河北省奶牛智能化養(yǎng)殖現(xiàn)狀調(diào)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(yī)研究所 071000；2. 河北省畜牧獸醫(yī)學(xué)會050000；3.邢臺市動物疫病預(yù)防控制中心 054000）

奶業(yè)受到我國政府的高度關(guān)注，近年來隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整，奶業(yè)轉(zhuǎn)型升級進(jìn)一步加快，行業(yè)集中度不斷提升，現(xiàn)代奶業(yè)格局初步形成。 中國奶業(yè)結(jié)構(gòu)正面臨著向規(guī)?；?、智能化方向的深度改革。 探索先進(jìn)的養(yǎng)殖技術(shù)，通過將信息科技智能手段融入到奶業(yè)生產(chǎn)過程，提高上游市場競爭力，是實(shí)現(xiàn)奶業(yè)振興的重要舉措[1]。

1 河北省奶牛養(yǎng)殖發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀

2008 年“三鹿”事件后，河北奶業(yè)經(jīng)歷了一個浴火重生的過程，奶制品消費(fèi)信心增強(qiáng)，市場占有率進(jìn)一步提升。 河北奶業(yè)近10 年來整體發(fā)展呈現(xiàn)出規(guī)模化程度提高、 養(yǎng)殖水平逐步提升的態(tài)勢。

在奶牛養(yǎng)殖方面， 據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示， 自2010～2015年來河北省奶牛存欄及生鮮乳產(chǎn)量在總體呈穩(wěn)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(dá)到115 萬頭（見圖1）。 據(jù)調(diào)研，引起奶牛存欄減少的原因主要有兩方面： 一是受國外進(jìn)口奶粉對國內(nèi)乳業(yè)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(chǎn)技術(shù)落后。 另外，伴隨國際大環(huán)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(yīng)方面， 近10 年河北生鮮乳產(chǎn)量一直穩(wěn)定在全國生鮮乳產(chǎn)量的12%～13%， 奶牛單產(chǎn)書水平不斷提升 （見表1）。

表1 河北省和全國生鮮乳產(chǎn)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(shè)情況

近年來，河北省不斷制定推動奶業(yè)發(fā)展的舉措，重拾河北奶業(yè)振興的信心。 在《關(guān)于印發(fā)2018 年乳粉業(yè)發(fā)展項(xiàng)目實(shí)施方案的通知》中指出，實(shí)現(xiàn)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(fā)展仍處于初級階段， 了解我省智能化養(yǎng)殖發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題， 對促進(jìn)我省奶業(yè)進(jìn)一步發(fā)展具有重要的意義。 為此，河北省奶牛產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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(shè)奶牛場的智能化應(yīng)用環(huán)節(jié)、 軟件系統(tǒng)的使用、存在的問題等進(jìn)行了問卷和實(shí)地考察。

2.1 智能化在奶牛場的體現(xiàn)環(huán)節(jié)及應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1.1 智能化在奶牛場的體現(xiàn)環(huán)節(jié)

2.1.1.1 牛只信息管理 可以實(shí)現(xiàn)每頭從出生、繁殖、疾病、產(chǎn)奶記錄、干物質(zhì)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(jì)量和讀取，實(shí)現(xiàn)奶源可追溯；可以預(yù)警奶牛健康及營養(yǎng)問題，方便奶牛常對成母牛的淘汰做出決策。

2.1.1.3 發(fā)情監(jiān)控 借助發(fā)情監(jiān)控系統(tǒng)，通過獲取躺臥、反芻等牛只活動信息，可及時準(zhǔn)確地反饋奶牛發(fā)情和預(yù)測排卵時間，指導(dǎo)牧場精準(zhǔn)確定配種時期，及時配種，實(shí)現(xiàn)了奶牛發(fā)情監(jiān)測的自動化管理，提高奶牛受胎率。 同時，還能有效地進(jìn)行疫病監(jiān)控和預(yù)防。

