奶牛智能飼喂關(guān)鍵技術(shù)研究*

席瑞謙，王娟，李正義，周棕凱

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，河北保定，071001)

0 引言

奶業(yè)是世界公認(rèn)的經(jīng)濟(jì)、高效型產(chǎn)業(yè)，奶業(yè)的發(fā)展影響著一個(gè)國(guó)家畜牧業(yè)乃至整個(gè)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，因此提高奶牛養(yǎng)殖管理水平是奶業(yè)發(fā)展的必然要求。近年來(lái)的奶牛養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)體系正在發(fā)生變化，全混合日糧(Total Mixed Rations，TMR)飼喂技術(shù)的推廣應(yīng)用推動(dòng)了養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)裝備與技術(shù)更加先進(jìn)[1]，在奶牛養(yǎng)殖管理過(guò)程中能夠提高奶牛單產(chǎn)量，降低勞動(dòng)成本。截止到2019年，中國(guó)奶類(lèi)產(chǎn)量保持在3 600萬(wàn)t以上，居世界第三位，其中牛奶產(chǎn)量占奶類(lèi)總產(chǎn)量的比例約為96%[2]。我國(guó)奶牛養(yǎng)殖呈現(xiàn)散養(yǎng)、小區(qū)化、規(guī)?；泊娴木置鎇3]。在我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展歷程中，早期以栓系和散養(yǎng)模式為主，飼養(yǎng)管理較為落后，制約了我國(guó)奶牛養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展[4]。為此開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高、性能穩(wěn)定的奶牛飼喂系統(tǒng)，是奶牛養(yǎng)殖業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化和精細(xì)化發(fā)展的必然趨勢(shì)[5]。

本文對(duì)奶牛TMR飼喂技術(shù)的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)飼喂技術(shù)起步較晚，與技術(shù)配套的飼喂裝備推廣范圍較小，受到飼養(yǎng)規(guī)模以及相關(guān)經(jīng)濟(jì)因素的影響等存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出將技術(shù)與裝備相匹配，依據(jù)實(shí)際飼喂情況進(jìn)行TMR技術(shù)的實(shí)施等發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)對(duì)奶牛飼喂裝置的應(yīng)用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，指出我國(guó)智能飼喂裝備存在推廣范圍較小，裝置與實(shí)際情況契合不完整等問(wèn)題，提出智能化飼喂裝備要向高效、低成本、適用性強(qiáng)的目標(biāo)發(fā)展，為我國(guó)奶牛養(yǎng)殖行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

1 TMR飼喂技術(shù)

1.1 TMR技術(shù)優(yōu)勢(shì)

TMR是一種根據(jù)反芻牲畜在不同生長(zhǎng)階段的營(yíng)養(yǎng)需求，將精、粗飼料及各種飼料添加劑按照一定配比混合均勻，然后由運(yùn)料車(chē)運(yùn)送至食槽讓牲畜自由采食的飼養(yǎng)技術(shù)[6]。與傳統(tǒng)的栓系和散養(yǎng)飼喂模式相比，TMR飼喂方式采用先干后濕、先精后粗、先輕后重的基本原則[7]，應(yīng)用TMR技術(shù)將精飼料、粗飼料以及各種添加劑合理科學(xué)混合，混合后的飼料能夠達(dá)到松散不分離、色澤均勻，新鮮不發(fā)熱、無(wú)異味，不結(jié)塊的效果[8]；不僅可以確保不同生長(zhǎng)階段的奶牛個(gè)體獲得其所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將奶牛瘤胃pH值控制在6.4～6.8之間，同時(shí)有利于微生物增長(zhǎng)[9]，提高氮元素利用率達(dá)4%左右[10]，奶含蛋白質(zhì)量高出0.11 g/100 mL[11]，增加產(chǎn)奶量5%～15%，降低發(fā)病率20%左右[12]，能夠提高奶牛健康水平。與傳統(tǒng)飼養(yǎng)模式相比，因內(nèi)在成分與加工流程的改善及分群飼喂模式的實(shí)施，每公斤干物質(zhì)能使奶牛增產(chǎn)5%～8%的奶量[13]。同時(shí)單勞動(dòng)力工作效率可提升至80～150頭[14]。

