許立新，孫路勇，范淋佳，郭祎瑋，崔安，李亞茹，高繼偉

（1.北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094; 2.北京市奶牛產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，北京 100094）

全混合日糧（TMR）是指將粗飼料、精飼料、預(yù)混飼料和其他輔助飼料按照一定的比例充分混合后，制成適宜反芻動(dòng)物采食的一種營(yíng)養(yǎng)相對(duì)平衡的混合飼料[1]。TMR飼養(yǎng)技術(shù)因能夠改善飼料適口性以及降低奶牛飼養(yǎng)成本而備受關(guān)注，目前TMR技術(shù)已經(jīng)成為世界上廣泛采用的奶牛喂養(yǎng)管理方式[2]。隨著科技的發(fā)展，歐洲已經(jīng)進(jìn)入奶牛飼喂的新紀(jì)元。部分大型牛場(chǎng)已選擇應(yīng)用了完全自動(dòng)化的TMR飼喂系統(tǒng)，并且越來(lái)越多的牛場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始考慮自動(dòng)化飼喂。

牛場(chǎng)規(guī)模的增大則意味著更多的工作、需更多的勞動(dòng)力，并由疾病引發(fā)的疫病和經(jīng)濟(jì)潛在風(fēng)險(xiǎn)也在增加。自動(dòng)化飼喂能夠提供針對(duì)不同牛群進(jìn)行目的性飼喂，通過(guò)移動(dòng)電話實(shí)現(xiàn)遙控管理等先進(jìn)管理方式來(lái)提高生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率，滿足牧場(chǎng)生產(chǎn)需要。

1 傳送帶飼喂系統(tǒng)工作原理及主要組成

與傳統(tǒng)的TMR飼喂技術(shù)不同，傳送帶式自動(dòng)飼喂系統(tǒng)更加符合奶牛的采食習(xí)性與生理特點(diǎn)。

1．1 工作原理

自動(dòng)化TMR飼喂前首先要對(duì)所需飼料量進(jìn)行計(jì)算，然后配置合適的飼料填充位置。系統(tǒng)工作前，先用鏟車將飼料放入填料裝置。自動(dòng)化的TMR飼喂設(shè)備配備自動(dòng)稱重裝置，所有的飼料成分按照所需的重量被提取。圖表式飼喂管理系統(tǒng)控制填料裝置的工作狀態(tài)，并對(duì)進(jìn)入攪拌裝置的飼料量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在滑動(dòng)犁（其方向可由管理系統(tǒng)控制）的推力作用下，飼料被均勻撒在飼喂面上，如圖1所示。

圖1 傳送帶系統(tǒng)工作示意圖

1．2 系統(tǒng)組成

傳送帶式自動(dòng)飼喂系統(tǒng)主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和電控部分，通過(guò)兩大部分的協(xié)同工作，將攪拌好的飼料由傳送帶輸送到牛舍內(nèi)各個(gè)指定區(qū)域（圖2）。

圖2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分

機(jī)械結(jié)構(gòu)部分由模塊化填料裝置、飼料攪拌裝置、飼料傳送帶等組成。

1.2.1.1 模塊化填料裝置

作為飼料傳送帶的填料設(shè)備和新鮮飼料的中間存貯設(shè)備，填料裝置采用了模塊化的設(shè)計(jì)，可根據(jù)客戶的不同需求通過(guò)擴(kuò)展模塊來(lái)對(duì)其容量進(jìn)行擴(kuò)展。其高功率的雙尖鋸齒刀為攪拌裝置提供了穩(wěn)定的飼料原料輸入速度；同時(shí)裝置底部的傳送鉸鏈速度和雙尖鋸齒刀控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速可由變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)而達(dá)到匹配；另外，底部傳送鉸鏈正反轉(zhuǎn)方向可由操作員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制（圖3）。

圖3 填料裝置

1.2.1.2 飼料攪拌裝置

自動(dòng)飼喂系統(tǒng)的飼料攪拌裝置有兩種，分別為固定式TMR攪拌站和切碎攪拌裝置。

（1）固定式TMR攪拌站：此攪拌裝置置于稱重單元上，能夠在填料過(guò)程中實(shí)現(xiàn)每個(gè)添加組分重量的稱量（圖4）。攪拌完成之后，飼料通過(guò)傳送帶傳送至牛舍內(nèi)。

（2）切碎攪拌裝置：此攪拌裝置為立式，可切碎并攪拌不同類型的飼料組分，并可通過(guò)改變鉸刀的數(shù)量調(diào)整切碎的效率（圖5）。同樣此裝置置于稱重單元上，可實(shí)現(xiàn)添加組分的自動(dòng)稱重。

圖4 固定式TMR攪拌站

1.2.1.3 飼料傳送帶

傳送帶用來(lái)實(shí)現(xiàn)在填料單元、攪拌裝置、飼喂牛只之間的飼料傳送，其上安裝了滑動(dòng)犁，方向可由控制系統(tǒng)進(jìn)行變向，通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)控制傳動(dòng)帶運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)飼料從傳動(dòng)帶不同方向落在飼喂面上（圖6）。傳送帶有多種寬度類型，可適用于不同的使用需求。

