平均每公頃有1.75 頭奶牛、每公頃生鮮乳產量14 380 kg。文中所調查的奶牛場每公頃土地的奶牛數量和產奶量略低于全國水平，可能是因為調查的奶牛場多數位于荷蘭北部地區，而這個地區每公頃奶牛數量較其它地區奶牛數量少。

2.1.3 每周在每頭奶牛上消耗的勞動時間

沒有傳感器系統的奶牛場，農民每周需花費在每頭奶牛的總勞動時間平均為1.19 h，而有傳感器系統的奶牛場，該項勞動時間為：配備傳統擠奶系統是0.95 h、配備自動擠奶系統是0.92 h，均顯著低于沒有傳感器系統的奶牛場（表1）。有報道稱，荷蘭安大略湖省的奶牛場受奶牛數量增加變化的影響，農民每周需花費在每頭奶牛的勞動時間為0.77～1.82 h，但這些時間包括與飼喂生產有關的野外工作。

2.2 傳感器系統配備情況

假設調查中沒有反饋信息的奶牛場均未使用傳感器系統，那么該項調查至少有12%的奶牛場有傳感器系統。同時，調查結果顯示，39%的奶牛場至少使用一種傳感器系統，24%的奶牛場使用自動擠奶系統（表1），比Steeneveld等（2012）報道的比例要高，但這并不能代表荷蘭奶牛場安裝傳感器系統的比例。此外，通過調查，可以推測奶牛場主對采用新技術提升奶牛場管理更有興趣，應用自動擠奶系統或傳感器系統的奶牛場比例高于荷蘭奶牛場的平均水平。

配備自動擠奶系統和傳統擠奶系統的奶牛場利用的傳感器系統類型情況見表2。配備傳統擠奶系統的奶牛場普遍使用測定牛奶顏色和導電性

表1 無傳感器系統、有傳感器系統并配備自動擠奶系統、有傳感器系統并配備傳統擠奶系統奶牛群體特性描述的平均值（標準差）

表2 自動擠奶系統和傳統擠奶系統的奶牛場中應用傳感器系統的情況

的傳感器系統，以檢測奶牛乳腺炎。配備自動擠奶系統的奶牛場一般有稱重臺、脂肪和蛋白質測定傳感器、牛奶體細胞數測定傳感器、牛奶溫度測定傳感器。70%的傳統擠奶系統奶牛場配備傳感器有活度計和奶牛計步器，41%的自動擠奶系統奶牛場有活度計和奶牛計步器。

2.3 奶牛場投資傳感器系統的原因

2.3.1 被迫投資

通過表2可以看出，很多不同類型的傳感器被應用于奶牛場。然而，調查報告分析配備自動擠奶系統的奶牛場通常不愿意在乳腺炎檢測傳感器上進行投資，最后選擇投資這些系統最普遍的原因是銷售人員把這些額外傳感器系統打包銷售給奶牛場，使得自動擠奶系統的銷售價格有所降低。同樣，稱重臺、脂肪和蛋白質測定傳感器、牛奶體細胞數傳感器和牛奶溫度傳感器能很容易地被打包納入自動擠奶系統中。購買青年奶牛活度計和計步器的原因與前面提到的傳感器被投資的原因相似。

2.3.2 主動投資

泌乳奶牛活度計和計步器被投資的最主要原因是可提高牛奶檢測度，提高奶牛場效益，增強奶牛種群的繁育水平。調查報告顯示，奶牛場通常愿意投資在活度計和計步器，它們能夠提高發情檢測性能，在活度計上的投資是有效益的。對于使用傳統擠奶系統的奶牛場主，他們愿意投資于活度計和計步器的原因是可降低勞動力。發情傳感器被投資，也是因為可以降低勞動力和縮短勞動時間（不用通過對發情奶牛外觀檢查或對受孕奶牛外觀確認）。