1.2 TMR制備機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

在奶牛飼養(yǎng)的全過(guò)程中，采用TMR技術(shù)有利于從根源上提升奶牛飼喂與管理的整體質(zhì)量，也符合奶牛智能飼養(yǎng)的基本原則[15]，為此必須將技術(shù)與裝備科學(xué)的配套使用。TMR制備機(jī)的研制有效解決了這一問(wèn)題，并且能夠通過(guò)物料切割、攪拌等方式將飼喂原料進(jìn)行加工，優(yōu)質(zhì)的加工裝置能夠?qū)MR飼喂技術(shù)發(fā)揮到最佳性能[16]。

國(guó)外的TMR制備機(jī)品牌有美國(guó)LEO Ag、以色列RMH、土耳其Enderun、巴基斯坦MALIK、德國(guó)GTECH、加拿大NDEco等。國(guó)外TMR日糧制備機(jī)與其它農(nóng)作物生產(chǎn)管理機(jī)械一樣，具有大功率、技術(shù)先進(jìn)、作業(yè)效率高和性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。

我國(guó)TMR制備機(jī)技術(shù)起步較晚，常用的有固定式、臥式、牽引式、立式等[17]。王德福、于克強(qiáng)[18-19]等主要針對(duì)臥式與輪轉(zhuǎn)式進(jìn)行研究；馮靜安等[20]選用了單螺旋立式攪拌機(jī)；劉光照等[21]對(duì)9JQL-12型TMR制備機(jī)產(chǎn)品，如圖1所示，根據(jù)生產(chǎn)需求對(duì)裝置進(jìn)行試驗(yàn)分析，結(jié)果表明該裝置符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；白宇等[22]研究的TMR飼喂攪拌裝置，采用固定式攪拌機(jī)，主要由箱體、螺旋絞龍、飼料稱(chēng)重系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，將飼料按順序、比例進(jìn)行混合、切割攪拌后送出。

圖1 9JQL-12型TMR制備機(jī)Fig. 1 9JQL-12 TMR preparation machine1.傳動(dòng)系統(tǒng) 2.卸料裝置 3.稱(chēng)重系統(tǒng) 4.攪拌箱5.定刀 6.牽引式底盤(pán) 7.絞龍裝置

1.3 TMR飼喂關(guān)鍵技術(shù)研究

針對(duì)國(guó)內(nèi)TMR飼喂技術(shù)存在的問(wèn)題，很多科技人員進(jìn)行了相關(guān)研究。

1) 奶牛的分群化管理。奶牛分群管理具體可以劃分為泌乳前期、泌乳中期與后期等幾個(gè)階段[23-24]，不同產(chǎn)期的奶牛在產(chǎn)奶量方面也存在差異，最大可達(dá)到10%左右[25]，其中對(duì)于早期的泌乳牛來(lái)說(shuō)，無(wú)論其產(chǎn)量如何，都要適當(dāng)提高干物質(zhì)含量；對(duì)于中期泌乳牛中產(chǎn)量較高或體型偏瘦的個(gè)體乳牛，也應(yīng)采取相同措施[26]。

2) 飼料的養(yǎng)分檢測(cè)管理。不同的營(yíng)養(yǎng)成分有不同的降解速率和利用速率[27]，低蛋白TMR粗精比為55∶45，高蛋白TMR粗精比為51∶49[28]。在TMR飼料中混入一定比例豆科類(lèi)牧草能夠有效提高飼喂效率[29]，原料中水分的偏差度會(huì)直接影響混合飼料中的營(yíng)養(yǎng)濃度[30]，因此必要時(shí)可加入一定比例的水，大致為35%～45%[31]。

王秀等[32]給出了奶牛飼養(yǎng)過(guò)程中干物質(zhì)采食量DMI的預(yù)測(cè)公式

泌乳中后期奶牛：DMI=0.025W+0.1Z

(1)

式中:W——體重；

Z——日產(chǎn)奶量。

成年母奶牛：DMI=8+M/5+Y/1 000

(2)

青年母奶牛：DMI=6+M/5+Y/1 000

(3)

式中:M——日產(chǎn)奶量；

Y——年產(chǎn)奶量。

在采用TMR進(jìn)行飼喂時(shí)，會(huì)改變一天中DMI的分布，同時(shí)增加奶牛采食的時(shí)間[33]。因此要合理對(duì)飼料中養(yǎng)分進(jìn)行檢測(cè)。