另外，還有一種專用的傳送帶，即提升傳送帶，其最大提升仰角達(dá)到45°，用來(lái)將攪拌機(jī)攪拌完成的飼料提升至牛舍傳送帶的安裝高度，提升傳送帶上裝有橡膠刮板，具有封閉的底部結(jié)構(gòu)和自潔功能，見(jiàn)圖7。

圖6 飼料傳送帶

1.2.2 電控部分

自動(dòng)飼喂系統(tǒng)的核心是圖表式飼喂管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)填料單元、攪拌裝置、傳送帶等運(yùn)行情況的控制管理（圖8）。使用時(shí)，根據(jù)飼喂計(jì)劃將飼料配方輸入至圖表式生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，此系統(tǒng)可基于飼料配方與飼喂群組的數(shù)量、飼喂次數(shù)、飼喂時(shí)間等，優(yōu)化飼料廚房的運(yùn)行。同時(shí)，自動(dòng)的飼喂過(guò)程采集了存儲(chǔ)在不可擦除式內(nèi)存上的數(shù)據(jù)來(lái)獲取當(dāng)天的飼料短缺信息，以避免忽然斷電等原因造成的數(shù)據(jù)丟失。另外，圖表式人工智能系統(tǒng)能夠綜合考慮攪拌裝置中的稱重信息數(shù)據(jù)偏差對(duì)整體工作性能優(yōu)化的影響。

圖表式飼喂管理系統(tǒng)具有適應(yīng)性報(bào)警功能，偏差報(bào)警信號(hào)可通過(guò)移動(dòng)短信方式發(fā)送至手機(jī)。作為系統(tǒng)功能的新特性，前一天的飼料攪拌信息可作為短信報(bào)告發(fā)送給相關(guān)牧場(chǎng)管理人員。圖表式控制模塊的數(shù)據(jù)信息存貯在閃存盤上，并未使用如硬盤、繼電器等機(jī)械組件，其可通過(guò)無(wú)磨損晶體管、短路和過(guò)載保護(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的控制。

對(duì)于此系統(tǒng)的操作運(yùn)行，電腦并不是必需的，所有數(shù)據(jù)信息都會(huì)存入顯示單元；在必要時(shí)，可通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)或移動(dòng)電話技術(shù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

圖8 圖表式飼喂管理系統(tǒng)

2 傳送帶飼喂系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

2．1 節(jié)省勞動(dòng)力成本

千頭規(guī)模的牛場(chǎng)只需要3個(gè)人即可輕松完成所有飼喂工作：一人負(fù)責(zé)制定飼喂計(jì)劃、設(shè)備操作等；一人負(fù)責(zé)從青貯窖和干草庫(kù)運(yùn)送飼料到填料裝置；一人負(fù)責(zé)牛舍飼喂維護(hù)。對(duì)于更大規(guī)模的牛場(chǎng)來(lái)說(shuō)，節(jié)省人工的效益將更加明顯。

2．2 節(jié)省建筑成本

國(guó)內(nèi)大部分牛舍飼喂通道在5m左右[3]，而傳送帶式自動(dòng)飼喂系統(tǒng)所需飼喂面寬可縮小至1.5 ～1.8m，與常規(guī)牛舍相比，可大大節(jié)省土地面積及建筑面積，進(jìn)而降低建筑和土地成本。牛舍跨度降低還有其他的好處，通風(fēng)系統(tǒng)更容易設(shè)計(jì)安裝，而且成本降低，采光更好。

2．3 節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本

傳送帶式自動(dòng)飼喂系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定、可靠，日常維護(hù)成本低；系統(tǒng)工作時(shí)，除需用叉車給填料單元上料外均采用電力驅(qū)動(dòng)，相比TMR飼喂方式，燃油消耗量有了大幅減少。

2．4 精確、自然的飼喂方式，可提高產(chǎn)奶量

2.4.1 實(shí)現(xiàn)飼料配方準(zhǔn)確，飼喂精準(zhǔn)

按照飼喂計(jì)劃自動(dòng)配料，精確稱量后飼喂，可以保證每次投喂新鮮飼料之前，上次的飼料已經(jīng)被牛吃完，降低飼料損失，也可避免人工清理陳料的工作。

2.4.2 實(shí)現(xiàn)多次飼喂，提高飼料利用率和產(chǎn)奶量

使用傳送帶飼喂系統(tǒng)每天最多可以達(dá)到9次飼喂，多次均勻小份地撒料可以避免超量飼喂或飼喂不足對(duì)奶牛健康造成的不利影響。增加飼喂次數(shù)可以平衡瘤胃里的酸性變化，當(dāng)精料的飼喂次數(shù)從平均每天2次增加到4次時(shí)，效果非常明顯[4,5]。按時(shí)輸送新鮮的飼料還可以提高飼料的消化、吸收率，提高奶牛產(chǎn)奶量。

