我國規?；膛鲋悄茱曃乖O備的應用及發展趨勢

文/王 波 梁麗平

（北京農業職業學院機電工程學院）

在奶牛場運營管理中，飼料條件與飼喂設備對提高奶牛的產奶量和牛奶品質，有著重要的影響。經過近30 年的發展，基于全混合日糧（Total Mixed Rations，TMR）飼喂技術的TMR飼喂車已成為我國規模化奶牛場普遍采用的一種先進飼喂模式，此模式根據牛群營養需求進行飼料配制與自動進料混合，在提高了飼料營養轉化率的同時，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，隨著國外先進養殖理念、技術和設備的引進，農業物聯網、大數據技術的興起，對動物福利的重視，加之農業勞動力的大量轉移，國內奶牛場飼喂裝備與技術應用又呈現出了信息化、精細化、智能化的趨勢[2～4]。本文主要從智能飼喂設備方面，總結國內規模化奶牛場主要智能飼喂設備的應用情況，為國產智能飼喂設備的設計與進一步發展提供參考。

1 TMR智能飼喂管理系統

TMR飼喂技術是根據不同類群或泌乳階段奶牛的營養需求，按設計比例，將青貯、干草、精飼料以及各種礦物質、維生素等添加劑進行充分攪拌、混合而調制成的一種營養相對平衡的日糧[5]。得益于其巨大的優勢，TMR飼喂車在我國規?；膛鲋械膽靡殉^95%。TMR技術的關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設備實際使用過程中發現，TMR在制作過程中存在著配料和投料過程不易監管控制等問題，影響牛群營養均衡而造成牛奶產量、質量不穩定，人員操作過程和生產數據也模糊不清，應用TMR提供均衡營養、提高飼喂效率、實現降本增效成為空談。

為了解決此問題，國內外畜牧設備公司和科研院所進行了不同類型TMR智能飼喂系統的研發，一些成熟產品在國內規模化奶牛場得到了廣泛應用。

較有代表性的如司達特（北京）畜牧設備有限公司（簡稱“司達特”）的數據傳輸（有線和遠程）可編程稱重系統（圖1），除了具有常規的準確稱量、報警功能外，還能夠在系統中進行配方和卸料方案的錄入和設定，進行配方生產，尤其是稱重儀表中的流程數據，如加料配方、卸料方案、位置及實際物料增減情況等，能夠通過數據傳輸軟件與計算機之間進行數據上傳和下載，并與奶牛場管理軟件兼容，進而實現了遠程調用生產數據、直接查看牛群的飼料配方、了解牛群的飼喂數據等高級功能。奶牛場管理者可基于這些數據，分析奶牛實際營養情況，結合擠奶廳提供的牛群生產數據，進一步調整牛群飼料配方，使生產更符合奶牛場實際需求，以獲得更好的效益[7]。

圖1 司達特可編程稱重控制器

此外，美國DIGI-STAR公司開發的DIGI-STAT TMR Tracker精準飼喂管理系統基于現代信息技術，將鏟車、TMR飼喂車、管理系統通過無線網絡連接在一起，能夠為養殖場（戶）提供管理飼料、提高效率和增加產量的整體解決方案。飼料組分、配方、生產群組和飼料攪拌器信息可由管理系統輸入，并遠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。因此，該系統能夠實時跟蹤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管等功能，并生成相關報表，用于指導和監管奶牛飼喂過程，從而實現奶牛的精準化飼養[8]。

南京豐頓科技股份有限公司（簡稱“南京豐頓”）開發的TMR智能管理系統（圖2）也是類似工作原理，該系統采用了自建工業級iWiNet無線網絡系統，由TMR飼喂車數據終端系統、裝料車數據終端系統和數據管理系統三大部分組成，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行全面分析，實現飼喂工作實時監管，使飼喂更精準，成本更可控。目前，該系統在新疆、寧夏、甘肅等地區規?；膛鲋幸训玫綇V泛應用[9，10]。

