河北省奶牛智能化养殖现状调研与分析

王晓芳，郝 丹，张烨迪，符 乐，安永福，邵丽玮★

（1.河北省畜牧兽医研究所 071000；2. 河北省畜牧兽医学会050000；3.邢台市动物疫病预防控制中心 054000）

奶业受到我国政府的高度关注，近年来随着农业结构性调整，奶业转型升级进一步加快，行业集中度不断提升，现代奶业格局初步形成。 中国奶业结构正面临着向规模化、智能化方向的深度改革。 探索先进的养殖技术，通过将信息科技智能手段融入到奶业生产过程，提高上游市场竞争力，是实现奶业振兴的重要举措[1]。

1 河北省奶牛养殖发现现状

2008 年“三鹿”事件后，河北奶业经历了一个浴火重生的过程，奶制品消费信心增强，市场占有率进一步提升。 河北奶业近10 年来整体发展呈现出规模化程度提高、 养殖水平逐步提升的态势。

在奶牛养殖方面， 据国家统计局数据显示， 自2010～2015年来河北省奶牛存栏及生鲜乳产量在总体呈稳步上升的趋势，2016～2018 年奶牛存栏开始递减，2019 年奶牛存栏有所回升，存栏量达到115 万头（见图1）。 据调研，引起奶牛存栏减少的原因主要有两方面： 一是受国外进口奶粉对国内乳业市场的冲击影响，乳企限收拒收造成；另一方面是被淘汰奶牛场自身生产技术落后。 另外，伴随国际大环境的变化以及2018 年下半年以来我国牛奶价格上证，奶牛存栏量或有上行的趋势。

在生鲜乳供应方面， 近10 年河北生鲜乳产量一直稳定在全国生鲜乳产量的12%～13%， 奶牛单产书水平不断提升 （见表1）。

表1 河北省和全国生鲜乳产量及占比（单位：万吨）

图1 河北省奶牛存栏量（2010～2019 年）

2 河北省智能化奶牛场建设情况

近年来，河北省不断制定推动奶业发展的举措，重拾河北奶业振兴的信心。 在《关于印发2018 年乳粉业发展项目实施方案的通知》中指出，实现全省奶牛信息共享，提高管理效率[2]。 目前河北省智能化奶牛场发展仍处于初级阶段， 了解我省智能化养殖发展现状和存在问题， 对促进我省奶业进一步发展具有重要的意义。 为此，河北省奶牛产业产业创新团队对石家庄、唐山、秦皇岛、邯郸、邢台、保定、张家口、承德、沧州、廊坊、衡水11 个市64 家代表性智能化建设奶牛场的智能化应用环节、 软件系统的使用、存在的问题等进行了问卷和实地考察。

2.1 智能化在奶牛场的体现环节及应用现状

2.1.1 智能化在奶牛场的体现环节

2.1.1.1 牛只信息管理 可以实现每头从出生、繁殖、疾病、产奶记录、干物质采食、淘汰等信息的查询和可追溯。

2.1.1.2 奶厅管理 可以对每头牛每天奶量的自动计量和读取，实现奶源可追溯；可以预警奶牛健康及营养问题，方便奶牛常对成母牛的淘汰做出决策。

2.1.1.3 发情监控 借助发情监控系统，通过获取躺卧、反刍等牛只活动信息，可及时准确地反馈奶牛发情和预测排卵时间，指导牧场精准确定配种时期，及时配种，实现了奶牛发情监测的自动化管理，提高奶牛受胎率。 同时，还能有效地进行疫病监控和预防。

2.1.1.4 TMR 精准调控 通过TMR 搅拌机上安装的无线通讯系统， 通过软件控制， 可实时掌控每种配料的添加重量、TMR搅拌车的位置、每个牛舍TMR 料投放数量等信息，指导和监控全混合日粮的配置和TMR 日粮投喂车的精准投喂， 最大限度地保证混合日粮配比的精确性和投喂的合理性。

2.1.1.5 牛舍环境监控 基于无线传感器网络的牛舍环境监测系统，可以实现对牛舍内外的温、湿度，氨气、二氧化碳等进行监测，以便牛场采取措施对牛舍小气候环境的控制，减少环境应激，提高奶牛产生产性能。

2.1.2 智能化系统在各环节的应用情况

河北省奶牛产业创新团队对调研的64 家代表性智能化建设奶牛场结果显示，奶牛场智能化设备应用最多的环节为奶厅、TMR 调配和繁殖管理， 其中挤奶领域的自动化设备及发情监控设备在奶牛场的受重视程度最高。如表2 所示，使用TMR 智能监控系统的奶牛场有22 家，占调研总数的34.38%；使用发情监控系统的有50 家，占比78.12%；奶厅监控率达到100%；使用环境监控的只有8 家奶牛场，占调研总数量的12.5%。

表2 各智能化监控系统在调研牛场的使用情况（个）

使用TMR 自动监控管理系统的22 家奶牛场总，TMR 监控系统有40.9%的设备购自银川奥特，上海科湃腾占比18.81，上海石木和海晨博远的设备占比9.09， 易木通、 爱伟创和feedwatch占比均为4.5%（见图2）。