2.4 奶牛場不投資于傳感器系統的原因

經費不足是奶牛場不投資傳感器系統的最重要的原因，奶牛場更傾向于投資到其它事情上（表3），而不是投資到不確定的收益上。這與已有研究報道結論相一致，即奶牛場主不熟悉可利用的技術，投資后所獲利益的不確定性是奶牛場不投資傳感器系統的一個重要因素。

2.5 投資和不投資傳感器系統奶牛場的特性分析

通過描述性統計分析，3 種類型的奶牛場間幾乎沒有差異（表1）。安裝傳感器系統的傳統擠奶系統奶牛場與沒有安裝傳感器系統的奶牛場相比，僅奶牛數量有顯著提高。分析其原因，可能是安裝傳感器系統的奶牛場場主比沒有安裝傳感器系統的奶牛場場主具有更超前的思想。此外，奶牛頭數越多的奶牛場越需要良好的管理，越需要配備傳感器系統。與沒有傳感器系統奶牛場相比，有傳感器系統的奶牛場每人每周在每頭奶牛上消耗的勞動時間較少，這表明有傳感器系統能夠降低農民的勞動時間。

表3 310個荷蘭奶牛牧場主表明不投資傳感器系統的原因

2.6 傳感器系統的應用

調查結果顯示，約40%的奶牛場從不或只是偶爾使用色度傳感器系統和稱重臺的數據，而還有約40%的奶牛場經常或每日都使用這些傳感器系統的數據。色度傳感器和稱重臺通常是作為自動擠奶系統的打包傳感器，因此這些傳感器的數據奶牛場并不太關心。超50%的奶牛場從不或僅是偶爾使用檢測脂肪、蛋白質和牛奶溫度的傳感器系統數據。超過3/4奶牛場經常或每天使用檢測奶牛體細胞數量、導電性、反芻活性和青年牛活力的傳感器。使用最為廣泛的傳感器系統是泌乳奶牛的活度計和計步器系統。

2.7 經濟意義

奶牛場投資傳感器系統的主要原因是為了提高奶牛場的經濟效益，而不投資傳感器系統的主要原因是因為奶牛場經費不足。

此外，傳感器系統的研究目前主要聚焦在傳感器和檢測性能的發展，但應用傳感器是否也能提高奶牛場的技術參量（例如牛奶產量、初產母牛年齡、產犢間隔、疾病發生率和奶牛體細胞數量）還尚不明確。

3 結論

通過對512 個荷蘭奶牛場的信息收集，分析得出了奶牛場使用傳感器（310 個奶牛場）和不使用（202 個奶牛場）的情況與原因。

3.1 在所有傳感器系統中，奶牛乳腺炎監測和發情監測傳感器是奶牛場應用最廣泛的傳感器系統。

3.2 奶牛場投資使用傳感器系統的原因是不同的。其中奶牛乳腺炎檢測傳感器系統通常是打包銷售于自動擠奶系統中，在購買自動擠奶系統時，必須購買。有時這樣購買可以幫助降低自動擠奶系統的價格。而奶牛場在有經濟實力的情況下，為了提高檢測率，增加種群繁殖水平，提高奶牛場效益和降低勞動力，都會購買發情監測傳感器系統。

3.3 盡管有傳感器且使用傳統擠奶系統的奶牛場比沒有傳感器且使用傳統擠奶系統的奶牛場有更多的奶牛，但描繪有無傳感器系統的奶牛場所具有的特征卻是較困難的。

3.4 有傳感器系統的奶牛場人員比無傳感器系統的奶牛場人員在每頭奶牛上消耗的勞動時間少。

3.5 無論奶牛場有無傳感器系統，奶牛場主年齡、奶牛場繼承人、牛群的增長速度、每頭奶牛的產奶量、每公頃奶牛數量和每公頃牛奶產量都沒有不同。C

原文： Steeneveld W，Hogeveen H. Characterization of Dutch dairy farms using sensor systems for cow management. Journal of Dairy Science，2014，98（1）：709-717.

2017-02-07）

白會新（1986-），黑龍江望奎人，博士，畜牧師，主要從事畜禽生產管理。