自動犢牛飼喂器發(fā)展研究

葉巖　東忠閣　陳蕾

摘要：闡述自動犢牛飼喂器發(fā)展研究的必要性，概括了國內(nèi)外自動犢牛飼喂器的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，并分析幾種國內(nèi)外自動犢牛飼喂器的技術(shù)、特點，最后總結(jié)了我國自動犢牛飼喂器的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；自動犢牛飼喂器；發(fā)展方向；犢牛飼喂

中圖分類號：$817.3

文獻標識碼：A d0_.10.14031/j.cnki.njwx.2016.05.004

0.引言

隨著我國奶業(yè)養(yǎng)殖場效益的不斷提升，人們越來越重視犢牛的飼養(yǎng)。在犢牛飼養(yǎng)過程中，牛奶的溫度和飼喂量是直接決定犢牛是否能健康成長的兩個關(guān)鍵因素。為了解決奶溫和奶量的控制問題，應(yīng)當研究適合犢牛生理特點的自動犢牛飼喂器。這樣不僅使犢牛飼養(yǎng)方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，還有利于大規(guī)模飼喂犢牛，降低生產(chǎn)成本，加快犢牛生長，對于推動犢牛規(guī)?；?、集約化和標準化發(fā)展有著促進作用。

全自動犢牛飼喂設(shè)備是犢牛養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵，其技術(shù)水平的高低對提高勞動生產(chǎn)率、降低犢牛死亡率、降低勞動強度、促進犢牛健康養(yǎng)殖等方面起著決定性作用。犢牛自動飼喂程度高低已成為衡量現(xiàn)代規(guī)模化犢牛養(yǎng)殖發(fā)展水平的重要考量指標。

傳統(tǒng)的人工飼喂犢牛，不僅奶源容易被人為的造成污染，而且需要占用大量的人工勞動力，其勞動強度高且效率低。隨著人類社會的不斷進步，國內(nèi)犢牛飼喂設(shè)備主要劃分為手持式、掛桶式、推車式、管道式等幾種類型。近年來隨著智能化技術(shù)、自動控制技術(shù)、機器人技術(shù)等高新科技的發(fā)展應(yīng)用，國外很多奶業(yè)生產(chǎn)商制造了全自動犢牛飼喂機器。全自動犢牛飼喂機可全自動完成犢牛識別、代乳粉設(shè)定量排放、設(shè)定恒定水溫、自動攪拌、牛奶輸送、整機管路消毒等一系列動作，還可以記錄每個犢牛飲奶量、飲奶時間、飲奶次數(shù)。全自動犢牛飼喂器可以實現(xiàn)最接近于奶牛乳頭喂養(yǎng)犢牛的自然狀態(tài)，實現(xiàn)無人化喂養(yǎng)作業(yè)，達到保證犢牛健康、提高犢牛存活率和大幅度節(jié)省勞動力的目標。

自動犢牛飼喂器主要是利用計算機控制，目前投入使用比較多的是國外生產(chǎn)的Delaval、利拉伐、Lely等公司生產(chǎn)的全自動犢牛飼喂機器人。自動犢牛飼喂器的飼喂方式首先通過耳標識別系統(tǒng)獲取犢牛個體信息，耳標識別信號傳給飼喂主機，由主機進行全自動飼喂。這種自動犢牛飼喂器具有良好的工作性能，不僅能高效快速的進行飼喂工作，而且可以實現(xiàn)最接近犢牛自然狀態(tài)下無人飼喂作業(yè)，節(jié)省了大量勞動力，提高了犢牛存活量。智能化自動犢牛飼喂器對促進畜牧業(yè)福利養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)升級和奶業(yè)發(fā)展有著重要的意義，有助于我國犢牛養(yǎng)殖業(yè)將由分散養(yǎng)殖型向規(guī)?；⒓s化、科學(xué)化、國際化方向發(fā)展。

1.研究目的和意義

1.1研究目的和意義

處于喝母乳階段的犢牛，在一天當中需要多次喝奶，而在現(xiàn)今的犢牛飼喂模式中，若對犢牛進行人工喂奶，喂奶次數(shù)通常限制在一天兩次或多次。這不僅增加工人勞動強度和生產(chǎn)經(jīng)營成本，而且在飼喂過程中容易造成二次污染，影響犢牛生長和健康。本項目的研究就是通過自動控制全天候為其提供適當比例、適宜溫度、適當濃度代乳粉或母乳。通過犢牛飼喂機減少人工作業(yè)成本和減輕勞動強度，大大提高飼喂效率，為保障我國乳業(yè)工業(yè)的快速發(fā)展提供了先進的技術(shù)手段。

