數字化集成技術在規模化奶牛場的應用

李明貴 岳慶磊 李晨

doi：10.3969/j.issn.1008-4754.2021.11.062

摘要：數字化生產技術已經在深刻的改變畜牧產業發展模式，并極大地提高現有畜牧產業生產效率，對于提高國內畜牧業發展水平具有重要意義。本文對數字化集成技術在奶牛場的具體應用進行了簡要分析，主要以2016-2018年間山東祥和乳業有限責任公司現有標準化奶牛養殖場為依托進行試驗示范，結果顯示通過奶牛數字化集成技術的應用，山東祥和乳業奶牛場的泌乳牛平均產奶量提高了22.1%，生鮮奶蛋白質含量由原來的3.12g/100g提高到3.45g/100g，隱性乳房炎的感染率降低了31%，犢牛存活率增長了5.6%，細菌總數由85萬個/mL降低到40萬個/mL，提升效果明顯，該技術值得推廣。

關鍵詞：數字化技術;奶牛場;應用

近年來，隨著奶牛業的不斷發展，養牛業已從傳統的生產管理方式向現代化的管理方式轉變，使得對牛群結構和生產過程的數字化管理勢在必行。為發揮牛群的整體生產潛力，運用計算機軟件對規模化奶牛場進行科學的管理就可以輕松的解決這個矛盾^[1]。計算機能及時準確地收集、加工、存貯、分析每一牛只的每一天變化，使飼養管理達到像對待產婦一樣精心準確、周全的程度，以規范有序的管理措施來保證奶牛的健壯和高產。因此，建立一套較為完整的適合規模化奶牛場管理的現代化信息技術，是奶牛業發展的當務之急。

1 試驗時間與地點

2016—2018年，主要以山東祥和乳業有限責任公司現有標準化奶牛養殖場為依托進行試驗示范。

2 主要建設內容

根據山東祥和乳業奶牛場實際情況，奶牛數字化管理平臺由計算機信息采集系統、信息分析系統和自動控制系統這三大部分組成。

2.1 設備、軟件的配備、安裝和調試

1） 軟件配備 引進阿菲金管理軟件。

2） 設備配備 購買數據庫服務器、電子分欄系統Textron3000、VGA分配器、數字牛號信號接收，交換機、身份識別計步器和感應器、電子式控制面板、智能球型云臺攝像機、牛奶電子計量器、行進式自動稱重系統、體溫感應測定器、牛奶成分在線分析儀等儀器設備，并進行安裝、調試，構建形成一個較為完整的管理系統。

試驗時課題組根據實際需要，把電子式控制面板、行進式自動稱重系統、身份識別計步器和感應器、牛奶成分在線分析儀、牛奶電子計量器、體溫感應測定器等設備分別安裝在牛只肢體部位、較為集中的活動區域、擠奶生產區等不同地方，結合奶牛場的實際應用來采集信息和傳遞信息^[2]。

①身份識別計步器和感應器。身份識別計步器和感應器，這是集三種基本功能于一體的電子產品，首先，它是所佩戴牛只的“電子身份證”，在網絡設施中被準確識別;其次，能隨身記錄佩戴牛只的活動狀況，像奶牛的起臥次數，走動的步數。該項目計步器主要佩戴在牛只的后腳踝位置，佩戴后奶牛的活動頻率一旦出現反常現象，就會體現在記錄數據上;此外，具有電子感應作用，當牛只通過奶牛場安裝的固定感應器時，這些信息便被接收并傳遞到數據庫中，提供給分析系統做判定依據。

②通道。通道是奶牛從運動場到擠奶廳“上下班”的必經之路，這里，混合安裝著自動控制系統和信息采集系統的設施，各自發揮著“管理職能”。

③感應器。感應器，如同“刷卡機”一樣，固定感應器對牛只佩帶的感應器發生連通作用進行“身份”識別，使后面的體重測定、體溫測定數據對應。

④行進式自動稱重系統。行進式自動稱重系統，安裝在通道中，在入口處有一用于牛號識別的感應器，當牛只“刷卡”之后，在自動稱得牛只體重的同時，牛號也自動識別，所以體重就和特定的牛號相對應，體重數據通過數據線傳送到數據庫去，準確無誤的歸入“一牛一檔”中。

