荷兰奶牛场管理软件传感器系统的调查分析

摘译/白会新 校/王靓靓

（1东北农业大学动物科学技术学院；2黑龙江省大庆市畜牧兽医局）

荷兰奶牛场管理软件传感器系统的调查分析

摘译/白会新1,2校/王靓靓2

（1东北农业大学动物科学技术学院；2黑龙江省大庆市畜牧兽医局）

为提高奶牛场管理水平，传感器系统被应用于测定奶牛个体的生理、行为和生产特性。近年来，应用传感器系统的奶牛场数量正在逐年增加。但对于奶牛场是否使用传感器系统，如何选择传感器系统不是很清楚。为此，研究荷兰奶牛场的专家对目前荷兰地区奶牛场应用传感器系统情况进行了综述。同时，对奶牛场投资或不投资使用传感器系统的原因进行了分析，并且描述了使用或不使用传感器系统的奶牛场特征，概述了传感器系统在日常奶牛管理中的应用。

荷兰；奶牛场；传感器系统；调查；投资

为了提高奶牛场的管理水平，传感器系统被应用于测定个体奶牛的生理、行为和生产特性。传统的传感器系统定义为：能够测定奶牛个体生理和行为参数（涉及到健康和乳腺炎），且能够实现自动化的装置。最近几年，传感器系统的发展已经成熟。例如，有的传感器系统可以检测牛奶中的脂肪和蛋白质含量以及奶牛乳房、肢蹄健康和发情时间。

最新的传感器系统可以测定奶牛体重和反刍时间，而具有更多功能的传感器系统也正在发展中。当前，使用传感器系统的奶牛场已经增加，尤其是自动检测发情的传感器系统。荷兰大约1/5的奶牛场使用自动发情检测传感器系统。在荷兰和其它欧洲西北部国家，由于自动挤奶系统的使用，传感器系统的应用正在增长。使用传感器系统的好处在于，挤奶工人在自动挤奶的过程中并不能准确判断奶牛乳房和生鲜乳的异常情况，而自动挤奶系统具有乳腺炎检测传感器，可以准确辨别乳腺炎的发生。

投资传感器系统的一个最重要原因是可以降低奶牛场的劳动力。在欧洲西北部国家，劳动力是昂贵的，农民正在寻找新的方式去代替体力劳动。发情检测传感器系统只用更少的时间即可判断出奶牛是否发情。例如，发情检测一般需要观察奶牛，频率为每天3 次、每次20 min，而使用发情检测传感器系统可以减少劳动时间。另一个投资传感器的理由是对疾病和发情的检出率较高。一些研究表明，传感器系统可以检测80%～85%的奶牛发情，而农民平均检测奶牛的发情率大约为55%。第三个投资传感器的原因是期待使用传感器后奶牛场有较高的利益回报。应用传感器系统可以帮助奶牛场做出更及时和精明的决策，最终提高奶牛场的收益。

目前，奶牛场可以使用的传感器系统有很多。但对奶牛场如何选择传感器类型以及奶牛场主为什么投资传感器系统的原因不是很清楚。因此，本文基于荷兰512 个奶牛场，对目前荷兰地区应用自动挤奶系统（多头奶牛共同挤奶的大型机械）和传统挤奶系统（单头奶牛挤奶的小型机械）的奶牛场情况进行综述；调查奶牛场投资或不投资使用传感器系统的原因；描述使用或不使用传感器系统奶牛场的特征，包括奶牛场大小、生鲜乳产量、奶牛场的集约化程度、增长牛群大小、奶牛场主年龄等。

1 材料与方法

1.1 数据选择

2013年10月18日～11月17日，研究者通过E-mail将调查问卷发送给1 672 家荷兰奶牛场，其中532 家奶牛场完成了调查问卷，但有15 家奶牛场已不再饲养奶牛，5 家奶牛场问卷回答不正确，最终的数据由512 家奶牛场反馈信息组成（占答复率的30.6%），其中202 家奶牛场安装了传感器系统，310 家奶牛场未安装传感器系统。此外，研究者额外获得了491 家奶牛场奶牛存栏数量、奶牛场占地面积和每年交售鲜奶数量的信息。奶牛场特性描述分析平均数是基于这491 家奶牛场。

