我國規(guī)模化奶牛場智能飼喂設(shè)備的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

文/王 波 梁麗平

（北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院）

在奶牛場運(yùn)營管理中，飼料條件與飼喂設(shè)備對提高奶牛的產(chǎn)奶量和牛奶品質(zhì)，有著重要的影響。經(jīng)過近30 年的發(fā)展，基于全混合日糧（Total Mixed Rations，TMR）飼喂技術(shù)的TMR飼喂車已成為我國規(guī)?；膛銎毡椴捎玫囊环N先進(jìn)飼喂模式，此模式根據(jù)牛群營養(yǎng)需求進(jìn)行飼料配制與自動進(jìn)料混合，在提高了飼料營養(yǎng)轉(zhuǎn)化率的同時，也使飼料利用率和操作人員的勞動效率得到了顯著的提升[1]。近年來，隨著國外先進(jìn)養(yǎng)殖理念、技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起，對動物福利的重視，加之農(nóng)業(yè)勞動力的大量轉(zhuǎn)移，國內(nèi)奶牛場飼喂裝備與技術(shù)應(yīng)用又呈現(xiàn)出了信息化、精細(xì)化、智能化的趨勢[2～4]。本文主要從智能飼喂設(shè)備方面，總結(jié)國內(nèi)規(guī)?；膛鲋饕悄茱曃乖O(shè)備的應(yīng)用情況，為國產(chǎn)智能飼喂設(shè)備的設(shè)計與進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1 TMR智能飼喂管理系統(tǒng)

TMR飼喂技術(shù)是根據(jù)不同類群或泌乳階段奶牛的營養(yǎng)需求，按設(shè)計比例，將青貯、干草、精飼料以及各種礦物質(zhì)、維生素等添加劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢?、混合而調(diào)制成的一種營養(yǎng)相對平衡的日糧[5]。得益于其巨大的優(yōu)勢，TMR飼喂車在我國規(guī)?；膛鲋械膽?yīng)用已超過95%。TMR技術(shù)的關(guān)鍵點之一是奶牛采食到的飼料與飼料配方一致，即理論配方、攪拌配方和采食配方三者一致[6]。但是，在TMR設(shè)備實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，TMR在制作過程中存在著配料和投料過程不易監(jiān)管控制等問題，影響牛群營養(yǎng)均衡而造成牛奶產(chǎn)量、質(zhì)量不穩(wěn)定，人員操作過程和生產(chǎn)數(shù)據(jù)也模糊不清，應(yīng)用TMR提供均衡營養(yǎng)、提高飼喂效率、實現(xiàn)降本增效成為空談。

為了解決此問題，國內(nèi)外畜牧設(shè)備公司和科研院所進(jìn)行了不同類型TMR智能飼喂系統(tǒng)的研發(fā)，一些成熟產(chǎn)品在國內(nèi)規(guī)?；膛龅玫搅藦V泛應(yīng)用。

較有代表性的如司達(dá)特（北京）畜牧設(shè)備有限公司（簡稱“司達(dá)特”）的數(shù)據(jù)傳輸（有線和遠(yuǎn)程）可編程稱重系統(tǒng)（圖1），除了具有常規(guī)的準(zhǔn)確稱量、報警功能外，還能夠在系統(tǒng)中進(jìn)行配方和卸料方案的錄入和設(shè)定，進(jìn)行配方生產(chǎn)，尤其是稱重儀表中的流程數(shù)據(jù)，如加料配方、卸料方案、位置及實際物料增減情況等，能夠通過數(shù)據(jù)傳輸軟件與計算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳和下載，并與奶牛場管理軟件兼容，進(jìn)而實現(xiàn)了遠(yuǎn)程調(diào)用生產(chǎn)數(shù)據(jù)、直接查看牛群的飼料配方、了解牛群的飼喂數(shù)據(jù)等高級功能。奶牛場管理者可基于這些數(shù)據(jù)，分析奶牛實際營養(yǎng)情況，結(jié)合擠奶廳提供的牛群生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步調(diào)整牛群飼料配方，使生產(chǎn)更符合奶牛場實際需求，以獲得更好的效益[7]。

