河北省奶牛智能化養殖現狀調研與分析

王曉芳，郝 丹，張燁迪，符 樂，安永福，邵麗瑋★

（1.河北省畜牧獸醫研究所 071000；2. 河北省畜牧獸醫學會050000；3.邢臺市動物疫病預防控制中心 054000）

奶業受到我國政府的高度關注，近年來隨著農業結構性調整，奶業轉型升級進一步加快，行業集中度不斷提升，現代奶業格局初步形成。 中國奶業結構正面臨著向規?；?、智能化方向的深度改革。 探索先進的養殖技術，通過將信息科技智能手段融入到奶業生產過程，提高上游市場競爭力，是實現奶業振興的重要舉措[1]。

1 河北省奶牛養殖發現現狀

2008 年“三鹿”事件后，河北奶業經歷了一個浴火重生的過程，奶制品消費信心增強，市場占有率進一步提升。 河北奶業近10 年來整體發展呈現出規模化程度提高、 養殖水平逐步提升的態勢。

在奶牛養殖方面， 據國家統計局數據顯示， 自2010～2015年來河北省奶牛存欄及生鮮乳產量在總體呈穩步上升的趨勢，2016～2018 年奶牛存欄開始遞減，2019 年奶牛存欄有所回升，存欄量達到115 萬頭（見圖1）。 據調研，引起奶牛存欄減少的原因主要有兩方面： 一是受國外進口奶粉對國內乳業市場的沖擊影響，乳企限收拒收造成；另一方面是被淘汰奶牛場自身生產技術落后。 另外，伴隨國際大環境的變化以及2018 年下半年以來我國牛奶價格上證，奶牛存欄量或有上行的趨勢。

在生鮮乳供應方面， 近10 年河北生鮮乳產量一直穩定在全國生鮮乳產量的12%～13%， 奶牛單產書水平不斷提升 （見表1）。

表1 河北省和全國生鮮乳產量及占比（單位：萬噸）

圖1 河北省奶牛存欄量（2010～2019 年）

2 河北省智能化奶牛場建設情況

近年來，河北省不斷制定推動奶業發展的舉措，重拾河北奶業振興的信心。 在《關于印發2018 年乳粉業發展項目實施方案的通知》中指出，實現全省奶牛信息共享，提高管理效率[2]。 目前河北省智能化奶牛場發展仍處于初級階段， 了解我省智能化養殖發展現狀和存在問題， 對促進我省奶業進一步發展具有重要的意義。 為此，河北省奶牛產業產業創新團隊對石家莊、唐山、秦皇島、邯鄲、邢臺、保定、張家口、承德、滄州、廊坊、衡水11 個市64 家代表性智能化建設奶牛場的智能化應用環節、 軟件系統的使用、存在的問題等進行了問卷和實地考察。

2.1 智能化在奶牛場的體現環節及應用現狀

2.1.1 智能化在奶牛場的體現環節

2.1.1.1 牛只信息管理 可以實現每頭從出生、繁殖、疾病、產奶記錄、干物質采食、淘汰等信息的查詢和可追溯。

2.1.1.2 奶廳管理 可以對每頭牛每天奶量的自動計量和讀取，實現奶源可追溯；可以預警奶牛健康及營養問題，方便奶牛常對成母牛的淘汰做出決策。

2.1.1.3 發情監控 借助發情監控系統，通過獲取躺臥、反芻等牛只活動信息，可及時準確地反饋奶牛發情和預測排卵時間，指導牧場精準確定配種時期，及時配種，實現了奶牛發情監測的自動化管理，提高奶牛受胎率。 同時，還能有效地進行疫病監控和預防。

2.1.1.4 TMR 精準調控 通過TMR 攪拌機上安裝的無線通訊系統， 通過軟件控制， 可實時掌控每種配料的添加重量、TMR攪拌車的位置、每個牛舍TMR 料投放數量等信息，指導和監控全混合日糧的配置和TMR 日糧投喂車的精準投喂， 最大限度地保證混合日糧配比的精確性和投喂的合理性。

2.1.1.5 牛舍環境監控 基于無線傳感器網絡的牛舍環境監測系統，可以實現對牛舍內外的溫、濕度，氨氣、二氧化碳等進行監測，以便牛場采取措施對牛舍小氣候環境的控制，減少環境應激，提高奶牛產生產性能。

2.1.2 智能化系統在各環節的應用情況

河北省奶牛產業創新團隊對調研的64 家代表性智能化建設奶牛場結果顯示，奶牛場智能化設備應用最多的環節為奶廳、TMR 調配和繁殖管理， 其中擠奶領域的自動化設備及發情監控設備在奶牛場的受重視程度最高。如表2 所示，使用TMR 智能監控系統的奶牛場有22 家，占調研總數的34.38%；使用發情監控系統的有50 家，占比78.12%；奶廳監控率達到100%；使用環境監控的只有8 家奶牛場，占調研總數量的12.5%。

表2 各智能化監控系統在調研牛場的使用情況（個）

使用TMR 自動監控管理系統的22 家奶牛場總，TMR 監控系統有40.9%的設備購自銀川奧特，上?？婆闰v占比18.81，上海石木和海晨博遠的設備占比9.09， 易木通、 愛偉創和feedwatch占比均為4.5%（見圖2）。

圖2 調研奶牛場TMR 監控系統使用情況

使用發情監控管理系統的牧場， 銀川奧特和阿菲金的占調研總數的27.27%，其次為以色列的SCI、德國GER 和利拉伐，分別占調研牛場總數的22.3%、9.09%和9.09，國科誠泰的使用率占調研牛場總數的4.55%（見圖3）。 繁殖管理軟件的使用進口設備居多，銀川奧特因作為河北省智能奶牛場建設、省級數據管理平臺的承擔單位，一直在河北推行自有設備，因此在政策上具有一定的優勢地位。

