奶牛養(yǎng)殖信息化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用綜述

杜 毅

（云南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息與宣傳中心，云南 昆明 650224）

文章旨在探討奶牛養(yǎng)殖業(yè)信息化的發(fā)展過程以及奶業(yè)信息化技術(shù)的應(yīng)用。通過回顧奶牛養(yǎng)殖業(yè)信息化的歷史演進，分析信息化技術(shù)在奶牛養(yǎng)殖中的應(yīng)用現(xiàn)狀，揭示信息化技術(shù)對奶牛養(yǎng)殖業(yè)的影響和價值，并展望信息化技術(shù)對奶牛養(yǎng)殖業(yè)未來的發(fā)展趨勢，文中的研究對推動奶牛養(yǎng)殖業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型具有重要意義。

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用的廣泛推廣，各行各業(yè)都在不斷探索信息化技術(shù)的應(yīng)用，奶牛養(yǎng)殖業(yè)也不例外。奶牛養(yǎng)殖業(yè)作為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，其信息化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對于提高養(yǎng)殖效率、優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境、提質(zhì)增效具有重要意義。

一、發(fā)展過程

（一）初始階段（2000年以前）

云南省奶牛養(yǎng)殖業(yè)在傳統(tǒng)的手工管理階段缺乏信息化技術(shù)的應(yīng)用。養(yǎng)殖戶主要依靠自身經(jīng)驗和傳統(tǒng)方法進行管理，生產(chǎn)效率和養(yǎng)殖質(zhì)量均有限。

（二）基礎(chǔ)建設(shè)階段（2000—2010年）

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，云南省開始逐步引入信息化技術(shù)來改善奶牛養(yǎng)殖業(yè)。在這一階段，政府和企業(yè)開始投資基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括電力供應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋和通信設(shè)施等，為后續(xù)的信息化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

（三）數(shù)據(jù)化管理階段（2010—2015年）

隨著云南省奶牛養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模的逐漸擴大，數(shù)據(jù)化管理成為關(guān)鍵。養(yǎng)殖場開始采集和記錄奶牛的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括飼養(yǎng)情況、健康狀況、生產(chǎn)性能等。這些數(shù)據(jù)通過計算機軟件進行管理分析，有助于養(yǎng)殖戶優(yōu)化飼養(yǎng)方案、提高生產(chǎn)效率和管理效益。

（四）遠程監(jiān)控階段（2015—2020年）

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和發(fā)展，遠程監(jiān)控系統(tǒng)開始應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖業(yè)。養(yǎng)殖戶可以通過智能手機、計算機遠程監(jiān)控養(yǎng)殖場的情況，實時獲取奶牛的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和環(huán)境信息，極大程度提高了養(yǎng)殖場的管理效率，減少了人力成本，且有助于提前發(fā)現(xiàn)和處理潛在問題。

（五）物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)階段（2020年至今）

近年來，云南省奶牛養(yǎng)殖業(yè)開始引入物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)。傳感器、數(shù)據(jù)分析設(shè)備等被部署在養(yǎng)殖場內(nèi)，收集奶牛的行為數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)和飼料消耗等信息。這些數(shù)據(jù)通過云計算和大數(shù)據(jù)分析平臺進行存儲和分析，為養(yǎng)殖戶提供更準(zhǔn)確的決策支持，如精確控制飼料供應(yīng)、預(yù)測疾病暴發(fā)等。目前云南省奶牛存欄數(shù)已經(jīng)達到13.2萬頭。

2022年12月，云南省賓川縣萬頭奶牛養(yǎng)殖示范場（一期）項目正式開工，項目采取“企業(yè)+企業(yè)帶農(nóng)戶”的合作模式，投資主體為大理眾鑫乳業(yè)有限公司，項目占地約266.66 hm2，其中養(yǎng)殖區(qū)占地33.33 hm2，青貯飼料種植區(qū)占地233.33 hm2，項目總投資2.5億元，工期18個月，一期項目建成后，奶牛存欄可達5 000頭，年產(chǎn)鮮奶2.5萬t。2022年12月，云南歐亞乳業(yè)有限公司鶴慶縣萬頭奶牛生態(tài)牧場項目舉行開工儀式，項目總投資約6億元，建設(shè)面積約133.33 hm2，滿產(chǎn)運營后，奶牛存欄數(shù)可達1.1萬頭。

目前，鶴慶縣已建成存欄7 000頭奶牛標(biāo)準(zhǔn)化國家級示范牧場1個、存欄2 000頭奶牛省級示范牧場1個、存欄300頭奶牛規(guī)模養(yǎng)殖場12個，全縣奶牛存欄1.48萬頭，日生產(chǎn)鮮奶130 t。此外，通過數(shù)據(jù)共享與合作，不僅在養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)信息化的協(xié)同發(fā)展，還促進了養(yǎng)殖業(yè)與其他相關(guān)行業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新。