圖1 司達(dá)特可編程稱重控制器

此外，美國DIGI-STAR公司開發(fā)的DIGI-STAT TMR Tracker精準(zhǔn)飼喂管理系統(tǒng)基于現(xiàn)代信息技術(shù)，將鏟車、TMR飼喂車、管理系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)連接在一起，能夠為養(yǎng)殖場（戶）提供管理飼料、提高效率和增加產(chǎn)量的整體解決方案。飼料組分、配方、生產(chǎn)群組和飼料攪拌器信息可由管理系統(tǒng)輸入，并遠(yuǎn)程無線傳輸給駕駛室或飼料攪拌的指示器，同時飼喂過程信息回傳給管理系統(tǒng)。因此，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r跟蹤TMR飼喂車的重量、飼料種類、不同圈舍奶牛的飼喂情況、人員操作準(zhǔn)確度等信息，具有配方管理、配料管理、剩料回重管理、圈舍管理、飼料倉庫信息管理和飼喂過程監(jiān)管等功能，并生成相關(guān)報表，用于指導(dǎo)和監(jiān)管奶牛飼喂過程，從而實現(xiàn)奶牛的精準(zhǔn)化飼養(yǎng)[8]。

南京豐頓科技股份有限公司（簡稱“南京豐頓”）開發(fā)的TMR智能管理系統(tǒng)（圖2）也是類似工作原理，該系統(tǒng)采用了自建工業(yè)級iWiNet無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由TMR飼喂車數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)、裝料車數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三大部分組成，能夠從投料過程、投料曲線、投喂誤差、采食分析、飼喂成本、飼喂效率六個方面進(jìn)行全面分析，實現(xiàn)飼喂工作實時監(jiān)管，使飼喂更精準(zhǔn)，成本更可控。目前，該系統(tǒng)在新疆、寧夏、甘肅等地區(qū)規(guī)?；膛鲋幸训玫綇V泛應(yīng)用[9，10]。

圖2 南京豐頓TMR智能管理系統(tǒng)示意圖

以上三種智能飼喂管理系統(tǒng)，從不同牛群的編碼與標(biāo)識，到利用不同通信技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集和傳輸，再到云平臺和服務(wù)器的應(yīng)用，直至利用以上生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘、開發(fā)和利用，均代表了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在畜牧業(yè)的典型應(yīng)用，也成為規(guī)?；膛鑫磥砉芾淼陌l(fā)展方向。

2 奶牛個體精準(zhǔn)飼喂設(shè)備

奶牛個體精準(zhǔn)飼喂設(shè)備主要包含兩大類。一種為精飼料補(bǔ)飼設(shè)備，分為固定式（圖3）和移動式，主要由奶牛個體身份識別系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和投料系統(tǒng)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對奶牛個體身份的準(zhǔn)確識別，并投喂對應(yīng)奶牛所需的精飼料，實現(xiàn)了基于奶牛個體差異的精飼料投喂。目前國內(nèi)一些科研院所結(jié)合國內(nèi)具體使用條件，進(jìn)行了相關(guān)設(shè)備的研發(fā)，但在實際使用中并未普及[11，12]。另一種為TMR全混合飼料精準(zhǔn)飼喂站，此種設(shè)備克服了前者無法控制和記錄每頭奶牛粗飼料采食量、進(jìn)而無法獲取每頭牛每天完整的干物質(zhì)采食量的問題，但缺點是需要在牛舍中成排安裝，成本高昂，因此，便于開展比較不同飼料營養(yǎng)價值的科學(xué)試驗，而鮮見應(yīng)用于我國規(guī)?；膛鯷2]。

3 傳送帶式飼喂系統(tǒng)

TMR飼喂車通過粗料和精料的均勻混合，改善了飼料的適口性，更有利于牛體營養(yǎng)的均衡化，顯著提高了牛群的生產(chǎn)性能；簡化了工作步驟，降低了飼喂工作人員的勞動強(qiáng)度，大大提高了工作效率；實現(xiàn)了奶牛場運(yùn)營在飼喂方面的機(jī)械化、自動化、專業(yè)化生產(chǎn)。但是，從不同規(guī)模和不同地區(qū)奶牛場的使用效果來看，TMR飼喂車顯然存在一些不足之處，如土地利用率低，油耗大，廢氣和噪聲污染、冬季冷應(yīng)激大等問題。