1.2 数据分析

数据进行二次曲线处理，所有的数据编辑和分析均由SAS 9.3软件进行。奶牛场被分为3 类：没有传感器系统的奶牛场、有传感器系统使用自动挤奶系统的奶牛场和有传感器系统使用传统挤奶系统的奶牛场。3 种类型奶牛场的描述性统计和比较采用一般线性模型进行。采用线性判别分析，描述有和无传感器系统的奶牛场。

2 结果与讨论

2.1 有效奶牛场

此项调查报告的奶牛场基本信息源于帮助奶牛场分析经济效益的会计中介，因此部分奶牛场主愿意完成提供的相应问卷，但也使得相关信息有一定的偏见性。

2.1.1 奶牛数量

在调查的奶牛场中，奶牛存栏数量（105 头）比荷兰奶牛场平均存栏数量（91 头）要高，产奶量水平（7 910 kg/头）比荷兰奶牛场平均水平（8 217 kg/头）要低（表1）。在荷兰，应用传统挤奶系统比应用自动挤奶系统的奶牛场有更多的奶牛，可能是由于自动挤奶系统单元进行挤奶的奶牛数量有限，因此应用自动挤奶系统的奶牛场饲养的奶牛数量不能超出挤奶数量限制，使得其奶牛场扩大饲养规模较难。

2.1.2 奶牛平均占地面积

荷兰奶牛场平均占地面积为52公顷，相当于平均每公顷有1.75 头奶牛、每公顷生鲜乳产量14 380 kg。文中所调查的奶牛场每公顷土地的奶牛数量和产奶量略低于全国水平，可能是因为调查的奶牛场多数位于荷兰北部地区，而这个地区每公顷奶牛数量较其它地区奶牛数量少。

2.1.3 每周在每头奶牛上消耗的劳动时间

没有传感器系统的奶牛场，农民每周需花费在每头奶牛的总劳动时间平均为1.19 h，而有传感器系统的奶牛场，该项劳动时间为：配备传统挤奶系统是0.95 h、配备自动挤奶系统是0.92 h，均显著低于没有传感器系统的奶牛场（表1）。有报道称，荷兰安大略湖省的奶牛场受奶牛数量增加变化的影响，农民每周需花费在每头奶牛的劳动时间为0.77～1.82 h，但这些时间包括与饲喂生产有关的野外工作。

2.2 传感器系统配备情况

假设调查中没有反馈信息的奶牛场均未使用传感器系统，那么该项调查至少有12%的奶牛场有传感器系统。同时，调查结果显示，39%的奶牛场至少使用一种传感器系统，24%的奶牛场使用自动挤奶系统（表1），比Steeneveld等（2012）报道的比例要高，但这并不能代表荷兰奶牛场安装传感器系统的比例。此外，通过调查，可以推测奶牛场主对采用新技术提升奶牛场管理更有兴趣，应用自动挤奶系统或传感器系统的奶牛场比例高于荷兰奶牛场的平均水平。

配备自动挤奶系统和传统挤奶系统的奶牛场利用的传感器系统类型情况见表2。配备传统挤奶系统的奶牛场普遍使用测定牛奶颜色和导电性

表1 无传感器系统、有传感器系统并配备自动挤奶系统、有传感器系统并配备传统挤奶系统奶牛群体特性描述的平均值（标准差）

表2 自动挤奶系统和传统挤奶系统的奶牛场中应用传感器系统的情况

的传感器系统，以检测奶牛乳腺炎。配备自动挤奶系统的奶牛场一般有称重台、脂肪和蛋白质测定传感器、牛奶体细胞数测定传感器、牛奶温度测定传感器。70%的传统挤奶系统奶牛场配备传感器有活度计和奶牛计步器，41%的自动挤奶系统奶牛场有活度计和奶牛计步器。

2.3 奶牛场投资传感器系统的原因

2.3.1 被迫投资

通过表2可以看出，很多不同类型的传感器被应用于奶牛场。然而，调查报告分析配备自动挤奶系统的奶牛场通常不愿意在乳腺炎检测传感器上进行投资，最后选择投资这些系统最普遍的原因是销售人员把这些额外传感器系统打包销售给奶牛场，使得自动挤奶系统的销售价格有所降低。同样，称重台、脂肪和蛋白质测定传感器、牛奶体细胞数传感器和牛奶温度传感器能很容易地被打包纳入自动挤奶系统中。购买青年奶牛活度计和计步器的原因与前面提到的传感器被投资的原因相似。