二、奶業(yè)信息化技術(shù)的應(yīng)用

（一）奶牛發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

一是發(fā)情檢測。奶牛發(fā)情周期通常持續(xù)24～48 h，發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)可通過監(jiān)測奶牛的行為、體溫、活動水平、食物攝入量及荷爾蒙水平等指標(biāo)來判斷奶牛是否處于發(fā)情狀態(tài)，有助于及時發(fā)現(xiàn)奶牛的發(fā)情期并做出相應(yīng)決策。二是精確配種。奶牛發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地確定奶牛的最佳交配時機，傳感器和數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以監(jiān)測奶牛的生理指標(biāo)，并根據(jù)這些指標(biāo)提供相應(yīng)建議，幫助養(yǎng)殖戶選擇最佳的配種時間，從而提高繁殖成功率[1]。三是疾病預(yù)警。奶牛發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)可以通過監(jiān)測奶牛的活動水平、飲食攝入和體溫等變化來提前預(yù)警奶牛是否患病，一旦發(fā)現(xiàn)異常行為或指標(biāo)，系統(tǒng)可以自動發(fā)送警報，幫助養(yǎng)殖戶及時采取措施，預(yù)防疾病的傳播和擴散。四是生產(chǎn)管理優(yōu)化。通過奶牛發(fā)情監(jiān)測系統(tǒng)，養(yǎng)殖戶可以更好地了解奶牛的繁殖情況和產(chǎn)奶周期。這些數(shù)據(jù)可以用于制定更有效的生產(chǎn)管理策略，包括合理安排飼喂、健康監(jiān)測和繁殖計劃等，以提高奶牛的養(yǎng)殖效益。

（二）飼料配方軟件的應(yīng)用

一是營養(yǎng)需求計算。可以根據(jù)不同動物的種類、品種、生長階段、體重和性別等參數(shù)，計算出營養(yǎng)需求。其會自動分析動物所需的能量、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等元素，并根據(jù)這些需求生成最佳飼喂配方。二是配方優(yōu)化。可以通過優(yōu)化算法和數(shù)學(xué)模型，根據(jù)所提供的飼料成分和限制條件自動優(yōu)化配方，以達到最佳的營養(yǎng)平衡和成本效益。其可以自動分析原料的價格、適用性、品質(zhì)等因素，確保飼料配方在可接受的經(jīng)濟承受范圍內(nèi)。三是原料管理。可以幫助管理飼料配方中使用的各種原料，跟蹤原料的庫存、價格、供應(yīng)商信息和品質(zhì)參數(shù)等。通過及時更新信息，確保在生成飼料配方時使用最新的數(shù)據(jù)，從而提高飼料配方的準(zhǔn)確性和可靠性。四是生產(chǎn)報告和分析。可以生成生產(chǎn)報告，包括飼料配方的詳細(xì)信息、原料消耗量、生產(chǎn)成本等，這些報告可以幫助飼料生產(chǎn)者評估飼料配方的效果，并進行成本控制和生產(chǎn)優(yōu)化。

（三）TMR飼喂監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

TMR全混合飼料喂養(yǎng)監(jiān)控系統(tǒng)（Total Mixed Ration Feeding Monitoring System）是一種用于奶牛養(yǎng)殖中的飼料管理系統(tǒng)，旨在監(jiān)控和優(yōu)化奶牛的飼料攝入和營養(yǎng)攝取。TMR飼喂監(jiān)控系統(tǒng)通過整合傳感器、計量設(shè)備和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以實時監(jiān)測和記錄奶牛的飼料攝入量、飼料類型、飼料配比、飼喂時間等相關(guān)信息。系統(tǒng)會收集這些數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的飼養(yǎng)計劃和營養(yǎng)需求進行分析，以便養(yǎng)殖員能夠?qū)δ膛５娘曫B(yǎng)管理進行更科學(xué)、精確和高效控制。在云南省奶牛養(yǎng)殖應(yīng)用中，TMR飼喂監(jiān)控系統(tǒng)可以提供以下潛在好處。

一是飼料管理優(yōu)化。可以幫助養(yǎng)殖員實時監(jiān)測奶牛的飼料攝入情況，確保飼料配比的準(zhǔn)確性、合理性。通過精確計量和監(jiān)控，可以減少飼料浪費和過度喂養(yǎng)，提高飼料利用率。二是保障營養(yǎng)平衡。可以根據(jù)奶牛的營養(yǎng)需求和生產(chǎn)階段制定相應(yīng)的飼養(yǎng)計劃。通過實時監(jiān)測，系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)飼料中營養(yǎng)不足或過剩，保證奶牛獲得平衡的營養(yǎng)，提高生產(chǎn)性能和健康狀況。三是健康管理。可以記錄奶牛的飼料攝入和飼喂時間，幫助養(yǎng)殖員觀察和識別任何飼養(yǎng)異常。例如，如果某只奶牛的飼料攝入量驟減，可能意味著其有健康問題，系統(tǒng)可以及時報警提醒養(yǎng)殖員進行檢查和處理。四是數(shù)據(jù)分析和決策支持。可以收集大量的飼喂數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)分析提供有關(guān)奶牛飼養(yǎng)管理的洞察和建議，養(yǎng)殖員可以根據(jù)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)優(yōu)化飼養(yǎng)策略，做出更明智的決策[2]。