圖3 奧地利Schauer公司的COMPIDENT奶牛精料飼喂站

圖4 芬蘭PELLON公司傳送帶式飼喂系統(tǒng)示意圖

芬蘭PELLON集團(tuán)開發(fā)的傳送帶式飼喂系統(tǒng)在解決以上問題的同時，更以其顯著的優(yōu)勢推動了TMR飼喂模式的技術(shù)革新。如圖4所示，傳送帶式飼喂系統(tǒng)基于固定式TMR設(shè)備，通過集成高度自動化的模塊化填料設(shè)備、精料塔和多種功能的傳送帶單元，并由飼喂管理軟件系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，可實現(xiàn)不同牛舍、不同牛群的多次飼喂，精確、自然的飼喂方式有效提高了奶牛的產(chǎn)奶量，也大大提高了飼料利用率，節(jié)省了飼料成本[13]。該系統(tǒng)采用了電力驅(qū)動傳送帶輸送飼料的方式，在避免常見自走式或牽引式TMR飼喂車造成的廢氣和噪聲污染的同時，更明顯降低了油耗成本，從而降低了奶牛場運(yùn)營成本。另外，區(qū)別于國內(nèi)廣泛使用的移動式TMR飼喂車需要4 m左右的飼喂通道寬度，傳送帶式飼喂系統(tǒng)的飼喂面寬可縮小至1.5～1.8 m，因此，大大節(jié)省了建筑面積和土地，進(jìn)而降低奶牛場建設(shè)初始投入資金。智能化的控制也使得奶牛場管理數(shù)據(jù)如飼料配方、飼喂群組、飼喂時間、設(shè)備運(yùn)行等信息可以有效地采集、存儲和利用，實現(xiàn)了信息化和數(shù)字化的奶牛場運(yùn)營[14]。目前，該系統(tǒng)已在我國內(nèi)蒙古、西藏等地區(qū)得到了成功推廣和應(yīng)用。

4 未來發(fā)展建議

從本文介紹的幾種智能飼喂設(shè)備可以看出，隨著感知技術(shù)的發(fā)展與成熟，物聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代信息、自動控制與畜牧養(yǎng)殖技術(shù)的結(jié)合，傳統(tǒng)奶牛場飼喂設(shè)備正向著智能化、信息化的趨勢發(fā)展，畜牧養(yǎng)殖業(yè)面臨的人力資源緊缺問題，也助推了此進(jìn)程的加速?？v觀國內(nèi)外先進(jìn)智能飼喂設(shè)備在我國規(guī)模化奶牛場的應(yīng)用情況，未來，智能飼喂設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)著重考慮以下四點。

4.1 匹配養(yǎng)殖模式

智能飼喂設(shè)備的應(yīng)用要與養(yǎng)殖模式結(jié)合，如不同地區(qū)牛群的分群方式、飼料組分等對設(shè)備種類、性能的需求不同，不能一味追求智能化，照搬國外技術(shù)，而忽略了與養(yǎng)殖模式的匹配。

4.2 考慮畜舍布局

智能飼喂設(shè)備的使用需要綜合考慮奶牛場畜舍布局和畜舍建筑結(jié)構(gòu)，如常規(guī)TMR飼喂車和傳送帶式飼喂系統(tǒng)對奶牛場建筑的要求是不同的。

4.3 重視動物福利

智能飼喂設(shè)備的使用要綜合考慮牛群對設(shè)備的協(xié)調(diào)適應(yīng)性，減少奶牛應(yīng)激，提高對動物福利的重視程度。

4.4 注重人才培養(yǎng)

智能飼喂設(shè)備的使用效果深受操作人員的技術(shù)水平影響。目前，年輕人在奶牛場工作的意愿較低，而年長者對高科技的智能化設(shè)備操作困難，對設(shè)備運(yùn)行的內(nèi)在邏輯理解不足，既難以達(dá)到預(yù)期使用效果，也易造成設(shè)備故障。因此，改善奶牛場工作環(huán)境，選擇具備一定文化水平和技術(shù)水平的人員，進(jìn)行系統(tǒng)性的專業(yè)培訓(xùn)，依靠先進(jìn)的智能化設(shè)備、科學(xué)化管理和先進(jìn)生產(chǎn)工藝，變“飼養(yǎng)員”為“管理員”，是解決我國養(yǎng)殖業(yè)人力資源短缺問題的有效途徑。