2.3.2 主动投资

泌乳奶牛活度计和计步器被投资的最主要原因是可提高牛奶检测度，提高奶牛场效益，增强奶牛种群的繁育水平。调查报告显示，奶牛场通常愿意投资在活度计和计步器，它们能够提高发情检测性能，在活度计上的投资是有效益的。对于使用传统挤奶系统的奶牛场主，他们愿意投资于活度计和计步器的原因是可降低劳动力。发情传感器被投资，也是因为可以降低劳动力和缩短劳动时间（不用通过对发情奶牛外观检查或对受孕奶牛外观确认）。

2.4 奶牛场不投资于传感器系统的原因

经费不足是奶牛场不投资传感器系统的最重要的原因，奶牛场更倾向于投资到其它事情上（表3），而不是投资到不确定的收益上。这与已有研究报道结论相一致，即奶牛场主不熟悉可利用的技术，投资后所获利益的不确定性是奶牛场不投资传感器系统的一个重要因素。

2.5 投资和不投资传感器系统奶牛场的特性分析

通过描述性统计分析，3 种类型的奶牛场间几乎没有差异（表1）。安装传感器系统的传统挤奶系统奶牛场与没有安装传感器系统的奶牛场相比，仅奶牛数量有显著提高。分析其原因，可能是安装传感器系统的奶牛场场主比没有安装传感器系统的奶牛场场主具有更超前的思想。此外，奶牛头数越多的奶牛场越需要良好的管理，越需要配备传感器系统。与没有传感器系统奶牛场相比，有传感器系统的奶牛场每人每周在每头奶牛上消耗的劳动时间较少，这表明有传感器系统能够降低农民的劳动时间。

表3 310个荷兰奶牛牧场主表明不投资传感器系统的原因

2.6 传感器系统的应用

调查结果显示，约40%的奶牛场从不或只是偶尔使用色度传感器系统和称重台的数据，而还有约40%的奶牛场经常或每日都使用这些传感器系统的数据。色度传感器和称重台通常是作为自动挤奶系统的打包传感器，因此这些传感器的数据奶牛场并不太关心。超50%的奶牛场从不或仅是偶尔使用检测脂肪、蛋白质和牛奶温度的传感器系统数据。超过3/4奶牛场经常或每天使用检测奶牛体细胞数量、导电性、反刍活性和青年牛活力的传感器。使用最为广泛的传感器系统是泌乳奶牛的活度计和计步器系统。

2.7 经济意义

奶牛场投资传感器系统的主要原因是为了提高奶牛场的经济效益，而不投资传感器系统的主要原因是因为奶牛场经费不足。

此外，传感器系统的研究目前主要聚焦在传感器和检测性能的发展，但应用传感器是否也能提高奶牛场的技术参量（例如牛奶产量、初产母牛年龄、产犊间隔、疾病发生率和奶牛体细胞数量）还尚不明确。

3 结论

通过对512 个荷兰奶牛场的信息收集，分析得出了奶牛场使用传感器（310 个奶牛场）和不使用（202 个奶牛场）的情况与原因。

3.1 在所有传感器系统中，奶牛乳腺炎监测和发情监测传感器是奶牛场应用最广泛的传感器系统。

3.2 奶牛场投资使用传感器系统的原因是不同的。其中奶牛乳腺炎检测传感器系统通常是打包销售于自动挤奶系统中，在购买自动挤奶系统时，必须购买。有时这样购买可以帮助降低自动挤奶系统的价格。而奶牛场在有经济实力的情况下，为了提高检测率，增加种群繁殖水平，提高奶牛场效益和降低劳动力，都会购买发情监测传感器系统。

3.3 尽管有传感器且使用传统挤奶系统的奶牛场比没有传感器且使用传统挤奶系统的奶牛场有更多的奶牛，但描绘有无传感器系统的奶牛场所具有的特征却是较困难的。

3.4 有传感器系统的奶牛场人员比无传感器系统的奶牛场人员在每头奶牛上消耗的劳动时间少。

3.5 无论奶牛场有无传感器系统，奶牛场主年龄、奶牛场继承人、牛群的增长速度、每头奶牛的产奶量、每公顷奶牛数量和每公顷牛奶产量都没有不同。C

原文： Steeneveld W，Hogeveen H. Characterization of Dutch dairy farms using sensor systems for cow management. Journal of Dairy Science，2014，98（1）：709-717.

2017-02-07）

白会新（1986-），黑龙江望奎人，博士，畜牧师，主要从事畜禽生产管理。