自動犢牛飼喂器發展研究

葉巖　東忠閣　陳蕾

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

關鍵詞：農業機械；自動犢牛飼喂器；發展方向；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

隨著我國奶業養殖場效益的不斷提升，人們越來越重視犢牛的飼養。在犢牛飼養過程中，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鍵因素。為了解決奶溫和奶量的控制問題，應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方式發生轉變，還有利于大規模飼喂犢牛，降低生產成本，加快犢牛生長，對于推動犢牛規模化、集約化和標準化發展有著促進作用。

全自動犢牛飼喂設備是犢牛養殖業規模化發展的關鍵，其技術水平的高低對提高勞動生產率、降低犢牛死亡率、降低勞動強度、促進犢牛健康養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代規模化犢牛養殖發展水平的重要考量指標。

傳統的人工飼喂犢牛，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，國內犢牛飼喂設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、自動控制技術、機器人技術等高新科技的發展應用，國外很多奶業生產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、代乳粉設定量排放、設定恒定水溫、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。全自動犢牛飼喂器可以實現最接近于奶牛乳頭喂養犢牛的自然狀態，實現無人化喂養作業，達到保證犢牛健康、提高犢牛存活率和大幅度節省勞動力的目標。

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的Delaval、利拉伐、Lely等公司生產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，而且可以實現最接近犢牛自然狀態下無人飼喂作業，節省了大量勞動力，提高了犢牛存活量。智能化自動犢牛飼喂器對促進畜牧業福利養殖產業升級和奶業發展有著重要的意義，有助于我國犢牛養殖業將由分散養殖型向規模化、集約化、科學化、國際化方向發展。

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，而在現今的犢牛飼喂模式中，若對犢牛進行人工喂奶，喂奶次數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經營成本，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成本和減輕勞動強度，大大提高飼喂效率，為保障我國乳業工業的快速發展提供了先進的技術手段。

當一頭犢牛進入飼喂站且被耳標系統識別，飼喂主機處理器將計算是否應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。整機設計包括粉代乳粉桶容器和代乳粉輸送設計、電機驅動和飼喂泵選型設計、加熱器設計、電控系統設計、電泵和水泵選型、校核等。最終實現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

統計顯示，在大部分農場，前期飼養不良的犢牛的死亡率相當高，能達到60%～70%，犢牛飼養管理是犢牛飼養管理的關鍵之一，這一階段對犢牛飼養管理要求較高、技術難度較大，如果這一階段的管理不當或者技術失誤，會給經營者造成巨大的經濟損失。綜上所述，對新生犢牛有一個管理良好的飼養至關重要。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量的成年牛十分重要。目前，全世界范圍內自動犢牛飼喂機研制生產技術主要還是被歐美西方發達國家所掌握。由于以上原因，在突破設計制造關鍵技術，擺脫國外技術束縛，充分參考和消化國際該行業最先進技術的情況下，開發出一套具有自主知識產權的全自動犢牛飼喂機有十分重要的意義。

2.國內外研究及發展趨勢

2.1國外研究現狀

當今科學技術迅猛發展使人們的生產、生活方式發生了巨大的變化。智能化生產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過長期的研究改進，目前已經擁有一系列成熟的機器，并且在犢牛飼喂作業中得到了廣泛的應用。經過多年的實際應用，當前國外所設計生產的全自動犢牛飼喂機器人機器具有良好的飼喂效果，基本滿足犢牛養殖業的使用要求。

例如德國進口Urban犢牛自動飼喂機，在德國已經有15年的使用歷史，世界多個國家也在使用，現已進入中國的一些中、大型奶牛和肉牛場。德國Urban公司是世界上專業研發生產犢牛飼喂機器的制造廠家。其生產的阿爾瑪犢牛自動飼喂機是為較大規模牛場開發的頂級機型，它是唯一采用閉合回路技術的機型，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，如圖2、圖3所示。

利拉伐犢牛飼喂站設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。每頭犢牛可以飼喂牛奶、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定溫度的新鮮牛奶份量。犢牛飼喂站將持續地測量環境氣溫，如果檢測到氣溫發生變化，則會調節蒸煮器的溫度。

2.2國內研究現狀

我國國內牧場大部分都在使用適合我國牧場的中小型犢牛飼喂設備。目前，我國國內奶公犢牛生產水平非常落后，與成熟的歐美發達國家奶公犢牛生產水平相比差距很大，但是我國也已經具備了奶公犢牛產業發展的基礎。據第三屆中國奶業大會統計，2011年全國奶牛存欄1440萬頭，按此數據推算，每年大約有300萬頭以上的奶公犢牛產生。

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

2.3國內外研究現狀分析

綜合國內外自動犢牛飼喂機器設備現狀可以看出，由于材質，工藝水平以及設計制造等方面的限制，國外對擠奶機器人設備技術的封鎖，加之國內對全自動智能擠奶機器人的研究起步比較晚等因素，這些都限制了國內全自動擠奶機器人設備的設計生產能力。國內多數的全自動犢牛飼喂設備都處于設計研究或樣機試驗階段，并未應用到實踐并取得良好的效果。而國外擠奶機普遍采用優良的材質，衛生、安全、堅固耐用，自動氣控系統，結構緊湊，性能穩定，使犢牛飲奶舒適，飼養員感覺工作方便、衛生。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含量高，操作相對復雜；三是購買價格高，培訓周期長，維修費用大，這使國內大部分使用國外先進犢牛飼喂設備的用戶為難。

在這種情況下，不少奶牛場將目光轉向了國產自動犢牛飼喂機械。與國外擠奶機械相比，國產擠奶機械優勢非常明顯：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即可上手操作；三是維修方便，產品所用的配件都可在市面上購買到。這些突出的優點吸引了國內許多奶牛場，他們在計算生產成本的時候不會不考慮這些因素。因此，國產犢牛飼喂設備銷售量開始在國內升高。

因此，我國對全自動智能擠奶機器人設備的研究與實踐仍需繼續進行，隨著技術全球化，應當吸收國外的先進技術，并進一步消化、吸收及創新，轉化成具有自主知識產權的核心成果技術，推動國內牛業福利養殖業的發展步伐。

3.結論與發展方向

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