李培培,王建華*,劉錫武,李德文
1 青島市畜牧工作站,山東青島 266100
2 青島市平度市李園動(dòng)物衛(wèi)生與產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督站,山東青島 266707
奶業(yè)是健康中國、強(qiáng)壯民族不可或缺的產(chǎn)業(yè),是食品安全的代表性產(chǎn)業(yè)[1]?!笆奈濉逼陂g,奶業(yè)發(fā)展處于轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵期,隨著奶牛規(guī)?;B(yǎng)殖和單產(chǎn)水平不斷提高、勞動(dòng)力成本上漲,以及“數(shù)字+”快速發(fā)展,人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代技術(shù)已用于奶業(yè)各環(huán)節(jié)[2],智能化賦能已成為奶業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢。為掌握青島市奶牛場的智能化現(xiàn)狀,調(diào)研組按照15%的比例對規(guī)模奶牛場進(jìn)行抽樣,通過統(tǒng)計(jì)、實(shí)地查看、問卷調(diào)查等方式,對具有代表性的40 家規(guī)模奶牛場的智能化設(shè)施設(shè)備配置、應(yīng)用等情況進(jìn)行調(diào)研,分析存在問題,提出相應(yīng)對策建議。
現(xiàn)代規(guī)?;膛鲋饕獓@營養(yǎng)、繁殖、擠奶、環(huán)控等關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展飼養(yǎng)管理,飼料成本占飼養(yǎng)成本的70%[3],奶牛參配率、產(chǎn)奶量、環(huán)境條件等直接影響奶牛場經(jīng)濟(jì)效益。智能養(yǎng)殖裝備的推廣應(yīng)用有效降低飼養(yǎng)成本,提升管理水平,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益最大化[4]。
1.1.1 全混合日糧(TMR)精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)
該系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控TMR配制和投喂過程,采集生產(chǎn)數(shù)據(jù),將加料、撒料誤差及剩料率控制在合理范圍,實(shí)現(xiàn)配方、投喂和采食日糧的統(tǒng)一,并對整個(gè)飼喂數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)分析,有效提高了奶牛精準(zhǔn)飼喂程度[4](圖1)。
圖1 全混合日糧(TMR)精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)的稱重顯示器
1.1.2 智能推草機(jī)器人
該機(jī)器人具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動(dòng)充電等功能,放置于飼喂通道,通過設(shè)定推草頻次,會按照預(yù)定時(shí)間開展工作,將飼喂通道上遠(yuǎn)離圍欄的TMR推送至采食區(qū)域(圖2)。
目前用于奶牛發(fā)情鑒定的智能化裝備主要有電子計(jì)步器(圖3)、智能項(xiàng)圈(圖4)等。智能裝備佩戴在奶牛腿部或頸部,具備牛號識別功能,與牛只一對一綁定,采集活動(dòng)量等數(shù)據(jù),傳輸至處理器判定是否處于發(fā)情狀態(tài)、預(yù)警肢蹄疾病,發(fā)情揭發(fā)率可達(dá)95%。智能項(xiàng)圈還能監(jiān)測奶牛體溫及反芻情況,及時(shí)掌握健康狀況。
圖4 智能項(xiàng)圈
1.3.1 個(gè)體識別系統(tǒng)
該系統(tǒng)用于奶牛個(gè)體識別,是奶牛場實(shí)施智能化管理的基礎(chǔ),主要有兩種類型:一是無線射頻(RFID)電子耳標(biāo),擠奶通道入口處安有識別裝置,奶牛進(jìn)入擠奶通道時(shí)通過RFID識別;二是腳環(huán),每個(gè)擠奶位安裝識別裝置,奶牛進(jìn)入擠奶位通過RFID識別[5](圖5)。
圖5 計(jì)步器與奶廳接收器信息傳遞
1.3.2 電子計(jì)量系統(tǒng)
產(chǎn)奶量反映奶牛場收益和奶牛健康狀況,奶牛場多通過計(jì)量裝置自動(dòng)獲取產(chǎn)奶量,并將該記錄直接傳輸至管理軟件;少數(shù)奶牛場需將自動(dòng)計(jì)量的數(shù)據(jù)輸入管理軟件。產(chǎn)奶量數(shù)據(jù)為判定牛只生理狀況、疾病防治等提供重要依據(jù),便于開展奶牛分群、精準(zhǔn)飼喂管理。
1.3.3 乳成分在線測定
又稱“魔盒”(圖6),在擠奶過程中能及時(shí)監(jiān)測牛奶中乳蛋白、乳脂肪和體細(xì)胞數(shù)等指標(biāo)。奶牛場可依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及早了解奶牛乳房健康情況,防控隱性乳房炎;掌握奶牛營養(yǎng)狀況,優(yōu)化日糧配方和降低飼養(yǎng)成本。