填料次序與攪拌時(shí)間。一般按照干草→精料→副料→青貯→濕糟類(lèi)等次序進(jìn)行填料，可依據(jù)不同奶牛群體進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，攪拌時(shí)間控制在最后一批原料添加完成后再攪拌4～5 min較為適宜[34]。

料槽的科學(xué)管理。在對(duì)奶牛進(jìn)行飼喂時(shí)，合理記錄奶牛采食量，并且應(yīng)預(yù)留3%～5%的飼喂量[35]；與此同時(shí)每天早上清槽，將成年母牛剩料投放給后備牛[36]，節(jié)約飼養(yǎng)成本。

飼喂技術(shù)混合度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。需要提高管理人員水平，增強(qiáng)防疫意識(shí)。疾病不僅會(huì)浪費(fèi)大量資源，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此應(yīng)提升飼養(yǎng)人員的技能水平，加大檢查力度，做好防疫的相關(guān)工作[37]。目前科技人員已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，探索出一系列評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

王凱軍等[38]提出的以變異系數(shù)cv作為T(mén)MR飼喂技術(shù)混合度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

(4)

式中:cv——混合物樣品的變異系數(shù)，%；

S——樣品測(cè)定值標(biāo)準(zhǔn)差；

混合均勻度

M=1-cv

(5)

混合物顆粒度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)賓州顆粒度分級(jí)篩[39]確定，篩網(wǎng)直徑從第一層到底層依次為>19.00 mm、8.00～19.00 mm、1.18～8.00 mm、<1.18 mm。

TMR飼喂技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，必將獲得廣泛的應(yīng)用推廣，同時(shí)也要注意其存在的問(wèn)題，針對(duì)實(shí)際的飼喂規(guī)模以及條件制定相應(yīng)的飼喂規(guī)劃，做到技術(shù)與裝備合理使用，促使我國(guó)奶牛養(yǎng)殖行業(yè)的快速發(fā)展。另外，在大力推廣現(xiàn)代化奶業(yè)產(chǎn)業(yè)體系、增強(qiáng)奶業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，采用自動(dòng)飼喂裝置與TMR技術(shù)相結(jié)合的方式，能夠提高奶牛單產(chǎn)量，降低勞動(dòng)成本，以最少的生產(chǎn)耗能獲取最大的畜牧業(yè)產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益是現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展最重要的標(biāo)志[40]。

1.4 我國(guó)TMR技術(shù)存在的問(wèn)題與建議

隨著TMR技術(shù)的不斷發(fā)展，本文基于TMR發(fā)展?fàn)顩r對(duì)我國(guó)與國(guó)際情況進(jìn)行了對(duì)比分析，如表1所示，對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)我國(guó)的TMR技術(shù)還存在著一些問(wèn)題，表現(xiàn)在投資成本較高；對(duì)日糧成分檢測(cè)要求嚴(yán)格，各成分比例要求精確；對(duì)不同種類(lèi)的牛場(chǎng)應(yīng)采用不同的配比配方，制作工序較為復(fù)雜；牛群分群不合理、調(diào)群不及時(shí)等方面[23]。

我國(guó)未來(lái)奶牛養(yǎng)殖將轉(zhuǎn)向規(guī)?；B(yǎng)殖模式，為此要進(jìn)一步發(fā)展TMR技術(shù)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際養(yǎng)殖情況對(duì)該技術(shù)進(jìn)行改善，針對(duì)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖標(biāo)準(zhǔn)制定出相應(yīng)的TMR配比方案，加強(qiáng)對(duì)原料成分檢測(cè)力度，將原料比例控制在更加精確的范圍內(nèi)；在牛場(chǎng)管理方面加大分群管理制度，科學(xué)的將牛群管理與飼喂技術(shù)相結(jié)合；在TMR制備裝置方面，要研發(fā)出操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全、價(jià)格合理的裝備，逐步擺脫裝置系統(tǒng)進(jìn)口的局面，要針對(duì)具體問(wèn)題去研發(fā)裝置。

表1 國(guó)內(nèi)外TMR技術(shù)發(fā)展情況對(duì)比Tab. 1 Comparison of domestic and foreign TMR technology development

