荷蘭奶牛場(chǎng)管理軟件傳感器系統(tǒng)的調(diào)查分析

摘譯/白會(huì)新 校/王靚靚

（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院；2黑龍江省大慶市畜牧獸醫(yī)局）

荷蘭奶牛場(chǎng)管理軟件傳感器系統(tǒng)的調(diào)查分析

摘譯/白會(huì)新1,2校/王靚靚2

（1東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院；2黑龍江省大慶市畜牧獸醫(yī)局）

為提高奶牛場(chǎng)管理水平，傳感器系統(tǒng)被應(yīng)用于測(cè)定奶牛個(gè)體的生理、行為和生產(chǎn)特性。近年來(lái)，應(yīng)用傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)數(shù)量正在逐年增加。但對(duì)于奶牛場(chǎng)是否使用傳感器系統(tǒng)，如何選擇傳感器系統(tǒng)不是很清楚。為此，研究荷蘭奶牛場(chǎng)的專家對(duì)目前荷蘭地區(qū)奶牛場(chǎng)應(yīng)用傳感器系統(tǒng)情況進(jìn)行了綜述。同時(shí)，對(duì)奶牛場(chǎng)投資或不投資使用傳感器系統(tǒng)的原因進(jìn)行了分析，并且描述了使用或不使用傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)特征，概述了傳感器系統(tǒng)在日常奶牛管理中的應(yīng)用。

荷蘭；奶牛場(chǎng)；傳感器系統(tǒng)；調(diào)查；投資

為了提高奶牛場(chǎng)的管理水平，傳感器系統(tǒng)被應(yīng)用于測(cè)定個(gè)體奶牛的生理、行為和生產(chǎn)特性。傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)定義為：能夠測(cè)定奶牛個(gè)體生理和行為參數(shù)（涉及到健康和乳腺炎），且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的裝置。最近幾年，傳感器系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成熟。例如，有的傳感器系統(tǒng)可以檢測(cè)牛奶中的脂肪和蛋白質(zhì)含量以及奶牛乳房、肢蹄健康和發(fā)情時(shí)間。

最新的傳感器系統(tǒng)可以測(cè)定奶牛體重和反芻時(shí)間，而具有更多功能的傳感器系統(tǒng)也正在發(fā)展中。當(dāng)前，使用傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)已經(jīng)增加，尤其是自動(dòng)檢測(cè)發(fā)情的傳感器系統(tǒng)。荷蘭大約1/5的奶牛場(chǎng)使用自動(dòng)發(fā)情檢測(cè)傳感器系統(tǒng)。在荷蘭和其它歐洲西北部國(guó)家，由于自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的使用，傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用正在增長(zhǎng)。使用傳感器系統(tǒng)的好處在于，擠奶工人在自動(dòng)擠奶的過(guò)程中并不能準(zhǔn)確判斷奶牛乳房和生鮮乳的異常情況，而自動(dòng)擠奶系統(tǒng)具有乳腺炎檢測(cè)傳感器，可以準(zhǔn)確辨別乳腺炎的發(fā)生。

投資傳感器系統(tǒng)的一個(gè)最重要原因是可以降低奶牛場(chǎng)的勞動(dòng)力。在歐洲西北部國(guó)家，勞動(dòng)力是昂貴的，農(nóng)民正在尋找新的方式去代替體力勞動(dòng)。發(fā)情檢測(cè)傳感器系統(tǒng)只用更少的時(shí)間即可判斷出奶牛是否發(fā)情。例如，發(fā)情檢測(cè)一般需要觀察奶牛，頻率為每天3 次、每次20 min，而使用發(fā)情檢測(cè)傳感器系統(tǒng)可以減少勞動(dòng)時(shí)間。另一個(gè)投資傳感器的理由是對(duì)疾病和發(fā)情的檢出率較高。一些研究表明，傳感器系統(tǒng)可以檢測(cè)80%～85%的奶牛發(fā)情，而農(nóng)民平均檢測(cè)奶牛的發(fā)情率大約為55%。第三個(gè)投資傳感器的原因是期待使用傳感器后奶牛場(chǎng)有較高的利益回報(bào)。應(yīng)用傳感器系統(tǒng)可以幫助奶牛場(chǎng)做出更及時(shí)和精明的決策，最終提高奶牛場(chǎng)的收益。