2.1.1.4 TMR 精準(zhǔn)調(diào)控 通過TMR 攪拌機(jī)上安裝的無線通訊系統(tǒng)， 通過軟件控制， 可實(shí)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(shù)量等信息，指導(dǎo)和監(jiān)控全混合日糧的配置和TMR 日糧投喂車的精準(zhǔn)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(huán)境監(jiān)控 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的牛舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對牛舍內(nèi)外的溫、濕度，氨氣、二氧化碳等進(jìn)行監(jiān)測，以便牛場采取措施對牛舍小氣候環(huán)境的控制，減少環(huán)境應(yīng)激，提高奶牛產(chǎn)生產(chǎn)性能。

2.1.2 智能化系統(tǒng)在各環(huán)節(jié)的應(yīng)用情況

河北省奶牛產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)對調(diào)研的64 家代表性智能化建設(shè)奶牛場結(jié)果顯示，奶牛場智能化設(shè)備應(yīng)用最多的環(huán)節(jié)為奶廳、TMR 調(diào)配和繁殖管理， 其中擠奶領(lǐng)域的自動化設(shè)備及發(fā)情監(jiān)控設(shè)備在奶牛場的受重視程度最高。如表2 所示，使用TMR 智能監(jiān)控系統(tǒng)的奶牛場有22 家，占調(diào)研總數(shù)的34.38%；使用發(fā)情監(jiān)控系統(tǒng)的有50 家，占比78.12%；奶廳監(jiān)控率達(dá)到100%；使用環(huán)境監(jiān)控的只有8 家奶牛場，占調(diào)研總數(shù)量的12.5%。

表2 各智能化監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)研牛場的使用情況（個）

使用TMR 自動監(jiān)控管理系統(tǒng)的22 家奶牛場總，TMR 監(jiān)控系統(tǒng)有40.9%的設(shè)備購自銀川奧特，上?？婆闰v占比18.81，上海石木和海晨博遠(yuǎn)的設(shè)備占比9.09， 易木通、 愛偉創(chuàng)和feedwatch占比均為4.5%（見圖2）。

圖2 調(diào)研奶牛場TMR 監(jiān)控系統(tǒng)使用情況

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

圖3 調(diào)研奶牛場發(fā)情監(jiān)控系統(tǒng)使用情況

2.3 智能化系統(tǒng)應(yīng)用存在的問題

在對唐山、保定等河北省優(yōu)勢奶牛養(yǎng)殖區(qū)的12 家智能化奶牛場建設(shè)項(xiàng)目抽查，對重點(diǎn)對國產(chǎn)軟件的阿牧網(wǎng)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(jìn)行了深入的調(diào)研， 調(diào)研該些軟件在使用過程中存在以下問題：

2.3.1 各環(huán)節(jié)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(yǎng)殖檔案單獨(dú)設(shè)定板塊，而是分散在軟件系統(tǒng)的各個板塊， 造成查找某項(xiàng)記錄或檔案時相對費(fèi)事費(fèi)時，比如，查找診療記錄，有的需要從事件管理的獸醫(yī)模塊進(jìn)入，有的則需要從統(tǒng)計(jì)分析的獸醫(yī)分析模塊進(jìn)入。 對軟件不夠熟悉的人員，甚至是牧場數(shù)據(jù)員，在使用時并不能迅速找出相應(yīng)的檔案記錄。

2.3.2 專業(yè)的數(shù)據(jù)分析人才匱乏，智能化功能運(yùn)用嚴(yán)重不足

許多中小型奶牛場目前普遍處于人工操作的機(jī)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(yè)的數(shù)據(jù)分析人才匱乏。 不少牧場存在數(shù)據(jù)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(dǎo)生產(chǎn)。

以TMR 自動監(jiān)控系統(tǒng)為例：TMR 自動監(jiān)控系統(tǒng)除了具有誤差顯示功能，還具有干物質(zhì)采食量、飼料轉(zhuǎn)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(jiān)控系統(tǒng)只是用于監(jiān)督操作人員，控制日糧制作的誤差率。 此外，由于多數(shù)牧場使用的是固定式TMR 攪拌機(jī)， 自動監(jiān)控系統(tǒng)一般只安裝在TMR 攪拌機(jī)上，撒料車投料的過程無法有效監(jiān)控，并且多數(shù)牧場對剩料量不進(jìn)行稱重監(jiān)控，造成系統(tǒng)生成投料誤差率、干物質(zhì)采食量及飼料轉(zhuǎn)化率的分析報告偏差較大，不具備科學(xué)指導(dǎo)生產(chǎn)的意義。

