牛用饮水装置的研究现状浅析

戚江涛，蒙贺伟，李亚萍，李成松，坎　杂

（石河子大学机械电气工程学院，新疆　石河子　832000）

牛用饮水装置的研究现状浅析

戚江涛，蒙贺伟※，李亚萍，李成松，坎杂

（石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子832000）

摘要：饮水对于奶牛的生理活动有着重要意义，合理的饮水不仅能够提高产奶性能、降低发病率，而且还能节省牛场饲养成本、增加牛场经济效益等。本文分析了现有的牛用饮水装置的研究现状，提出了牛用饮水装置技术的进一步发展的建议。

关键词：牛用；饮水装置；电加热；太阳能

奶牛养殖业已成为我国的支柱产业之一，奶牛科学化管理主要包括奶牛的环境管理和饲养管理等方面，在饲养管理中最为主要的就是饮水的供给，合理的饮水具有提高产奶性能、降低发病率及节省牛场饲养成本等作用。

饮水在奶牛的生理活动中是必不可少的，水对维持体液、营养物质的消化、吸收和代谢及体热的散失等具有重要作用。奶牛体内水分含量占体重的55%～65%，而牛奶中的水分含量约为85%～87%[2～3]。在一般缺水情况下，犊牛会发育迟缓，成年牛会饮食减少，产奶量急剧下降，而较为严重的缺水则会导致牛只的死亡。因此，为奶牛提供充足的饮水是奶牛养殖中必须要做好的措施之一。

1　饮水途径

奶牛不同的生长阶段所需的水量也是不同的，需水量是随着体重的增加而增加的，断奶后的犊牛需水量约为10～15 kg/d，青年期奶牛的需水量约为30 kg/d，泌乳期奶牛的需水量约为50～100 kg/d[4]。奶牛需要的水主要来源有自由饮水、饲料中含水和有机营养代谢水三部分[5]。自由饮水是指奶牛自由饮用由牛场全天候提供的温度合适、无污染的水，牛场必须要做到供水系统管理的科学化，减少奶牛因饮水而出现发病的现象，提高奶牛生活环境质量；饲料中含水是指奶牛通过食用不同的饲料所吸收的水分，当饲料中含水量较高时，自由饮水量就会相应的减少；有机营养代谢水也称内源水，是指有机化合物在氧化过程中所产生的水，与前两类水相比该类水比重较小，一般忽略不计。而在冬季青绿多汁饲料相对不足，主要以干饲料为主，因此奶牛在冬季的饮水主要来源于自由饮水。冬季饮水最需要注意的是水的温度（最佳温度为10～25℃），通过牛场试验表明：奶牛饮用20℃的温水与3℃的冷水相对比产奶量提高约为10%[6]。为此，保证奶牛的饮水温度对提高产奶性能，增加牛场经济效益等具有重要意义。

2　无加热功能饮水装置

根据季节的不同，牛用饮水装置主要分为无加热功能和有加热功能两类。无加热功能的饮水装置主要适用于夏秋季节，为牛只提供冷水，该类饮水装置的研究主要有：刘万金等人设计了一种新型牛用自动饮水器，利用牛嘴触动饮水盆内圆型触片，产生机械性开启闭合的原理，实现了牛低头有水，抬头无水的状态，在给奶牛充足饮水的同时提高了产奶量，降低了人工管理成本[7]。金玉其等人设计了一种连通式自动饮水器，主要由连通器与液面自动控制装置两部分组成，将浮体通过连杆与拨动滑块连接，根据浮体的上下高度位置来决定供水量，具有提高了产奶量、降低人工劳动强度及使用维修方便等特点[8]。李玉刚设计了一种牛用卫生自动饮水器，主要由半球形饮水盆、压板、触压开关及阀门等组成，实现了自动放水供牛只饮用，可将饮水盆中的剩水排出，避免了牛只之间饮用变质水而出现的病菌交叉传染的现象，提高了饮水质量，降低了牛只的发病率[9]。于林江设计了一种畜牧用饮水碗，主要由碗体、L型饮水触控件及进水阀等组成。可实现当牲畜饮水时能自动出水，当停止饮水时能自动关闭，避免了牲畜间饮水的交叉感染现象，具有结构简单、使用方便、节约用水等特点[10]。