圖2 南京豐頓TMR智能管理系統示意圖

以上三種智能飼喂管理系統，從不同牛群的編碼與標識，到利用不同通信技術進行生產過程的數據采集和傳輸，再到云平臺和服務器的應用，直至利用以上生產數據進行分析、挖掘、開發和利用，均代表了農業物聯網技術在畜牧業的典型應用，也成為規?；膛鑫磥砉芾淼陌l展方向。

2 奶牛個體精準飼喂設備

奶牛個體精準飼喂設備主要包含兩大類。一種為精飼料補飼設備，分為固定式（圖3）和移動式，主要由奶牛個體身份識別系統、控制系統和投料系統組成，能夠實現對奶牛個體身份的準確識別，并投喂對應奶牛所需的精飼料，實現了基于奶牛個體差異的精飼料投喂。目前國內一些科研院所結合國內具體使用條件，進行了相關設備的研發，但在實際使用中并未普及[11，12]。另一種為TMR全混合飼料精準飼喂站，此種設備克服了前者無法控制和記錄每頭奶牛粗飼料采食量、進而無法獲取每頭牛每天完整的干物質采食量的問題，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價值的科學試驗，而鮮見應用于我國規?；膛鯷2]。

3 傳送帶式飼喂系統

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，更有利于牛體營養的均衡化，顯著提高了牛群的生產性能；簡化了工作步驟，降低了飼喂工作人員的勞動強度，大大提高了工作效率；實現了奶牛場運營在飼喂方面的機械化、自動化、專業化生產。但是，從不同規模和不同地區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示意圖

芬蘭PELLON集團開發的傳送帶式飼喂系統在解決以上問題的同時，更以其顯著的優勢推動了TMR飼喂模式的技術革新。如圖4所示，傳送帶式飼喂系統基于固定式TMR設備，通過集成高度自動化的模塊化填料設備、精料塔和多種功能的傳送帶單元，并由飼喂管理軟件系統進行智能化控制，可實現不同牛舍、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奶量，也大大提高了飼料利用率，節省了飼料成本[13]。該系統采用了電力驅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營成本。另外，區別于國內廣泛使用的移動式TMR飼喂車需要4 m左右的飼喂通道寬度，傳送帶式飼喂系統的飼喂面寬可縮小至1.5～1.8 m，因此，大大節省了建筑面積和土地，進而降低奶牛場建設初始投入資金。智能化的控制也使得奶牛場管理數據如飼料配方、飼喂群組、飼喂時間、設備運行等信息可以有效地采集、存儲和利用，實現了信息化和數字化的奶牛場運營[14]。目前，該系統已在我國內蒙古、西藏等地區得到了成功推廣和應用。

4 未來發展建議

從本文介紹的幾種智能飼喂設備可以看出，隨著感知技術的發展與成熟，物聯網、現代信息、自動控制與畜牧養殖技術的結合，傳統奶牛場飼喂設備正向著智能化、信息化的趨勢發展，畜牧養殖業面臨的人力資源緊缺問題，也助推了此進程的加速?？v觀國內外先進智能飼喂設備在我國規?；膛龅膽们闆r，未來，智能飼喂設備的進一步發展，應著重考慮以下四點。

4.1 匹配養殖模式

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

4.2 考慮畜舍布局

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

4.3 重視動物福利

智能飼喂設備的使用要綜合考慮牛群對設備的協調適應性，減少奶牛應激，提高對動物福利的重視程度。

4.4 注重人才培養

智能飼喂設備的使用效果深受操作人員的技術水平影響。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備操作困難，對設備運行的內在邏輯理解不足，既難以達到預期使用效果，也易造成設備故障。因此，改善奶牛場工作環境，選擇具備一定文化水平和技術水平的人員，進行系統性的專業培訓，依靠先進的智能化設備、科學化管理和先進生產工藝，變“飼養員”為“管理員”，是解決我國養殖業人力資源短缺問題的有效途徑。