2.3.3 軟件設(shè)計(jì)實(shí)用性欠佳

一是，軟件總體設(shè)計(jì)不夠直觀，養(yǎng)殖檔案沒有單獨(dú)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(tǒng)數(shù)據(jù)不能區(qū)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(jī)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(bǔ)錄后的比例，即100%。 阿牧網(wǎng)云系統(tǒng)可分別顯示自動識別的牛只比率、補(bǔ)錄后的比率。 這種分別顯示，便于牧場管理者及時發(fā)現(xiàn)并檢修擠奶設(shè)備是否出現(xiàn)故障，比如某牧場牛只自動識別率一直較低，或某擠奶機(jī)位連續(xù)數(shù)次不能自動識別牛號，或奶量無法上傳，則可能是設(shè)備出現(xiàn)故障。 三是，與符合奶牛場實(shí)際生產(chǎn)的功能性需進(jìn)一步開發(fā)。 在實(shí)現(xiàn)自動開啟風(fēng)扇、噴淋設(shè)備時，只有南京豐頓公司綜合考量了環(huán)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(wǎng)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(fēng)扇及噴淋的評判標(biāo)準(zhǔn)似乎更加合理， 但在實(shí)際情況中到底應(yīng)該以什么作為確定開啟風(fēng)扇、噴淋的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)研究。 同時，為了節(jié)電節(jié)水，應(yīng)確定溫、濕度與所開啟風(fēng)扇的數(shù)量、風(fēng)力、時間及噴淋時間的對應(yīng)關(guān)系，使操控更加精準(zhǔn)化。 此外，牛舍內(nèi)采集溫度、濕度的感應(yīng)器的安裝位置和數(shù)量，也值得進(jìn)一步研究，以使智能化環(huán)境設(shè)施的安裝標(biāo)準(zhǔn)更科學(xué)和智能。

3 智能化奶牛場建設(shè)的發(fā)展建議

近年來，國內(nèi)外相關(guān)畜聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備開發(fā)和銷售企業(yè)，不斷改進(jìn)和完善基于奶牛個體信息監(jiān)測的職能系統(tǒng)。 隨著國家和地方政策的引導(dǎo)，“智能化”得到為數(shù)眾多的中小型牧場逐漸重視，疲于資金和人才壓力真正實(shí)現(xiàn)我省奶牛場的智能化建設(shè)在目前仍處于“初級階段”。

在自動化設(shè)備表現(xiàn)方面， 目前我國奶牛場使用的自動化設(shè)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(jī)器人等設(shè)備的應(yīng)用很少。 在智能化軟件使用管理方面：提高數(shù)據(jù)錄入的便捷。 各專業(yè)化公司要合理集成奶牛場養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)同一數(shù)據(jù)一次錄入，實(shí)現(xiàn)奶牛場各智能系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通互聯(lián)，能夠與省平臺、省DHI 中心和乳企的軟件系統(tǒng)準(zhǔn)確對接，確保管理系統(tǒng)運(yùn)行正常、數(shù)據(jù)有效。 切實(shí)加強(qiáng)分析功能。 要進(jìn)一步完善統(tǒng)計(jì)分析功能，實(shí)現(xiàn)牛場成本核算及牛只個體綜合評價，TMR 自動監(jiān)控系統(tǒng)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(shí)改進(jìn)完善環(huán)境控制功能。 要進(jìn)一步研究環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)采集的科學(xué)和合理性，準(zhǔn)確分析整合所獲得的環(huán)境數(shù)據(jù)，精確控制通風(fēng)和噴淋系統(tǒng)，在合理調(diào)節(jié)牛舍環(huán)境的同時，做到節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保。 強(qiáng)化培訓(xùn)指導(dǎo)。 要加強(qiáng)牧場數(shù)據(jù)員培訓(xùn)， 使數(shù)據(jù)員熟練掌握平臺各項(xiàng)功能軟件的操作和擴(kuò)展功能，提高數(shù)據(jù)錄入效率和分析水平，充分發(fā)揮軟件的智能作用。