圖6 乳成分在線監(jiān)測(魔盒)
1.3.4 自愿擠奶系統(tǒng)
又稱“擠奶機(jī)器人”,可實(shí)現(xiàn)奶牛自主擠奶,自動(dòng)識別乳頭、持續(xù)監(jiān)測牛奶流量,感應(yīng)到無牛奶流出時(shí)自動(dòng)脫杯;同時(shí)通過在線監(jiān)測預(yù)警牛奶質(zhì)量和奶牛健康狀況,不合格的牛奶即時(shí)分流;不但節(jié)約勞動(dòng)力成本,而且提高奶牛單產(chǎn)與終生產(chǎn)奶量。
智能噴淋系統(tǒng)(圖7)自動(dòng)監(jiān)測牛舍環(huán)境的溫度、濕度等指標(biāo),當(dāng)溫度達(dá)臨界值,通過智能方式準(zhǔn)確識別牛只,并開啟和關(guān)閉噴淋裝置、風(fēng)扇,緩解奶牛的熱應(yīng)激,保持舒適的牛舍環(huán)境,同時(shí)大幅節(jié)約水源和降低污水產(chǎn)生量。
圖7 牛舍噴淋降溫設(shè)施設(shè)備
1.5.1 智能體況評分系統(tǒng)
通過安裝在分隔門上的3D攝像頭,在奶牛經(jīng)過時(shí)自動(dòng)拍攝其活動(dòng)視頻,并選出最佳的靜態(tài)照片,通過機(jī)器視覺等人工智能技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)體況評分,確保泌乳期各階段的體況分?jǐn)?shù)都處于良好水平,保障奶牛健康。
1.5.2 智能分群門系統(tǒng)
通過安裝在奶廳出口位置的智能化裝備,將擠奶后通過的奶牛分離進(jìn)入不同的通道或區(qū)域(圖8)。奶牛場每天約10%的奶牛需配種或治療疾病,應(yīng)用該系統(tǒng)可對需處理奶牛進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)置,使其余90%的奶牛減少應(yīng)激。
圖8 分群門應(yīng)用場景
2021年末,青島市奶牛存欄9.93 萬頭,1 000頭以下奶牛場奶牛存欄量約占總存欄量的90.91%。調(diào)研的40 家奶牛場合計(jì)存欄約2 萬頭,智能裝備配備情況見表1。其中存欄1 000頭以上的奶牛場普遍應(yīng)用智能裝備,501~1 000 頭的奶牛場智能裝備應(yīng)用情況居中,200~500 頭的奶牛場智能裝備應(yīng)用較少。其中,智能發(fā)情鑒定系統(tǒng)應(yīng)用率62.5%,擠奶智能化設(shè)備應(yīng)用率55.0%、TMR精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)應(yīng)用率37.5%、智能分群門系統(tǒng)應(yīng)用率27.5%;40 家奶牛場全部應(yīng)用防暑降溫噴淋設(shè)備,但應(yīng)用精準(zhǔn)噴淋系統(tǒng)的僅占20.0%,僅1 家奶牛場應(yīng)用智能推草機(jī)器人。
表1 調(diào)研奶牛場的智能裝備配備情況
奶牛場應(yīng)用智能裝備準(zhǔn)確便捷獲取奶牛飼養(yǎng)管理數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用成為提升奶牛場飼養(yǎng)管理水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。調(diào)研中,有50%的奶牛場配備專職統(tǒng)計(jì)分析人員,每天收集與分析智能裝備的采集、預(yù)警數(shù)據(jù),及時(shí)掌握奶牛營養(yǎng)、繁育、擠奶、疾病等信息,發(fā)現(xiàn)奶牛場飼養(yǎng)管理、奶牛個(gè)體問題,并及時(shí)反饋給各生產(chǎn)環(huán)節(jié),為奶牛場智慧管理提供決策依據(jù),有效降低生產(chǎn)成本、減少經(jīng)濟(jì)損失、提高生產(chǎn)效率。
從政策和資金支持方面看,雖然青島市人民政府辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)奶業(yè)振興保障乳品質(zhì)量安全的貫徹實(shí)施意見》中明確要求發(fā)展智慧奶業(yè),但近幾年的項(xiàng)目資金集中在糧改飼、奶牛場改造等方面,對配備和升級智能裝備沒有配套政策。從企業(yè)層面看,中小奶牛場管理者沒有認(rèn)識到向智能化轉(zhuǎn)型的重要性和必要性,關(guān)注點(diǎn)集中在應(yīng)用高精料、優(yōu)質(zhì)粗飼料提高產(chǎn)奶量上,對其他數(shù)據(jù)不重視;盡管配備了智能裝備,但數(shù)據(jù)未能有效應(yīng)用。