2 奶牛飼喂裝置

奶牛養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大，機(jī)械化裝置的應(yīng)用對(duì)提高產(chǎn)奶質(zhì)量與管理水平具有重要作用，如表2所示，將我國(guó)與國(guó)際飼喂裝備的現(xiàn)狀進(jìn)行對(duì)比分析，受我國(guó)傳統(tǒng)奶牛養(yǎng)殖模式的影響，有關(guān)自動(dòng)化飼喂裝備的研究起步較晚，但隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致相關(guān)飼喂裝置相繼出現(xiàn)，其中大部分設(shè)備適用于小規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)，而符合大型養(yǎng)殖規(guī)模的先進(jìn)設(shè)備仍面臨進(jìn)口的問(wèn)題，進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴且維修較為復(fù)雜，但其配套的系統(tǒng)能夠很好的提升養(yǎng)殖效率，因此在未來(lái)研發(fā)過(guò)程中，要進(jìn)一步提高裝置的工作效率，結(jié)合我國(guó)實(shí)際飼養(yǎng)環(huán)境，對(duì)自主研發(fā)的設(shè)備進(jìn)行推廣試驗(yàn)，將配套裝置組成完整的飼喂系統(tǒng)，不僅能夠提升牛場(chǎng)管理效率，而且進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)奶牛養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)變與發(fā)展。

表2 國(guó)內(nèi)外奶牛飼喂裝置的應(yīng)用情況對(duì)比Tab. 2 Comparison of the application of domestic and foreign cow feeding devices

2.1 成牛自動(dòng)飼喂裝置

國(guó)外自1983年開(kāi)始便已采用自動(dòng)配料系統(tǒng)[41]，如今我國(guó)也相繼開(kāi)展了相關(guān)裝置的研究工作，但還未實(shí)現(xiàn)大面積的推廣應(yīng)用。趙麗萍等將我國(guó)國(guó)情與自動(dòng)飼喂裝置進(jìn)行結(jié)合，介紹了5種不同的給料系統(tǒng)：圓盤(pán)式、柱塞式、振動(dòng)式、螺旋式和槽輪式給料系統(tǒng)。陳曉明等[42]設(shè)計(jì)的奶牛螺旋給料裝置攪拌設(shè)備，由攪拌軸、攪拌葉片、電機(jī)等組成，可消除堵料的現(xiàn)象，將飼料更加均勻的混合、輸送，進(jìn)一步提高自動(dòng)飼喂裝置的效率，大幅度降低飼喂成本。

奶牛自動(dòng)飼喂裝置的研制，推動(dòng)了我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，一定程度上解決了奶牛養(yǎng)殖過(guò)程中的難題，提高了生產(chǎn)效率。但是，裝備技術(shù)方面仍存在一些不足，缺少核心技術(shù)的自主權(quán)。研制的裝備不能很好結(jié)合我國(guó)的養(yǎng)殖特點(diǎn)，并且受到奶牛傳統(tǒng)養(yǎng)殖管理模式的限制，裝備產(chǎn)品的推廣應(yīng)用范圍較小。許立新等[43]提出的自動(dòng)化傳送帶飼喂系統(tǒng)(圖2)，能夠?qū)λ栾暳狭窟M(jìn)行計(jì)算，然后計(jì)量配置，投放在填料裝置中，在滑動(dòng)犁作用下將飼料投撒在飼喂面之上。

圖2 傳送帶填料裝置Fig. 2 Conveyor packing device

2.2 犢牛自動(dòng)飼喂裝置

傳統(tǒng)的奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)飼喂?fàn)倥r(shí)需要大量人工投入，成本高、效率低，不利于奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)的大規(guī)模發(fā)展，并且飼喂的牛奶需要維持在合適的溫度范圍，犢牛健康狀況直接影響配種率和產(chǎn)犢月齡的早晚[44]。

國(guó)外在犢牛飼喂方面的裝置技術(shù)較為成熟，瑞典的Delaval、荷蘭的Lely、德國(guó)的Urban、GEA等公司[45]進(jìn)行了犢牛飼喂裝置的研究。Oliveira等[45]介紹的犢牛精細(xì)化飼喂裝置，結(jié)合無(wú)線射頻技術(shù)，完成了對(duì)犢牛采食量的檢測(cè)與投放控制。