2.4.3 實(shí)現(xiàn)不同牛群的準(zhǔn)確自動(dòng)飼喂

系統(tǒng)可以針對(duì)不同的牛群?jiǎn)为?dú)攪拌指定的料型，當(dāng)指定的料型輸送到指定的牛群前，傳送帶上的傳感器可以確保將料準(zhǔn)確撒在指定牛群前，并將誤差控制在10cm以內(nèi)。

2．5 改善牛舍環(huán)境，提升牛群福利

（1）安靜、平和、無(wú)噪聲的舍內(nèi)傳送帶式自動(dòng)飼喂系統(tǒng)可以讓牛輕松自然地采食，增加采食量，提高飼料利用率[6]。

（2）尤其是在寒冷地區(qū)，使用傳送帶式自動(dòng)飼喂系統(tǒng)，可以避免TMR車飼喂時(shí)頻繁開(kāi)啟牛舍大門所造成的溫度驟降對(duì)牛只的影響，同時(shí)還可以避免由于TMR車飼喂而引起牛的應(yīng)激反應(yīng)[7]。

（3） 改善牛舍環(huán)境福利，牛舍跨度降低，更有利于自然光采光和牛舍通風(fēng)。

（4）飼喂面更清潔，草料“懸空”輸送，從飼料廚房到飼喂面，輸送過(guò)程沒(méi)有任何污染源。

（5）降低疫病風(fēng)險(xiǎn)，由于工人進(jìn)入飼喂面的機(jī)會(huì)減少，杜絕了拖車進(jìn)入飼喂面的可能，從而減少了舍內(nèi)外及不同牛舍之間交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)[8]。

3 傳送帶飼喂系統(tǒng)在牛場(chǎng)中的應(yīng)用

3．1 新建牛場(chǎng)飼喂系統(tǒng)的安裝要求

3.1.1 系統(tǒng)安裝對(duì)牛舍結(jié)構(gòu)的要求

（1）系統(tǒng)安裝對(duì)牛舍高度要求：牛舍高度要隨著傳送帶高度確定。一般傳送帶安裝高度在185cm以上，牛舍高度要高于這個(gè)高度。

（2）系統(tǒng)安裝對(duì)飼喂通道寬度要求：最佳的飼喂通道寬度范圍為1.5～1.8m，如安裝延伸板（其寬度2.7m），在牛舍高度達(dá)到4m時(shí)飼喂通道寬度最大可以是4.5m。

（3）預(yù)留合理的飼料廚房的位置。

（4）青貯區(qū)與飼料廚房要在合理的距離以內(nèi)。

3.1.2 系統(tǒng)安裝對(duì)牛舍所處地域環(huán)境的要求

（1）冬季舍內(nèi)溫度在5℃以上。

（2）對(duì)牛舍所處地勢(shì)無(wú)特殊要求。傳送帶安裝完成后，單套坡度不超過(guò)15°即可，當(dāng)坡度過(guò)大時(shí)，應(yīng)選用提升傳送帶，其最大提升角度可達(dá)到45°。

3．2 舊舍改造的飼喂系統(tǒng)安裝要求

3.2.1 系統(tǒng)安裝對(duì)舊牛舍結(jié)構(gòu)的改造要求

（1）舊牛舍從地面到頂棚的高度為2m以上。

（2）有必要的飼料傳送帶支撐部件，或者有安裝支撐部件的立柱等。

（3）避免可能對(duì)飼喂系統(tǒng)工作造成干擾的牛舍結(jié)構(gòu)：如舍門、通風(fēng)窗、水管、擠奶管等。

3.2.2 已有的TMR攪拌設(shè)備能否融入此飼喂系統(tǒng)

對(duì)已有的TMR攪拌設(shè)備，需將其稱重信號(hào)傳送至圖表式飼喂管理系統(tǒng)，以檢測(cè)飼料傳送帶上的飼料量。

3.2.3 設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，如何保證牛的正常飼喂

（1）圖表式飼喂管理系統(tǒng)會(huì)顯示系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，建議在系統(tǒng)工作5 000h之后進(jìn)行系統(tǒng)的整體維護(hù)檢修。

（2）對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)部件齒輪箱進(jìn)行定期維護(hù)。

（3）由于系統(tǒng)配備有備用配件（包含了設(shè)備運(yùn)行的重要零部件），一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)可檢測(cè)問(wèn)題發(fā)生的位置，并由牧場(chǎng)管理人員對(duì)損壞件進(jìn)行快速簡(jiǎn)單的更換和調(diào)試（1～2h內(nèi)）。

（4）極端情況下，可在牧場(chǎng)配備小型飼喂車。

綜合以上措施，系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可快速進(jìn)行維修，完全可以保證牛的正常飼喂。