圖3 調研奶牛場發情監控系統使用情況

2.3 智能化系統應用存在的問題

在對唐山、保定等河北省優勢奶牛養殖區的12 家智能化奶牛場建設項目抽查，對重點對國產軟件的阿牧網云、銀川奧特、南京豐頓、 國科誠泰等智能化軟件在奶牛場的使用情況和存在問題進行了深入的調研， 調研該些軟件在使用過程中存在以下問題：

2.3.1 各環節的智能化普遍存在“信息孤島”

各承建單位基本沒有將常用的養殖檔案單獨設定板塊，而是分散在軟件系統的各個板塊， 造成查找某項記錄或檔案時相對費事費時，比如，查找診療記錄，有的需要從事件管理的獸醫模塊進入，有的則需要從統計分析的獸醫分析模塊進入。 對軟件不夠熟悉的人員，甚至是牧場數據員，在使用時并不能迅速找出相應的檔案記錄。

2.3.2 專業的數據分析人才匱乏，智能化功能運用嚴重不足

許多中小型奶牛場目前普遍處于人工操作的機械化階段，在意識和操作行為上對自動化、智能化概念薄弱，專業的數據分析人才匱乏。 不少牧場存在數據錄入不及時，不能形成有效的分析報告或者形成的分析報告不具備參考價值， 不能較好地指導生產。

以TMR 自動監控系統為例：TMR 自動監控系統除了具有誤差顯示功能，還具有干物質采食量、飼料轉化率的分析功能，也具備飼草料原料的庫存管理功能、飼料成本核算功能、效益分析功能等。 但是，目前牧場使用TMR 自動監控系統只是用于監督操作人員，控制日糧制作的誤差率。 此外，由于多數牧場使用的是固定式TMR 攪拌機， 自動監控系統一般只安裝在TMR 攪拌機上，撒料車投料的過程無法有效監控，并且多數牧場對剩料量不進行稱重監控，造成系統生成投料誤差率、干物質采食量及飼料轉化率的分析報告偏差較大，不具備科學指導生產的意義。

2.3.3 軟件設計實用性欠佳

一是，軟件總體設計不夠直觀，養殖檔案沒有單獨分類。 軟件首界面的菜單欄分類不夠具體明確， 在使用的人性化和便捷性方面欠佳。 二是， 軟件系統數據不能區別顯示牛只自動識別率。 例如：國科誠泰及南京豐頓承建的牧場中隨機抽取3 個擠奶班次，其牛只自動識別率、奶量自動上傳率均只顯示補錄后的比例，即100%。 阿牧網云系統可分別顯示自動識別的牛只比率、補錄后的比率。 這種分別顯示，便于牧場管理者及時發現并檢修擠奶設備是否出現故障，比如某牧場牛只自動識別率一直較低，或某擠奶機位連續數次不能自動識別牛號，或奶量無法上傳，則可能是設備出現故障。 三是，與符合奶牛場實際生產的功能性需進一步開發。 在實現自動開啟風扇、噴淋設備時，只有南京豐頓公司綜合考量了環境的溫度及濕度對奶牛造成的不良影響，將THI作為評判閾值。 而阿牧網云、 國科誠泰均只將溫度列入考慮范圍。 從理論上講，以THI 作為自動開啟風扇及噴淋的評判標準似乎更加合理， 但在實際情況中到底應該以什么作為確定開啟風扇、噴淋的標準，應進一步進行科學研究。 同時，為了節電節水，應確定溫、濕度與所開啟風扇的數量、風力、時間及噴淋時間的對應關系，使操控更加精準化。 此外，牛舍內采集溫度、濕度的感應器的安裝位置和數量，也值得進一步研究，以使智能化環境設施的安裝標準更科學和智能。

3 智能化奶牛場建設的發展建議

近年來，國內外相關畜聯網系統設備開發和銷售企業，不斷改進和完善基于奶牛個體信息監測的職能系統。 隨著國家和地方政策的引導，“智能化”得到為數眾多的中小型牧場逐漸重視，疲于資金和人才壓力真正實現我省奶牛場的智能化建設在目前仍處于“初級階段”。

在自動化設備表現方面， 目前我國奶牛場使用的自動化設備主要在擠奶和飼喂方面。 與國外的信息化程度相比，我們還有很大的差距，諸如擠奶機器人等設備的應用很少。 在智能化軟件使用管理方面：提高數據錄入的便捷。 各專業化公司要合理集成奶牛場養殖管理系統，實現同一數據一次錄入，實現奶牛場各智能系統數據互通互聯，能夠與省平臺、省DHI 中心和乳企的軟件系統準確對接，確保管理系統運行正常、數據有效。 切實加強分析功能。 要進一步完善統計分析功能，實現牛場成本核算及牛只個體綜合評價，TMR 自動監控系統的飼草料原料的庫存管理功能、飼料成本核算功能、效益分析功能等。 切實改進完善環境控制功能。 要進一步研究環境指標數據采集的科學和合理性，準確分析整合所獲得的環境數據，精確控制通風和噴淋系統，在合理調節牛舍環境的同時，做到節能、節水、環保。 強化培訓指導。 要加強牧場數據員培訓， 使數據員熟練掌握平臺各項功能軟件的操作和擴展功能，提高數據錄入效率和分析水平，充分發揮軟件的智能作用。