图2 调研奶牛场TMR 监控系统使用情况

使用发情监控管理系统的牧场， 银川奥特和阿菲金的占调研总数的27.27%，其次为以色列的SCI、德国GER 和利拉伐，分别占调研牛场总数的22.3%、9.09%和9.09，国科诚泰的使用率占调研牛场总数的4.55%（见图3）。 繁殖管理软件的使用进口设备居多，银川奥特因作为河北省智能奶牛场建设、省级数据管理平台的承担单位，一直在河北推行自有设备，因此在政策上具有一定的优势地位。

图3 调研奶牛场发情监控系统使用情况

2.3 智能化系统应用存在的问题

在对唐山、保定等河北省优势奶牛养殖区的12 家智能化奶牛场建设项目抽查，对重点对国产软件的阿牧网云、银川奥特、南京丰顿、 国科诚泰等智能化软件在奶牛场的使用情况和存在问题进行了深入的调研， 调研该些软件在使用过程中存在以下问题：

2.3.1 各环节的智能化普遍存在“信息孤岛”

各承建单位基本没有将常用的养殖档案单独设定板块，而是分散在软件系统的各个板块， 造成查找某项记录或档案时相对费事费时，比如，查找诊疗记录，有的需要从事件管理的兽医模块进入，有的则需要从统计分析的兽医分析模块进入。 对软件不够熟悉的人员，甚至是牧场数据员，在使用时并不能迅速找出相应的档案记录。

2.3.2 专业的数据分析人才匮乏，智能化功能运用严重不足

许多中小型奶牛场目前普遍处于人工操作的机械化阶段，在意识和操作行为上对自动化、智能化概念薄弱，专业的数据分析人才匮乏。 不少牧场存在数据录入不及时，不能形成有效的分析报告或者形成的分析报告不具备参考价值， 不能较好地指导生产。

以TMR 自动监控系统为例：TMR 自动监控系统除了具有误差显示功能，还具有干物质采食量、饲料转化率的分析功能，也具备饲草料原料的库存管理功能、饲料成本核算功能、效益分析功能等。 但是，目前牧场使用TMR 自动监控系统只是用于监督操作人员，控制日粮制作的误差率。 此外，由于多数牧场使用的是固定式TMR 搅拌机， 自动监控系统一般只安装在TMR 搅拌机上，撒料车投料的过程无法有效监控，并且多数牧场对剩料量不进行称重监控，造成系统生成投料误差率、干物质采食量及饲料转化率的分析报告偏差较大，不具备科学指导生产的意义。

2.3.3 软件设计实用性欠佳

一是，软件总体设计不够直观，养殖档案没有单独分类。 软件首界面的菜单栏分类不够具体明确， 在使用的人性化和便捷性方面欠佳。 二是， 软件系统数据不能区别显示牛只自动识别率。 例如：国科诚泰及南京丰顿承建的牧场中随机抽取3 个挤奶班次，其牛只自动识别率、奶量自动上传率均只显示补录后的比例，即100%。 阿牧网云系统可分别显示自动识别的牛只比率、补录后的比率。 这种分别显示，便于牧场管理者及时发现并检修挤奶设备是否出现故障，比如某牧场牛只自动识别率一直较低，或某挤奶机位连续数次不能自动识别牛号，或奶量无法上传，则可能是设备出现故障。 三是，与符合奶牛场实际生产的功能性需进一步开发。 在实现自动开启风扇、喷淋设备时，只有南京丰顿公司综合考量了环境的温度及湿度对奶牛造成的不良影响，将THI作为评判阈值。 而阿牧网云、 国科诚泰均只将温度列入考虑范围。 从理论上讲，以THI 作为自动开启风扇及喷淋的评判标准似乎更加合理， 但在实际情况中到底应该以什么作为确定开启风扇、喷淋的标准，应进一步进行科学研究。 同时，为了节电节水，应确定温、湿度与所开启风扇的数量、风力、时间及喷淋时间的对应关系，使操控更加精准化。 此外，牛舍内采集温度、湿度的感应器的安装位置和数量，也值得进一步研究，以使智能化环境设施的安装标准更科学和智能。

3 智能化奶牛场建设的发展建议

近年来，国内外相关畜联网系统设备开发和销售企业，不断改进和完善基于奶牛个体信息监测的职能系统。 随着国家和地方政策的引导，“智能化”得到为数众多的中小型牧场逐渐重视，疲于资金和人才压力真正实现我省奶牛场的智能化建设在目前仍处于“初级阶段”。

在自动化设备表现方面， 目前我国奶牛场使用的自动化设备主要在挤奶和饲喂方面。 与国外的信息化程度相比，我们还有很大的差距，诸如挤奶机器人等设备的应用很少。 在智能化软件使用管理方面：提高数据录入的便捷。 各专业化公司要合理集成奶牛场养殖管理系统，实现同一数据一次录入，实现奶牛场各智能系统数据互通互联，能够与省平台、省DHI 中心和乳企的软件系统准确对接，确保管理系统运行正常、数据有效。 切实加强分析功能。 要进一步完善统计分析功能，实现牛场成本核算及牛只个体综合评价，TMR 自动监控系统的饲草料原料的库存管理功能、饲料成本核算功能、效益分析功能等。 切实改进完善环境控制功能。 要进一步研究环境指标数据采集的科学和合理性，准确分析整合所获得的环境数据，精确控制通风和喷淋系统，在合理调节牛舍环境的同时，做到节能、节水、环保。 强化培训指导。 要加强牧场数据员培训， 使数据员熟练掌握平台各项功能软件的操作和扩展功能，提高数据录入效率和分析水平，充分发挥软件的智能作用。