我國(guó)近年來(lái)也開(kāi)展了犢牛飼喂裝置的研究。王玄等[46]為解決犢牛飼喂問(wèn)題設(shè)計(jì)的全自動(dòng)犢牛飼喂裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、奶源加熱消毒、自動(dòng)攪拌以及定量排放輸送等功能，模擬了奶牛乳頭喂養(yǎng)的自然狀態(tài)，大幅度節(jié)省了勞動(dòng)力。靳蜜肖等[47]設(shè)計(jì)的犢牛自動(dòng)飼喂控制系統(tǒng)，以PC機(jī)為信息管理平臺(tái)，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)與無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在飼喂過(guò)程中對(duì)溫度和奶量合理的控制。

2.3 成牛精準(zhǔn)飼喂裝置

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外養(yǎng)殖模式發(fā)生轉(zhuǎn)變，我國(guó)正從增加奶牛存欄數(shù)向提高奶牛單產(chǎn)量的目標(biāo)發(fā)展[48]，為了滿足奶牛所需的營(yíng)養(yǎng)需求，結(jié)合精細(xì)化養(yǎng)殖方式，研究與開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單實(shí)用的精準(zhǔn)飼喂裝置尤為重要。

國(guó)外的奶牛精細(xì)化養(yǎng)殖起步較早，結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)聯(lián)合多種配套設(shè)施，奶牛養(yǎng)殖效率明顯高于我國(guó)[49]。國(guó)外如以色列的Afimilk、美國(guó)的BOUMATIC、加拿大的ARROWQUIP、澳大利亞的Morrissey & Co、荷蘭的LELY、芬蘭的PELLON、新西蘭的Farmquip等公司開(kāi)展了更加精細(xì)的飼喂裝置研究。Simona Büchel等[50]設(shè)計(jì)的奶牛飼喂檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)穿戴式傳感器檢測(cè)到數(shù)據(jù)，推測(cè)不同奶牛個(gè)體采食習(xí)慣，完成個(gè)體的精準(zhǔn)飼喂。

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)科技人員也對(duì)精準(zhǔn)飼喂裝置進(jìn)行了研究。在對(duì)奶牛個(gè)體進(jìn)行精準(zhǔn)飼喂時(shí)，無(wú)線識(shí)別技術(shù)因其采用非接觸式對(duì)象識(shí)別，且具有識(shí)別速度快、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)[51]，被廣泛應(yīng)用于奶牛個(gè)體識(shí)別。熊本海等[52]設(shè)計(jì)的奶牛飼喂機(jī)電控制系統(tǒng)，包括機(jī)械裝置、電子識(shí)別系統(tǒng)、料槽稱(chēng)重系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與分析系統(tǒng)等部分，實(shí)現(xiàn)了奶牛的自動(dòng)化精準(zhǔn)飼喂。趙麗萍等[53]設(shè)計(jì)的奶牛飼喂送料系統(tǒng)，結(jié)合自動(dòng)控制、射頻識(shí)別技術(shù)等，可對(duì)奶牛個(gè)體進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)其個(gè)體需求量而制定相應(yīng)的飼喂計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)奶牛的精準(zhǔn)飼喂。李亞萍等[54]設(shè)計(jì)的牛場(chǎng)信息管理系統(tǒng)，采用原型法進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)奶牛信息的采集檢測(cè)，并通過(guò)無(wú)線傳輸裝置將數(shù)據(jù)與飼喂裝置相結(jié)合，使飼喂裝置能夠掌握奶牛個(gè)體信息，在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)飼喂的同時(shí)也提升了牛場(chǎng)信息化管理水平。趙毅等[55]設(shè)計(jì)的奶牛飼喂機(jī)器人PLC程序，能夠完成定點(diǎn)給料、全方向行走等一系列功能，利用飼喂機(jī)器人代替人工作業(yè)有效的降低了飼喂成本。

精準(zhǔn)飼喂裝置的研發(fā)能夠加快我國(guó)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，是奶牛養(yǎng)殖走向精細(xì)化發(fā)展的重要標(biāo)志。相關(guān)裝置的試驗(yàn)結(jié)果表明，所研發(fā)的成牛精準(zhǔn)飼喂裝置能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且運(yùn)行安全可靠。但是，精準(zhǔn)飼喂裝置系統(tǒng)研發(fā)成本較高、設(shè)備維修繁瑣、裝置系統(tǒng)運(yùn)行所需環(huán)境條件較為嚴(yán)格，并且對(duì)工作人員的技術(shù)操作水平要求較高，因而成牛精準(zhǔn)飼喂裝置的大范圍推廣仍有待解決。

