牧场智能化管理技术的探讨

高 静，蔡中峰，刘 含，高 盼

（1.山东省菏泽市畜牧工作站，山东 菏泽 274000；2.华中科技大学同济医学院附属协和医院，湖北 武汉）

我国传统奶牛养殖存在牛奶产量不高，品质参差不齐；饲养方法粗放随意，经济效益不高[1]；奶牛繁育技术落后、良种覆盖率低；饲养管理不到位，难以实现精准饲养等问题，随着规模化养殖的提升和先进技术的引进，我国奶牛养殖场标准化、规模化、组织化水平不断提高，现代化的产业技术和装备得到迅速推广[2]，能够对奶牛的营养、健康、环境、自动化饲喂、牧场管理等全方位监控的智能化牧场管理技术应运而生。伴随着5G时代的来临，云计算、大数据、区块链等新一代智能技术快速发展，智能技术与畜牧业的深度融合，为传统畜牧业的快速发展提供了条件。

1 牧场智能化管理概述

牧场智能化管理是集新兴的互联网、移动互联网、云计算和物联网技术为一体，依托部署在牧场生产现场的各种传感节点（养殖环境温湿度、氨气、二氧化碳浓度、通风量等）和无线通信网络，通过智能传感器在线采集养殖场环境信息，实现牧场生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析、专家在线指导，为牧场生产提供精准化养殖、可视化管理、智能化决策[3]。

智能化管理全面集成奶牛场硬件产品，实现数据自动上传，减少人为误差，打破信息孤岛，达到设备互联、系统互通，提高数据的及时性准确性，实现牧场管理过程透明化、质量管控数字化、成本控制精细化，提升牧场生产效率、源奶质量，降低运营成本，实现效益最大化。

2 牧场智能化管理技术的实现

通过监控设备或登陆手机APP随时随地查看到牧场内环境，实时动态等情况。牧场配有全混合日粮（TMR）全自动饲喂系统，合理制定饲喂计划；环境自动监控系统，精确获取奶牛场中各个牛舍的环境参数；粪污自动清理系统，定时清理牛舍；通过计步器获取发情、疾病监测等繁殖数据；通过牛奶计量器、身份识别计步器、乳成分分析仪等收集奶牛的产奶量、牛奶电导率、牛奶成分等数据；线上+线下销售平台同步开拓，构建立体化销售系统，实现奶牛的饲养精准化和智能化。

2.1 TMR精准饲喂监控系统

根据奶牛的产奶量，科学的调控奶牛营养，通过营养软件（CPM）精准的算出奶牛的营养需求，再通过TMR搅拌机配制出全价的TMR。传送带式自动饲喂系统由配料填料装置、投料装置、饲养管理控制系统等组成。饲喂工作可以手动控制或自动控制，控制系统可以按照每头牛或每组牛所需要的饲料量制定饲喂计划，饲喂曲线可以帮助管理者按照每头牛的生长周期自动调整饲喂量，从而进行输送投料。TMR智能监控系统实现了对饲喂过程中奶牛饲料配方制作、上料和各牛舍投料过程的监控，记录了饲喂过程中产生的关键数据；还可对这些数据进行统计分析和对关键环节进行评价和智能提示[4]。

2.2 环境自动监控系统

奶牛场环境自动监控系统，能精确获取奶牛场中各个牛舍的环境参数，并对每个牛舍的环境实现可视化的远程调控。该系统包括远程控制中心、布设在奶牛场的网络协调控制器和无线通信的网络。牛舍内安装有氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器、氨气浓度传感器和硫化氢浓度传感器、温湿度传感器、摄像头、与摄像头连接的视频服务器、电热板、空气净化器、风机、加湿器。各项数据通过无线通信网络传到远程控制中心，进行环境监控调节。该系统能帮助牧场改善奶牛群养的环境质量，提高养殖效益。

2.3 粪污自动清理系统

由刮粪板和动力装置组成。经过自动清粪机，再使用干湿分离机，可以有效的将牛粪回收二次利用作为有机肥。清粪时，动力装置通过链条带动刮粪板沿着牛床地面前行，刮粪板将地面牛粪推至集粪沟中或牛舍一边。此清粪方式能随时清粪，机械操作简便，工作安全可靠，刮板高度及运行速度适中，基本没有噪音，对牛群的行走、饲喂、休息不造成任何影响。

2.4 繁殖管理系统

计步器依靠准确可靠的腿部传感器技术和3D加速传感技术保证了活动量收集的准确性，保证了高发情揭发率，繁殖疾病监测。通过收集每头牛的躺卧时间和活动量，计算每头牛的健康指数；收集每小时的活动量，计算每头发情牛的发情强度，并精准推算最佳配种时间，提高受胎率；还可监控群密度，掌控最佳舍内牛头数，提高牛群躺卧时间。通过数据分析开展奶牛良种登记，挑选单产 10 t以上，三代系谱完整牛只，传入登记系统，建立核心繁育群，培育高产奶牛，提高繁育效益。

2.5 奶厅监测系统

通过牛奶计量器、身份识别计步器、乳成分分析仪等收集奶牛的产奶量、牛奶电导率、牛奶成分等数据，准确计量牛奶产量、测出牛奶的电导率，在线测出每头牛的乳脂率、乳蛋白、乳糖、体细胞、含血量等指标。根据牛只日产奶变化幅度，及时发现问题牛，依据牛奶电导率可以监控奶牛乳房健康状况，及时采取措施，从而降低乳房炎发病率；利用个体牛只一段时间的日产量数据可以估算出奶牛 305 d产奶量，将 305 d产量数据运用BLUP模型进行评估，精确判断每头牛的遗传素质。

2.6 可追溯系统

依托牧场物联网产品，集中记录每头牛从出生到淘汰的所有信息，主要包括：牛只来源、血统、健康状况，DHI测定、饲料及饲料原料检测、饲喂、兽药、检免疫、挤奶，牛奶储存、运输、牛奶生产过程等数据，客观上保证送到乳品加工场每滴牛奶的关键过程都有数可查，有据可依，为建立完善的原料奶可追溯体系奠定了坚实的数据基础。

2.7 立体化销售系统

线上+线下销售平台同步开拓，一是建立实体体验馆，牛奶、牛肉等产品供顾客品尝购买；二是在各大购物平台建设官方旗舰店，培养自己的鲜蔬品牌；三是随着手机、微博、微信等新媒体形式的推广，积极开拓社区团购、直播带货等渠道。

3 牧场智能化管理技术应用的注意事项

（1）选择智能化牧场管理系统的奶牛场土地性质、环保、可持续力等方面较完善，近几年内未发生重大疫情。

（2）智能化牧场管理系统存在费用高、管理人员的技术水平要求高、使用习惯等问题，各牧场量力而行，适当选择[5]。

（3）智能化牧场管理技术与农牧循环、有机生态养殖结合起来将是大势所趋，是农业可持续发展的必然选择。一方面能够解决农牧业分离带来的污染，另一方面能够实现资源利用的最大化。