目前，奶牛場(chǎng)可以使用的傳感器系統(tǒng)有很多。但對(duì)奶牛場(chǎng)如何選擇傳感器類型以及奶牛場(chǎng)主為什么投資傳感器系統(tǒng)的原因不是很清楚。因此，本文基于荷蘭512 個(gè)奶牛場(chǎng)，對(duì)目前荷蘭地區(qū)應(yīng)用自動(dòng)擠奶系統(tǒng)（多頭奶牛共同擠奶的大型機(jī)械）和傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)（單頭奶牛擠奶的小型機(jī)械）的奶牛場(chǎng)情況進(jìn)行綜述；調(diào)查奶牛場(chǎng)投資或不投資使用傳感器系統(tǒng)的原因；描述使用或不使用傳感器系統(tǒng)奶牛場(chǎng)的特征，包括奶牛場(chǎng)大小、生鮮乳產(chǎn)量、奶牛場(chǎng)的集約化程度、增長(zhǎng)牛群大小、奶牛場(chǎng)主年齡等。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)選擇

2013年10月18日～11月17日，研究者通過(guò)E-mail將調(diào)查問(wèn)卷發(fā)送給1 672 家荷蘭奶牛場(chǎng)，其中532 家奶牛場(chǎng)完成了調(diào)查問(wèn)卷，但有15 家奶牛場(chǎng)已不再飼養(yǎng)奶牛，5 家奶牛場(chǎng)問(wèn)卷回答不正確，最終的數(shù)據(jù)由512 家奶牛場(chǎng)反饋信息組成（占答復(fù)率的30.6%），其中202 家奶牛場(chǎng)安裝了傳感器系統(tǒng)，310 家奶牛場(chǎng)未安裝傳感器系統(tǒng)。此外，研究者額外獲得了491 家奶牛場(chǎng)奶牛存欄數(shù)量、奶牛場(chǎng)占地面積和每年交售鮮奶數(shù)量的信息。奶牛場(chǎng)特性描述分析平均數(shù)是基于這491 家奶牛場(chǎng)。

1.2 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)進(jìn)行二次曲線處理，所有的數(shù)據(jù)編輯和分析均由SAS 9.3軟件進(jìn)行。奶牛場(chǎng)被分為3 類：沒有傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)、有傳感器系統(tǒng)使用自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)和有傳感器系統(tǒng)使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)。3 種類型奶牛場(chǎng)的描述性統(tǒng)計(jì)和比較采用一般線性模型進(jìn)行。采用線性判別分析，描述有和無(wú)傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)。

2 結(jié)果與討論

2.1 有效奶牛場(chǎng)

此項(xiàng)調(diào)查報(bào)告的奶牛場(chǎng)基本信息源于幫助奶牛場(chǎng)分析經(jīng)濟(jì)效益的會(huì)計(jì)中介，因此部分奶牛場(chǎng)主愿意完成提供的相應(yīng)問(wèn)卷，但也使得相關(guān)信息有一定的偏見性。

2.1.1 奶牛數(shù)量

在調(diào)查的奶牛場(chǎng)中，奶牛存欄數(shù)量（105 頭）比荷蘭奶牛場(chǎng)平均存欄數(shù)量（91 頭）要高，產(chǎn)奶量水平（7 910 kg/頭）比荷蘭奶牛場(chǎng)平均水平（8 217 kg/頭）要低（表1）。在荷蘭，應(yīng)用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)比應(yīng)用自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)有更多的奶牛，可能是由于自動(dòng)擠奶系統(tǒng)單元進(jìn)行擠奶的奶牛數(shù)量有限，因此應(yīng)用自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)飼養(yǎng)的奶牛數(shù)量不能超出擠奶數(shù)量限制，使得其奶牛場(chǎng)擴(kuò)大飼養(yǎng)規(guī)模較難。

2.1.2 奶牛平均占地面積

荷蘭奶牛場(chǎng)平均占地面積為52公頃，相當(dāng)于平均每公頃有1.75 頭奶牛、每公頃生鮮乳產(chǎn)量14 380 kg。文中所調(diào)查的奶牛場(chǎng)每公頃土地的奶牛數(shù)量和產(chǎn)奶量略低于全國(guó)水平，可能是因?yàn)檎{(diào)查的奶牛場(chǎng)多數(shù)位于荷蘭北部地區(qū)，而這個(gè)地區(qū)每公頃奶牛數(shù)量較其它地區(qū)奶牛數(shù)量少。

2.1.3 每周在每頭奶牛上消耗的勞動(dòng)時(shí)間

沒有傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)，農(nóng)民每周需花費(fèi)在每頭奶牛的總勞動(dòng)時(shí)間平均為1.19 h，而有傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)，該項(xiàng)勞動(dòng)時(shí)間為：配備傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)是0.95 h、配備自動(dòng)擠奶系統(tǒng)是0.92 h，均顯著低于沒有傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)（表1）。有報(bào)道稱，荷蘭安大略湖省的奶牛場(chǎng)受奶牛數(shù)量增加變化的影響，農(nóng)民每周需花費(fèi)在每頭奶牛的勞動(dòng)時(shí)間為0.77～1.82 h，但這些時(shí)間包括與飼喂生產(chǎn)有關(guān)的野外工作。

