犢牛飼喂管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

郝峰　謝明亮　艾翔　馮迪

摘 要：隨著農牧業(yè)現(xiàn)代化進程加速，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，全國各地養(yǎng)牛場的規(guī)模逐漸擴大。為了實現(xiàn)犢牛的健康生長，提高犢牛成活率和飼養(yǎng)管理的有效性，我們對飼喂管理技術進行改進，采用信息化、智能化手段，充分考慮飼喂管理中提高科學性、舒適性和疾病防控等方面問題，探討了犢牛飼養(yǎng)管理系統(tǒng)設計的關鍵技術，為犢牛健康成長提供了整體的解決方案。

關鍵詞：犢牛 飼養(yǎng) 管理 技術

犢牛是指3～6月齡之內以乳汁為主要營養(yǎng)來源的初生小牛。犢牛是農場的未來，犢牛的發(fā)育狀況將直接影響農場未來的發(fā)展。為了給犢牛健康的生長環(huán)境，此階段的小牛被安放在犢牛島“一圈一牛”進行標準化管理。科學研究表明，犢牛的飼喂要做到“四定”，即定人、定時、定量、定溫，可以有效提高犢牛的體質。

一、犢牛飼喂自動化管理改進設計

為了進一步實現(xiàn)科學化自動化管理，通過現(xiàn)有技術對上述飼喂方式做進一步改進：建立有上位機、單片機處理系統(tǒng)、傳感器等組成自動化數據采集、分析、處理系統(tǒng)。從犢牛出生開始，利用RFID技術，從出生開始，對每頭小牛的出生日期、父母、體質等做一個基礎數據庫，之后對犢牛進行數據采集補充。所有工作人員都可以根據讀取耳標和后臺數據，對該牛情況進行充分了解;還可以根據進食記錄，規(guī)劃奶牛進行進食時間。

設計專用運奶車，采用水浴加溫的方式，控制犢牛食用牛奶的溫度，并通過溫度檢測裝置實時檢測奶溫，并設計清洗消毒方案，確保犢牛吃到適宜溫度且放心的奶。

系統(tǒng)通過對奶牛的牛齡、體重、體質等分析，通過犢牛牛奶飼喂公式計算出奶牛的飼喂量，并將奶牛飼喂量轉化為奶箱中所需要的牛奶高度，上位機將該數據傳輸到下位機，精準控制運奶車的出奶量。

二、犢牛飼喂自動化管理系統(tǒng)總體功能流程

犢牛飼喂系統(tǒng)的主要功能有兩個：1.精準科學地為犢牛及時提供適溫、適量的牛奶;2.采集犢牛日常數據，建立數據庫，為工作人員科學管理提供依據。

犢牛飼喂系統(tǒng)主要由一臺上位機、移動飼喂站和通訊系統(tǒng)等構成。總體設計包括硬件設計、軟件設計、機械結構設計。

具體工作狀態(tài)如下：

①工作人員使用耳標讀寫器讀取耳標，將牛的ID號上傳上位機;②同時單片機系統(tǒng)會時刻對奶溫檢測傳感器、奶量檢測傳感器、體重檢測傳感器的采集數據處理和加熱器進行控制;③上位機通過ID號調出犢牛資料，同時根據體重傳感器的數據，利用犢牛飼喂公式計算出奶牛的飼喂量，并將奶牛飼喂量轉化為奶箱中所需要的牛奶高度，并將該數據傳送給單片機處理系統(tǒng)，上位機記錄放奶量;④單片機處理系統(tǒng)根據上位機傳送的數據，控制電磁閥放奶。

三、犢牛飼喂管理系統(tǒng)部分功能介紹

（一）軟件系統(tǒng)構成

上位機主要部分是電腦軟件系統(tǒng)構成。軟件系統(tǒng)是整個犢牛飼喂系統(tǒng)的大腦。主要功能包括：

1.建立奶牛信息庫和數據分析系統(tǒng)。通過下位機的數據采集和工作人員的人工操作等，建立所有犢牛牛生信息庫，包括出生日期、父母、體重、每日進食情況、生病情況及用藥處理等，并能夠根據下位機的上床數據自動更新備份數據。系統(tǒng)自動對數據進行分析，自動生成每頭牛各項數據分析圖表和牛場總體犢牛各項數據分析圖表。工作人員可以翻閱每頭犢牛的具體信息，既有利于對每頭犢牛的具體管理和整個牛場的綜合管理，也可以對各項大數據進行分析，總結養(yǎng)牛經驗。

2.軟件系統(tǒng)還有一項重要功能就是根據耳標讀寫器讀到犢牛標號，同時根據稱重傳感器上傳的該牛體重，利用犢牛牛奶飼喂公式計算出牛奶的飼喂量，并將奶牛飼喂量轉化為奶箱中所需要的牛奶高度，并將該數據傳送給下位機。

（二）硬件系統(tǒng)的分析介紹

單片機處理系統(tǒng)是下位機的控制核心，控制著犢牛飼喂系統(tǒng)的全部工作過程。他的應用領域、自帶資源、可擴展性、成本和開發(fā)環(huán)境等是選擇過程中必須要考慮的幾個條件。處理器主要分為三種，即：MPU、MCU和DSP。

單片機處理系統(tǒng)的主要工作流程為：將奶溫檢測傳感器、奶量檢測傳感器、體重檢測傳感器的采集數據進行處理，對加熱器進行控制，并將體重測量數據通過無線傳輸的方式上傳給PC機（奶溫、奶量、加熱器的數據不需要上傳，單片機系統(tǒng)可以自行處理），之后接收PC機下發(fā)的指令，控制上述傳感器做出相應的反應。

（三）耳標識別和稱重系統(tǒng)

耳標識別系統(tǒng)主要是由耳標和耳標讀寫器組成的。稱重系統(tǒng)的主要目的是對犢牛進行稱重，并將數據上傳到單片機系統(tǒng)，安裝于犢牛飲奶口處，稱重系統(tǒng)與單片機系統(tǒng)間采用了藍牙通訊。

（四）奶量檢測及加熱系統(tǒng)

奶量檢測的目的是實現(xiàn)犢牛飼喂的定量控制。本系統(tǒng)利用紅外線測距原理進行測距，測距精度高，不與奶接觸不會污染奶源。奶箱為估計的長方體，單位下降水位是相同的，下降體積是可計算的，在長、寬和奶的密度固定的情況下，通過測量奶位，即可控制奶排出的質量。

犢牛飼喂過程中奶溫、飼喂量和飼喂次數是三個最為關鍵的因素，它們對犢牛成長的日增重和發(fā)病、死淘率起著關鍵性作用。所有溫度控制系統(tǒng)在犢牛的飼喂系統(tǒng)中是必須有的環(huán)節(jié)。

參考文獻

[1]羅國成.哺乳期犢牛飼養(yǎng)管理[J].世界熱帶農業(yè)信息，2019（8）：42—43.