⑤感應式體溫測量儀。感應式體溫測量儀，應用感應功能，對經過牛只測定體溫，使系統不斷掌握著該牛的體溫變化。

⑥擠奶站。擠奶站是一個生產集中的區域，也是數字化管理中信息采集、監控監管的重點環節，因此，這里的檢測和監測設備的功能、性能會直接影響信息系統的精確水準。該項目所安裝的配套設備是引進的以色列阿菲金和瑞士利拉伐專業公司的產品。

⑦電子控制面板。電子控制面板，安裝在擠奶人員便于觀察的位置，它具有三種主要功能：①在擠奶時顯示當前產奶量、流速、電導率等數據，并將數據發送到信息庫;②可隨時查看被擠奶牛只的歷史記錄數據，例如之前的平均奶產量和平均流速、平均電導率、泌乳天數、懷孕天數等;③擠奶進行中一旦出現電導率上升、或者奶產量下降等情況，系統會在電子控制板上發出警告，提示管理人員進行處理措施。例如，出現抗生素奶、自動控制系統會將“問題奶”自動分流，防止污染奶罐。在系統軟件的同步運作下，電子控制面板還可以顯示計算機傳過來的提示信息，如產量下降警告，以及時補充營養或者檢查奶牛健康狀況。

⑧牛奶電子計量器。牛奶電子計量器，它能準確地測量出每頭牛的產奶量和電導率，并把數據自動傳送到管理軟件的數據庫。

⑨牛奶成分在線分析儀。牛奶成分在線分析儀，外號“魔盒”，它能夠在擠奶的同時，對牛乳中的乳脂、乳蛋白、乳糖、含血量、尿素、體細胞等成分進行在線分析，測得的數據自動傳輸到數據庫及分析室。通常，魔盒分析的乳成分包括：乳脂、乳蛋白、乳糖、含血量、尿素和體細胞。檢測和掌握這些乳成分信息，可以馬上鏈接到下一步的管理工作，根據奶成分變化，早期發現癥狀，做出準確的診斷去及早治療，而且科學準確。例如，當奶量下降，電導率及乳脂率上升，就表示乳房有細菌感染。可以做到乳房炎早期監測。

2.2 信息登記

運用阿菲金管理軟件，對于每頭牛的各胎次的配種、妊檢情況和診療情況等基本信息進行登記。

2.3 數字化集成技術特點

本項目研發的奶牛場數字化集成技術是一個功能更加全面的生產管理技術。其次，繁育、泌乳等過程關系密切，各個階段環環相扣^[3]。系統的統計分析模塊可以較全面的對奶牛的各項生產數據進行統計分析，同時，系統以文字、圖標的形式反饋統計報告。根據數據分析結果和適當地預測信息，牛場管理者能夠對牛群的實際情況做出客觀、準確、科學地判斷，從而提高經濟效益。

3 試驗結果

通過奶牛數字化集成技術的應用，山東祥和乳業奶牛場的泌乳牛平均產奶量提高了22.1%，生鮮奶蛋白質含量由原來的3.12g/100g提高到3.45g/100g，隱性乳房炎的感染率降低了31%，犢牛存活率增長了5.6%，細菌總數由85萬個/mL降低到40萬個/mL，項目實施以來，累計實現銷售收入8，378.5萬元，新增產值5，004.95萬元，新增利潤1，321.1萬元。

4 應用前景

本項目運用奶牛數字化集成技術對規模化奶牛場進行科學管理，不僅可以節約奶牛養殖成本，還能使奶牛集約化管理更加科學有效，增加養殖效益。經濟、社會和生態效益顯著，推廣應用前景和發展空間廣闊。

參考文獻：

[1] 張忠華.阿菲金管理軟件在規模化奶牛場的應用[J].新疆農墾科技，2009，32（1）：33-34.

[2] 岳慶磊，李明貴.規模化奶牛場數字化集成技術應用試驗[J].中國畜禽種業，2017，13（3）：76-77.

[3] 范福祥.奶牛場數字化生產管理系統的構建[D].東北農業大學，2011.