2.2 傳感器系統(tǒng)配備情況

假設(shè)調(diào)查中沒有反饋信息的奶牛場(chǎng)均未使用傳感器系統(tǒng)，那么該項(xiàng)調(diào)查至少有12%的奶牛場(chǎng)有傳感器系統(tǒng)。同時(shí)，調(diào)查結(jié)果顯示，39%的奶牛場(chǎng)至少使用一種傳感器系統(tǒng)，24%的奶牛場(chǎng)使用自動(dòng)擠奶系統(tǒng)（表1），比Steeneveld等（2012）報(bào)道的比例要高，但這并不能代表荷蘭奶牛場(chǎng)安裝傳感器系統(tǒng)的比例。此外，通過(guò)調(diào)查，可以推測(cè)奶牛場(chǎng)主對(duì)采用新技術(shù)提升奶牛場(chǎng)管理更有興趣，應(yīng)用自動(dòng)擠奶系統(tǒng)或傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)比例高于荷蘭奶牛場(chǎng)的平均水平。

配備自動(dòng)擠奶系統(tǒng)和傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)利用的傳感器系統(tǒng)類型情況見表2。配備傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)普遍使用測(cè)定牛奶顏色和導(dǎo)電性

表1 無(wú)傳感器系統(tǒng)、有傳感器系統(tǒng)并配備自動(dòng)擠奶系統(tǒng)、有傳感器系統(tǒng)并配備傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)奶牛群體特性描述的平均值（標(biāo)準(zhǔn)差）

表2 自動(dòng)擠奶系統(tǒng)和傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)中應(yīng)用傳感器系統(tǒng)的情況

的傳感器系統(tǒng)，以檢測(cè)奶牛乳腺炎。配備自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)一般有稱重臺(tái)、脂肪和蛋白質(zhì)測(cè)定傳感器、牛奶體細(xì)胞數(shù)測(cè)定傳感器、牛奶溫度測(cè)定傳感器。70%的傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)奶牛場(chǎng)配備傳感器有活度計(jì)和奶牛計(jì)步器，41%的自動(dòng)擠奶系統(tǒng)奶牛場(chǎng)有活度計(jì)和奶牛計(jì)步器。

2.3 奶牛場(chǎng)投資傳感器系統(tǒng)的原因

2.3.1 被迫投資

通過(guò)表2可以看出，很多不同類型的傳感器被應(yīng)用于奶牛場(chǎng)。然而，調(diào)查報(bào)告分析配備自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)通常不愿意在乳腺炎檢測(cè)傳感器上進(jìn)行投資，最后選擇投資這些系統(tǒng)最普遍的原因是銷售人員把這些額外傳感器系統(tǒng)打包銷售給奶牛場(chǎng)，使得自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的銷售價(jià)格有所降低。同樣，稱重臺(tái)、脂肪和蛋白質(zhì)測(cè)定傳感器、牛奶體細(xì)胞數(shù)傳感器和牛奶溫度傳感器能很容易地被打包納入自動(dòng)擠奶系統(tǒng)中。購(gòu)買青年奶?；疃扔?jì)和計(jì)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(dòng)投資

泌乳奶?；疃扔?jì)和計(jì)步器被投資的最主要原因是可提高牛奶檢測(cè)度，提高奶牛場(chǎng)效益，增強(qiáng)奶牛種群的繁育水平。調(diào)查報(bào)告顯示，奶牛場(chǎng)通常愿意投資在活度計(jì)和計(jì)步器，它們能夠提高發(fā)情檢測(cè)性能，在活度計(jì)上的投資是有效益的。對(duì)于使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)主，他們?cè)敢馔顿Y于活度計(jì)和計(jì)步器的原因是可降低勞動(dòng)力。發(fā)情傳感器被投資，也是因?yàn)榭梢越档蛣趧?dòng)力和縮短勞動(dòng)時(shí)間（不用通過(guò)對(duì)發(fā)情奶牛外觀檢查或?qū)κ茉心膛Ｍ庥^確認(rèn)）。

2.4 奶牛場(chǎng)不投資于傳感器系統(tǒng)的原因

經(jīng)費(fèi)不足是奶牛場(chǎng)不投資傳感器系統(tǒng)的最重要的原因，奶牛場(chǎng)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(bào)道結(jié)論相一致，即奶牛場(chǎng)主不熟悉可利用的技術(shù)，投資后所獲利益的不確定性是奶牛場(chǎng)不投資傳感器系統(tǒng)的一個(gè)重要因素。