當一頭犢牛進入飼喂站且被耳標系統(tǒng)識別，飼喂主機處理器將計算是否應(yīng)該為它分配一定量的牛奶或拒絕給它分配牛奶。處理器根據(jù)每頭犢牛每次喝奶時間和喝奶量自動制定該犢牛下一次飲奶計劃。整機設(shè)計包括粉代乳粉桶容器和代乳粉輸送設(shè)計、電機驅(qū)動和飼喂泵選型設(shè)計、加熱器設(shè)計、電控系統(tǒng)設(shè)計、電泵和水泵選型、校核等。最終實現(xiàn)各個部件在中心處理器控制下能夠快速、高效、準確地進行工作。

1.2研究的意義

統(tǒng)計顯示，在大部分農(nóng)場，前期飼養(yǎng)不良的犢牛的死亡率相當高，能達到60%～70%，犢牛飼養(yǎng)管理是犢牛飼養(yǎng)管理的關(guān)鍵之一，這一階段對犢牛飼養(yǎng)管理要求較高、技術(shù)難度較大，如果這一階段的管理不當或者技術(shù)失誤，會給經(jīng)營者造成巨大的經(jīng)濟損失。綜上所述，對新生犢牛有一個管理良好的飼養(yǎng)至關(guān)重要。對每一頭犢牛來說，一個良好的開端對于其成為一頭與其品種相稱的高質(zhì)量的成年牛十分重要。目前，全世界范圍內(nèi)自動犢牛飼喂機研制生產(chǎn)技術(shù)主要還是被歐美西方發(fā)達國家所掌握。由于以上原因，在突破設(shè)計制造關(guān)鍵技術(shù)，擺脫國外技術(shù)束縛，充分參考和消化國際該行業(yè)最先進技術(shù)的情況下，開發(fā)出一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動犢牛飼喂機有十分重要的意義。

2.國內(nèi)外研究及發(fā)展趨勢

2.1國外研究現(xiàn)狀

當今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展使人們的生產(chǎn)、生活方式發(fā)生了巨大的變化。智能化生產(chǎn)時代把人類從繁重的體力勞動中解放出來。全自動犢牛飼喂機器經(jīng)過長期的研究改進，目前已經(jīng)擁有一系列成熟的機器，并且在犢牛飼喂作業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過多年的實際應(yīng)用，當前國外所設(shè)計生產(chǎn)的全自動犢牛飼喂機器人機器具有良好的飼喂效果，基本滿足犢牛養(yǎng)殖業(yè)的使用要求。

例如德國進口Urban犢牛自動飼喂機，在德國已經(jīng)有15年的使用歷史，世界多個國家也在使用，現(xiàn)已進入中國的一些中、大型奶牛和肉牛場。德國Urban公司是世界上專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)犢牛飼喂機器的制造廠家。其生產(chǎn)的阿爾瑪犢牛自動飼喂機是為較大規(guī)模牛場開發(fā)的頂級機型，它是唯一采用閉合回路技術(shù)的機型，可以源源不斷地向奶嘴引入溫度適宜的牛奶。奶嘴、吸管、攪拌罐和整個牛奶換熱器等可以完全自動清洗。一臺阿爾瑪犢牛自動飼喂機可以連接并控制9臺輔機，每個輔機又可供應(yīng)1-3個飼喂站，總共最多30個飼喂站，最多可飼喂900頭犢牛，如圖1所示。還有機器人擠奶系統(tǒng)，如圖2、圖3所示。

利拉伐犢牛飼喂站設(shè)計用于全天候少量地為每一頭犢牛輸送精確的牛奶份量，以滿足犢牛的自然需求。每頭犢?？梢燥曃古Ｄ?、代乳品或這兩種的組合，如果您選擇更換牛奶類型，則可以逐步進行。例如，您可以選擇為您的最年幼犢牛提供代乳品，隨著犢牛的成熟，可以逐步更換成牛奶。而另一種選擇則可以給公犢牛飼喂牛奶，給母犢牛飼喂代乳品。工作原理：當犢牛進入牛奶飼喂站后，電子識別牌可以對其進行識別，利拉伐犢牛飼喂站則可以根據(jù)犢牛的飼喂計劃決定是否允許該犢牛飲用牛奶并確定飲用量。飼喂站可以為每頭犢牛設(shè)置每次訪問時的最小和最大飼喂份量。如果允許犢牛飲奶，則犢牛飼喂站將立即為該犢牛準備一份具有預(yù)定溫度的新鮮牛奶份量。犢牛飼喂站將持續(xù)地測量環(huán)境氣溫，如果檢測到氣溫發(fā)生變化，則會調(diào)節(jié)蒸煮器的溫度。