2.4 成牛精準(zhǔn)補(bǔ)飼裝置

滿足奶牛個(gè)體營(yíng)養(yǎng)需求能夠進(jìn)一步提高產(chǎn)奶質(zhì)量，其需求量受自身狀態(tài)、養(yǎng)殖環(huán)境等因素影響，為此在精細(xì)化分群飼養(yǎng)時(shí)，要依據(jù)奶牛個(gè)體之間的差異，研發(fā)精準(zhǔn)補(bǔ)飼裝置，對(duì)奶牛個(gè)體信息進(jìn)行分析，計(jì)算出所需增補(bǔ)的飼料量，通過(guò)配套裝置實(shí)施對(duì)奶牛個(gè)體的補(bǔ)飼。

焦盼德等[56]設(shè)計(jì)的奶牛智能推料機(jī)器人(圖3)，將旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配合自主行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行推料作業(yè)，結(jié)合有蓄電池防護(hù)罩，提供了一種全新的二次補(bǔ)料形式，降低了生產(chǎn)成本。

顏世濤等[57]設(shè)計(jì)的奶牛個(gè)體精料變量補(bǔ)飼系統(tǒng)，采用北京完美WM-18系列無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)獲取奶牛個(gè)體的采食量與產(chǎn)奶量的差異，從而將4種精飼料按差異進(jìn)行增補(bǔ)。王冉冉等[58]設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)飼裝置，利用射頻技術(shù)識(shí)別奶牛信息，依據(jù)不同奶牛個(gè)體的補(bǔ)飼量進(jìn)行補(bǔ)飼。李文等[59]設(shè)計(jì)的自動(dòng)稱(chēng)重精準(zhǔn)補(bǔ)飼裝置，當(dāng)奶牛進(jìn)入護(hù)欄時(shí)，上位機(jī)接收到檢測(cè)信號(hào)，對(duì)奶牛進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)重從而確定補(bǔ)飼量，再根據(jù)奶牛體重判斷是否需要補(bǔ)飼。

圖3 奶牛智能推料機(jī)器人Fig. 3 Cow intelligent feed robot1.自主行走機(jī)構(gòu) 2.旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 3.蓄電池 4.防護(hù)罩

隨著我國(guó)現(xiàn)代化奶牛養(yǎng)殖格局的形成以及養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)變，對(duì)于奶牛飼喂裝備的需求不斷提升，在工作效率、飼喂精準(zhǔn)度、自動(dòng)化水平等方面的要求更加嚴(yán)格，為此對(duì)奶牛智能化飼喂裝備的研究狀況進(jìn)行總結(jié)分析，針對(duì)不同飼喂?fàn)顩r以及裝備特點(diǎn)，提出有關(guān)飼喂裝備在自動(dòng)化程度、飼喂效果等方面的改善的發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)一步完善與飼養(yǎng)模式的結(jié)合程度，切實(shí)提升我國(guó)奶牛養(yǎng)殖水平。

3 結(jié)論

本文對(duì)奶牛飼喂關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究分析，對(duì)TMR飼喂技術(shù)和奶牛智能飼喂裝置進(jìn)行了總結(jié)，得到以下結(jié)論。

1) TMR飼喂技術(shù)可滿足不同階段、不同種群奶牛個(gè)體的營(yíng)養(yǎng)需求，但難以對(duì)奶牛個(gè)體實(shí)現(xiàn)精細(xì)化飼養(yǎng)，需要加強(qiáng)對(duì)牛群合理科學(xué)的分群管理，提高飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的檢測(cè)力度。

2) 精準(zhǔn)飼喂裝置加快了我國(guó)奶牛養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，飼喂裝置能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行安全可靠，但仍存在研發(fā)成本較高、設(shè)備維修繁瑣等問(wèn)題。

3) 精準(zhǔn)補(bǔ)飼裝置提高了飼料的利用率，針對(duì)奶牛個(gè)體差異實(shí)現(xiàn)飼料的合理利用，避免奶牛群體內(nèi)差異化的出現(xiàn)，但對(duì)牛場(chǎng)信息化、現(xiàn)代化管理水平要求較高。

隨著現(xiàn)代規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖新格局的初步形成，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣控制技術(shù)、裝備制造技術(shù)與奶牛養(yǎng)殖管理技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)智能化養(yǎng)殖裝置，實(shí)現(xiàn)奶牛精準(zhǔn)養(yǎng)殖，是今后奶牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。