從調(diào)研結(jié)果看,計(jì)步器、擠奶等智能裝備以進(jìn)口為主,價(jià)格普遍偏高,國產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量良莠不齊。2022年奶價(jià)低迷,且飼草料、人工成本等價(jià)格快速上漲,大部分奶牛場處于盈虧平衡點(diǎn),導(dǎo)致部分奶牛場有心應(yīng)用智能裝備,但無力投入。奶牛場智能化必須以機(jī)械化、信息化為基礎(chǔ),青島市現(xiàn)有奶牛場大多從家庭牧場起步進(jìn)行改擴(kuò)建,布局缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,導(dǎo)致智能裝備難以安裝應(yīng)用。
目前,中小規(guī)模奶牛場普遍用人難,缺乏專業(yè)的數(shù)據(jù)分析人員,多為飼料供應(yīng)商在定期提供技術(shù)服務(wù)時(shí)簡單分析數(shù)據(jù),不能實(shí)時(shí)有效指導(dǎo)生產(chǎn)。部分奶牛場的智能裝備來源于不同廠家,各部分有獨(dú)立的軟件系統(tǒng),不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)分開收集,不能對接和調(diào)用,無法將這些數(shù)據(jù)整體處理[6]。各生產(chǎn)部門之間未形成有效的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),部分?jǐn)?shù)據(jù)采集、上傳不及時(shí),割裂的數(shù)據(jù)信息孤島導(dǎo)致不能對奶牛場情況綜合分析、飼養(yǎng)管理問題不能及時(shí)解決[7]。部分?jǐn)?shù)據(jù)采集錄入較好的奶牛場,智能化停留在數(shù)據(jù)采集、存儲等層面,盡管數(shù)據(jù)豐富,但信息貧乏,未將數(shù)據(jù)變?yōu)橛行У臎Q策和指令[8]。
隨著現(xiàn)代奶業(yè)格局初步形成,將智能化融入奶牛場管理全過程,是實(shí)現(xiàn)奶業(yè)振興的重要舉措。從政府層面,以青島市數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展行動(dòng)為契機(jī),實(shí)施智慧奶牛場建設(shè)工程,發(fā)揮項(xiàng)目的引導(dǎo)作用,培樹典型智慧奶牛場,通過其示范引領(lǐng)作用,宣傳推廣智能裝備和技術(shù)。技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)總結(jié)智能裝備和技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和做法,從投入較少且見效快的智能技術(shù)入手,通過現(xiàn)場觀摩、技術(shù)示范等方式廣泛宣傳推廣,使奶牛場管理者真正了解智能裝備的價(jià)值,自主選擇相應(yīng)智能裝備。
智能化、數(shù)字化是未來奶業(yè)的發(fā)展方向??萍贾巫饔糜葹橹匾?,應(yīng)強(qiáng)化質(zhì)優(yōu)價(jià)廉智能裝備和技術(shù)的集成創(chuàng)新。整合高校、科研院所、推廣機(jī)構(gòu)、企業(yè)等優(yōu)勢資源,建立“政產(chǎn)學(xué)研推用”平臺,根據(jù)奶牛場生產(chǎn)管理需求,逐步建立政府對奶業(yè)科技投入的穩(wěn)定增長機(jī)制[5],為新裝備、新技術(shù)研發(fā)提供基礎(chǔ)資金保障;企業(yè)加大研發(fā)投入,聯(lián)合高校、科研院所組織團(tuán)隊(duì)有針對性開展研發(fā);成果由推廣機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證,確保其實(shí)用性,形成研發(fā)集成的閉環(huán)結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步提高奶牛場對智能化科研成果的應(yīng)用能力,以科技支撐奶牛養(yǎng)殖提質(zhì)增效。
專業(yè)技術(shù)人員是實(shí)現(xiàn)奶牛場智能化的重要因素之一,企業(yè)和技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)對技術(shù)人員智能裝備應(yīng)用及數(shù)據(jù)解讀、分析的線上線下培訓(xùn),提供專業(yè)化服務(wù),培養(yǎng)從業(yè)人員熟練運(yùn)用智能裝備采集和生成的數(shù)據(jù)管理奶牛場。優(yōu)化從業(yè)環(huán)境,創(chuàng)新人員管理機(jī)制,采用靈活薪酬,促使專職數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析人員服務(wù)于奶牛場。將各智能裝備與軟件系統(tǒng)打通,圍繞飼料、繁殖、管理、奶廳、投入等關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過硬件系統(tǒng)與各類軟件的數(shù)據(jù)調(diào)用、集成、整合等,進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,實(shí)現(xiàn)奶牛場精細(xì)化、智能化管理。