2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國國內(nèi)牧場大部分都在使用適合我國牧場的中小型犢牛飼喂設(shè)備。目前，我國國內(nèi)奶公犢牛生產(chǎn)水平非常落后，與成熟的歐美發(fā)達國家奶公犢牛生產(chǎn)水平相比差距很大，但是我國也已經(jīng)具備了奶公犢牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。據(jù)第三屆中國奶業(yè)大會統(tǒng)計，2011年全國奶牛存欄1440萬頭，按此數(shù)據(jù)推算，每年大約有300萬頭以上的奶公犢牛產(chǎn)生。

如：內(nèi)蒙古易潤大都林科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的9YZS-I型犢牛飼喂車，容量為150L，自動加溫到78～82℃（可調(diào)節(jié)），殺菌后自動停車，同時攪拌電機使牛奶攪拌，溫度均勻，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)自動使牛奶降溫至30℃左右（可調(diào)節(jié)），適合犢牛飼喂的溫度；移動小車式設(shè)計，便于牧場犢牛飼喂。

2.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

綜合國內(nèi)外自動犢牛飼喂機器設(shè)備現(xiàn)狀可以看出，由于材質(zhì)，工藝水平以及設(shè)計制造等方面的限制，國外對擠奶機器人設(shè)備技術(shù)的封鎖，加之國內(nèi)對全自動智能擠奶機器人的研究起步比較晚等因素，這些都限制了國內(nèi)全自動擠奶機器人設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)能力。國內(nèi)多數(shù)的全自動犢牛飼喂設(shè)備都處于設(shè)計研究或樣機試驗階段，并未應(yīng)用到實踐并取得良好的效果。而國外擠奶機普遍采用優(yōu)良的材質(zhì)，衛(wèi)生、安全、堅固耐用，自動氣控系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，使犢牛飲奶舒適，飼養(yǎng)員感覺工作方便、衛(wèi)生。然而長時間使用國外擠奶機械的用戶也逐漸感受到使用“洋機器”的壓力。首先是機器的維修比較困難，零部件更換保養(yǎng)費用較貴，配件難尋，由于國外自動犢牛飼喂機升級換代比較快，老機型淘汰快，配件不好找；其次是國外自動犢牛飼喂機技術(shù)含量高，操作相對復(fù)雜；三是購買價格高，培訓(xùn)周期長，維修費用大，這使國內(nèi)大部分使用國外先進犢牛飼喂設(shè)備的用戶為難。

在這種情況下，不少奶牛場將目光轉(zhuǎn)向了國產(chǎn)自動犢牛飼喂機械。與國外擠奶機械相比，國產(chǎn)擠奶機械優(yōu)勢非常明顯：一是價格便宜，要比進口擠奶機械便宜30%-40%；二是操作簡便，全中文界面和直觀的操作步驟對操作人員稍加培訓(xùn)即可上手操作；三是維修方便，產(chǎn)品所用的配件都可在市面上購買到。這些突出的優(yōu)點吸引了國內(nèi)許多奶牛場，他們在計算生產(chǎn)成本的時候不會不考慮這些因素。因此，國產(chǎn)犢牛飼喂設(shè)備銷售量開始在國內(nèi)升高。

因此，我國對全自動智能擠奶機器人設(shè)備的研究與實踐仍需繼續(xù)進行，隨著技術(shù)全球化，應(yīng)當吸收國外的先進技術(shù)，并進一步消化、吸收及創(chuàng)新，轉(zhuǎn)化成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心成果技術(shù)，推動國內(nèi)牛業(yè)福利養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展步伐。

3.結(jié)論與發(fā)展方向

綜上所述，我國整體上自動化犢牛養(yǎng)殖水平還比較低，而目前主要市場份額仍然被國外產(chǎn)品所占據(jù)，傳統(tǒng)的犢牛飼養(yǎng)方式在日益增長的市場和需求下漸漸失去競爭力，其發(fā)展趨勢必將是現(xiàn)代化的規(guī)模飼養(yǎng)，而在現(xiàn)代化的養(yǎng)殖過程中，自動化犢牛飼養(yǎng)管理相當重要。以計算機控制的犢牛自動飼喂系統(tǒng)可為犢牛提供全天候照顧，個性化精細飼喂是現(xiàn)代化犢牛飼養(yǎng)管理的發(fā)展方向。因此，大力發(fā)展智能化、自動化的犢牛飼養(yǎng)設(shè)備，市場需求量大，發(fā)展前景廣闊。