以上研究属于机械式饮水装置，为牛只提供了充足、干净的饮水，确保了奶牛的饮水质量，降低了牛只的发病率，但该类装置的使用存在季节限制性。

3　有加热功能饮水装置

有加热功能的饮水装置主要适用于春冬季节，利用机械和电子技术相结合对水进行加热保温，能够为牛只提供温水，该类装置加热方式主要有电加热饮水方式和太阳能加热方式两种。

3.1电加热饮水方式

电加热饮水装置在饮水槽的底部或者侧壁安装加热管（通常为铝合金电阻丝），在每个饮水槽的配电箱中设有温度控制系统，可将水加热至系统设定的温度值，当水温达到设定值时，加热管自动停止加热，当水温低于设定值时，加热管自动开始加热，该类加热方式能够实现对水的恒温控制。目前针对该类加热方式的研究主要有：王波等人针对我国北方地区冬季寒冷天气奶牛饮用冰（冷）水导致机体机能减弱、产奶量下降等问题开发了一种电加热饮水槽，主要由电加热温度控制系统、盛水槽体及支架、水位控制系统及进排水系统等组成，能够保持冬季奶牛饮水温度在5～15℃，通过弱电代替强电方式避免了电牛现象的发生[11]。曹凯军等人研制了带加热装置的可翻转饮水槽和带防冻装置的固定式饮水槽,适用于不同季节对牛只的饮水供给。前者中电加热系统使水槽内的水保持一定的温度，通过翻转饮水槽保证饮水的干净程度；后者在饮水槽四周安装保温材料，可起到对水进行保温作用[12]。田真等人设计了奶牛电加热保温饮水槽，主要包括盛水槽体、支撑固定架、给排水管及浮子等部分，加热温度可根据用户需要进行调节，能够实现自动加热饮水和省电节能的目的[13]。刘云飞等人验证了电热水槽在寒冷地区完达山奶牛场的使用效果，结果显示:电热水槽内的平均水温为7.2℃，未达到奶牛冬季的适宜饮水温度（不低于10℃），在奶牛饮水高峰期间无法满足奶牛随时饮用热水的需求[14]。杨丰利等人提出了一种即温式牛用智能控温饮水装置，主要由加热单元、水流传感器、温度传感器、牛用饮水碗及数据处理控制中心等组成，能够实现在不同的水压、水流、水温的情况下都可以得到预设的恒温水源，提高了肉牛的饲料转化率和奶牛的产奶量，降低了养殖成本，具有体积小、易安装及经济效益好等特点[15]。王凤岐等人研制了一种全自动恒温畜用饮水装置，该装置主要由自控部分、饮水槽、上水部分及下水部分等组成。能够实现冬天饮水槽不结冰，冬夏槽内饮水都保持恒温10℃左右，解决了普通饮水槽水温过低或过高的问题，使饲养成本下降，生产效率提高[16]。

以上研究均能够实现对水进行加热恒温控制，且部分装置已在牛场试验验证，试验效果良好，但部分装置仍存在以下问题：（1）加热管电流过大时，易出现电牛现象；（2）对于规模化牛场来说，奶牛的饮水量较大，该类装置会出现水没有被及时加热到指定温度就被牛喝光的现象。

3.2太阳能加热方式

太阳能加热装置主要由集热器、管道循环系统、储水箱等部分组成，在牛舍棚顶安装集热器吸收阳光中的辐射热对水进行加热，加热过的水经过管道回到储水箱，储水箱中的辅助加热装置对水温进行恒温控制，通过开启阀门对牛只进行供水。针对该类加热方式的研究主要有：刁小南等人设计了一种恒温饮水装置，该装置主要由恒温饮水装置、太阳能热水器及恒温水箱等组成，能够在冬季为肉牛提供20℃的水，并通过试验得出饮温水与饮4℃冷水的牛日增质量分别为1.85 kg/d和1.63 kg/d[17]。李欣等人针对寒冷地区泌乳牛冬季饮用热水的问题，设计了奶牛场太阳能加热装置，采用太阳能加热装置和电热水槽为泌乳牛提供热水，通过对泌乳牛饮用冷水和热水时生产性能和经济效益的比较，探讨寒区冬季为泌乳牛提供热水的适宜方式[18]。刘林清设计了一种牲畜用饮水装置，主要由调温水箱、水箱及太阳能箱等组成。操作人员通过调整水箱与太阳能箱之间水流大小来控制水箱中水的温度，调温水箱设有温度感应器，当水温度不在设定范围内（34～38℃）时报警器自动报警。该装置具有结构简单、可对牲畜提供适宜温度的饮水、降低牲畜的患病率及降低饲养成本等特点[19]。

以上研究充分利用了取之不尽的太阳能对水进行加热，具有加热效率高、无污染及加热过程中运行安全等特点，适合在太阳光照时间长的地区使用。同时也存在一次性投入成本较大、受天气影响较大等缺点，不适合冬季多雪、太阳光照时间短的地区。

4　结语

针对新疆冬季多雪寒冷和夏季炎热的气候特点，可将电加热饮水方式和太阳能热水方式相结合对水进行加热恒温控制。利用弱电控制强电控制加热保温措施，可避免电牛现象的发生；采用真空集热管吸收太阳的辐射能，具有造价低，集热效率高等特点，避免了平板式集热器由于板上积雪，集热效率降低的现象。在多雪冬季，电加热饮水方式为主导地位，太阳能热水方式为辅助地位，而在炎热的夏季，则反之。保证饮水质量是对奶牛福利养殖的具体体现，是提升牛场经济效益的重要基础。

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Present Research State of Cattle drinking water device

Qi Jiangtao；Meng Hewei；Li Yaping；Li Chengsong；Kan Za
（College of Mechanical and Electronical Engineering,Shihezi University,Shihezi 832000,China）

Abstract:Drinking water isimportant for cowsphysical activity, reasonable drinking can not only improve performance, reduce morbidity, but also save the cost of feeding cattle, increase economic benefits. This paper analyzes the present research state of cattle drinking water device and recommendationsfor further development of cattle drinking water device technology.

Key words:for cattle ;drinking water device;electric heating ; solar energy

通讯作者：蒙贺伟

收稿日期：2015-08-18

文章编号：1007-7782（2015）04-0040-03

中图分类号:S817.3

文献标识码：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.04.015