（四）牧場數(shù)據(jù)化管理軟件的應(yīng)用

一是動物健康監(jiān)測。可以記錄和跟蹤牲畜的健康情況，包括體重、體溫、疫苗接種記錄等。通過監(jiān)測和分析這些數(shù)據(jù)可及時發(fā)現(xiàn)牲畜的健康問題，并采取相應(yīng)措施，以預(yù)防疾病的傳播和減少病死率。二是飼料和營養(yǎng)管理。可以幫助農(nóng)（牧）場主計劃和管理動物飼料供應(yīng)，包括飼料配方、喂養(yǎng)計劃和飼料庫存等，通過精確控制飼料的投喂量和營養(yǎng)成分，可以提高動物的生長速度和健康狀況，降低飼料浪費和成本。三是繁殖管理。可以追蹤動物的繁殖周期和繁殖記錄，包括配種日期、孕期管理和分娩記錄等，有助于提高繁殖效率，預(yù)測分娩日期，進行合理的配種規(guī)劃，并管理動物的繁殖歷史。

（五）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

一是牧場環(huán)境監(jiān)測。物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以安裝在牧場中，監(jiān)測環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度、空氣質(zhì)量等，傳感器實時監(jiān)測環(huán)境條件，幫助養(yǎng)殖者調(diào)整牛舍的溫度、通風(fēng)和濕度，為奶牛提供舒適的生活條件。二是牛群行為監(jiān)測。通過佩戴物聯(lián)網(wǎng)傳感器或標(biāo)簽，可以監(jiān)測牛群的活動和行為，傳感器可以記錄牛的步數(shù)、活動強度、進食量等數(shù)據(jù)。通過分析這些數(shù)據(jù)，養(yǎng)殖者可以了解奶牛的運動狀況、飼料攝入量和行為模式，以便調(diào)整飼養(yǎng)管理策略。三是牛群健康監(jiān)測。通過佩戴體溫傳感器可以實時監(jiān)測牛的體溫變化，異常的體溫升高可能表明奶牛患有疾病或發(fā)生其他健康問題。此外，還可以使用傳感器監(jiān)測牛的呼吸頻率、心率和消化系統(tǒng)功能等指標(biāo)，以提前發(fā)現(xiàn)潛在的健康問題。四是奶牛定位和追蹤。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過全球定位系統(tǒng)（GPS）或其他定位技術(shù)來追蹤奶牛的位置，這對于大型牧場來說特別有用，可以幫助養(yǎng)殖者更好地管理牛群、追蹤牛群的移動，并確保牛只不會走失。五是飼喂管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以用于自動化和優(yōu)化飼喂管理，例如，智能喂食系統(tǒng)可以根據(jù)牛的體重、需求和飼料配方進行自動化的喂食，養(yǎng)殖者可以通過監(jiān)測每頭奶牛的飼料攝入量和飼喂頻率，更好地管理奶牛的飲食，并提高飼料利用效率。

（六）云架構(gòu)的管理信息系統(tǒng)

一是數(shù)據(jù)管理和分析。可以幫助養(yǎng)殖場管理人員對奶牛的相關(guān)數(shù)據(jù)進行有效管理和分析，包括奶牛的個體信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、健康狀況、飼養(yǎng)記錄等。通過云架構(gòu)將這些數(shù)據(jù)集中存儲在云端數(shù)據(jù)庫中，并且可以進行實時的數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析，幫助管理人員做出更加準(zhǔn)確的決策[3]。二是健康監(jiān)測。可以與傳感器和設(shè)備進行集成，用于監(jiān)測奶牛的健康情況。傳感器可以用于監(jiān)測奶牛的體溫、活動水平、飲水量等指標(biāo)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M行分析，管理人員可以通過系統(tǒng)接收實時的健康報告和警報，以便及時采取必要的措施。三是飼料管理。可以幫助養(yǎng)殖場管理人員進行精確的飼料管理，系統(tǒng)可以根據(jù)奶牛的需求和特定的飼養(yǎng)計劃，自動計算和調(diào)整飼料的配方和投喂量。此外，系統(tǒng)還可以跟蹤飼料的庫存情況，并提供自動化補貨提醒，確保飼料供應(yīng)的穩(wěn)定性。四是繁殖管理。可以幫助管理人員進行奶牛的繁殖管理，系統(tǒng)可以記錄奶牛的發(fā)情周期、配種記錄、妊娠情況等信息，并提供相關(guān)的提醒和警報。通過系統(tǒng)，管理人員可以更好地監(jiān)控和管理繁殖過程，以提高奶牛的生育效率。

奶牛養(yǎng)殖信息化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用在提高養(yǎng)殖效率、優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境、提質(zhì)增效等方面發(fā)揮了重要作用。隨著新一代信息技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，奶牛養(yǎng)殖業(yè)的信息化將進一步深化和拓展。但同時也需要面對信息安全、技術(shù)應(yīng)用門檻等挑戰(zhàn)，需要政府、企業(yè)和養(yǎng)殖戶共同努力，加強合作，推動奶牛養(yǎng)殖業(yè)信息化的可持續(xù)發(fā)展。

高原特色畜牧業(yè)（張思學(xué)）