2.5 投資和不投資傳感器系統(tǒng)奶牛場(chǎng)的特性分析

通過(guò)描述性統(tǒng)計(jì)分析，3 種類型的奶牛場(chǎng)間幾乎沒有差異（表1）。安裝傳感器系統(tǒng)的傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)奶牛場(chǎng)與沒有安裝傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)相比，僅奶牛數(shù)量有顯著提高。分析其原因，可能是安裝傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)場(chǎng)主比沒有安裝傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)場(chǎng)主具有更超前的思想。此外，奶牛頭數(shù)越多的奶牛場(chǎng)越需要良好的管理，越需要配備傳感器系統(tǒng)。與沒有傳感器系統(tǒng)奶牛場(chǎng)相比，有傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)每人每周在每頭奶牛上消耗的勞動(dòng)時(shí)間較少，這表明有傳感器系統(tǒng)能夠降低農(nóng)民的勞動(dòng)時(shí)間。

表3 310個(gè)荷蘭奶牛牧場(chǎng)主表明不投資傳感器系統(tǒng)的原因

2.6 傳感器系統(tǒng)的應(yīng)用

調(diào)查結(jié)果顯示，約40%的奶牛場(chǎng)從不或只是偶爾使用色度傳感器系統(tǒng)和稱重臺(tái)的數(shù)據(jù)，而還有約40%的奶牛場(chǎng)經(jīng)?；蛎咳斩际褂眠@些傳感器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。色度傳感器和稱重臺(tái)通常是作為自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的打包傳感器，因此這些傳感器的數(shù)據(jù)奶牛場(chǎng)并不太關(guān)心。超50%的奶牛場(chǎng)從不或僅是偶爾使用檢測(cè)脂肪、蛋白質(zhì)和牛奶溫度的傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)。超過(guò)3/4奶牛場(chǎng)經(jīng)?；蛎刻焓褂脵z測(cè)奶牛體細(xì)胞數(shù)量、導(dǎo)電性、反芻活性和青年?；盍Φ膫鞲衅?。使用最為廣泛的傳感器系統(tǒng)是泌乳奶牛的活度計(jì)和計(jì)步器系統(tǒng)。

2.7 經(jīng)濟(jì)意義

奶牛場(chǎng)投資傳感器系統(tǒng)的主要原因是為了提高奶牛場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，而不投資傳感器系統(tǒng)的主要原因是因?yàn)槟膛?chǎng)經(jīng)費(fèi)不足。

此外，傳感器系統(tǒng)的研究目前主要聚焦在傳感器和檢測(cè)性能的發(fā)展，但應(yīng)用傳感器是否也能提高奶牛場(chǎng)的技術(shù)參量（例如牛奶產(chǎn)量、初產(chǎn)母牛年齡、產(chǎn)犢間隔、疾病發(fā)生率和奶牛體細(xì)胞數(shù)量）還尚不明確。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)512 個(gè)荷蘭奶牛場(chǎng)的信息收集，分析得出了奶牛場(chǎng)使用傳感器（310 個(gè)奶牛場(chǎng)）和不使用（202 個(gè)奶牛場(chǎng)）的情況與原因。

3.1 在所有傳感器系統(tǒng)中，奶牛乳腺炎監(jiān)測(cè)和發(fā)情監(jiān)測(cè)傳感器是奶牛場(chǎng)應(yīng)用最廣泛的傳感器系統(tǒng)。

3.2 奶牛場(chǎng)投資使用傳感器系統(tǒng)的原因是不同的。其中奶牛乳腺炎檢測(cè)傳感器系統(tǒng)通常是打包銷售于自動(dòng)擠奶系統(tǒng)中，在購(gòu)買自動(dòng)擠奶系統(tǒng)時(shí)，必須購(gòu)買。有時(shí)這樣購(gòu)買可以幫助降低自動(dòng)擠奶系統(tǒng)的價(jià)格。而奶牛場(chǎng)在有經(jīng)濟(jì)實(shí)力的情況下，為了提高檢測(cè)率，增加種群繁殖水平，提高奶牛場(chǎng)效益和降低勞動(dòng)力，都會(huì)購(gòu)買發(fā)情監(jiān)測(cè)傳感器系統(tǒng)。

3.3 盡管有傳感器且使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)比沒有傳感器且使用傳統(tǒng)擠奶系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)有更多的奶牛，但描繪有無(wú)傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)所具有的特征卻是較困難的。

3.4 有傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)人員比無(wú)傳感器系統(tǒng)的奶牛場(chǎng)人員在每頭奶牛上消耗的勞動(dòng)時(shí)間少。

3.5 無(wú)論奶牛場(chǎng)有無(wú)傳感器系統(tǒng)，奶牛場(chǎng)主年齡、奶牛場(chǎng)繼承人、牛群的增長(zhǎng)速度、每頭奶牛的產(chǎn)奶量、每公頃奶牛數(shù)量和每公頃牛奶產(chǎn)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(huì)新（1986-），黑龍江望奎人，博士，畜牧師，主要從事畜禽生產(chǎn)管理。