CN1860862A - 奶牛自动补料站 - Google Patents

Abstract

一种以全混合日粮为基础，对高产奶牛进行全智能精料补饲的智能化精料补饲系统。该系统通过软件和硬件的结合，根据奶牛所处的不同生产和生长阶段、产奶量多少、是否怀孕以及全混和日粮饲喂数量等信息，自动计算出奶牛所需要补饲的精料数量，并通过补料站给奶牛投料。软件设计包括牛群管理，饲养管理，繁殖监控，产奶管理，各种生产和统计分析报表等功能。可以随时掌握和监控本牛场的生产情况，查询每天或几天内的生产计划。硬件设计包括IC卡、识别器、投料站等。

Description

奶牛自动补料站

技术领域：

本发明“奶牛自动补料站”属于现代奶牛场信息与管理自动化控制领域，该系统通过对奶牛个体的自动识别，根据奶牛体重、胎次、生理周期、产奶量等基础信息，自动计算出合理的补饲量，通过自动控制系统实现奶牛的精准饲喂，提高饲喂比，改善奶牛体质，从而发挥每头奶牛的产奶潜能，有效增加产奶量。

背景技术：

最近几十年，我国奶牛业的发展极为迅速，但是奶牛的生产效率和生产性能仍然与畜牧业发达国家存在很大差距，造成这一差距的最主要原因是国内奶牛养殖的快速发展与饲养管理水平普遍低下之间的矛盾。粗放的饲养模式，落后的管理水平，造成生产效益低下；奶牛饲养信息的搜集、整理、统计和汇总效率低，不能及时进行分析和调整；自动化和标准化程度低。因此，如何提高奶牛的饲养管理水平，已经成为发展我国奶牛业函待解决的问题。

随着奶牛科技业的不断发展，奶牛场生产管理方式必然要从传统型向现代型转变。奶牛场饲养信息的自动化，全混合基础日粮饲养与全智能精料补饲相结合的饲养模式，已经成为奶牛生产现代化管理的重要标志。但是国内大多现代化奶牛场管理的焦点都集中在全混合日粮上，很少有真正把全混合口粮和精料补饲相结合的。这样就容易造成不同生产水平的奶牛采食相同营养的饲料的局面，因此对生产水平高的奶牛进行精料补饲显得尤为重要。

国外奶牛场的现代化程度比较高，也比较成熟，例如美国、加拿大、意大利、以色列、荷兰等国都采用全混日粮与全智能精料补饲相结合的饲养模式。但是国外开发的这些软件与硬件结合非常紧密，而且软件多未汉化，界面缺乏提示功能，硬件接口能力差，很难进行第二次开发与更改，在国内售价高，售后服务差，不适合在国内进行推广和使用。

国内开发现代化奶牛场饲养管理的软件比较多，但这些系统基本上都没有与精料补饲的硬件相连接，不能实现补饲的自动化；而且系统开发早，多是基于DOS系统，已不适合目前常用的WINDOWS操作系统。

发明内容：

技术问题  本发明针对现代化奶牛场采用全日粮混和饲养方式，在基础料一致的条件下，对不同产奶水平的奶牛，根据其体重、胎次、产奶量、泌乳阶段等基础信息，进行自动化的精料计算与补饲。这不仅满足了奶牛的营养需要，提高了生产效率，同时还通过信息的自动采集，为奶牛场管理人员提供了准确的参考数据和牛群结构调整的依据。

技术方案  一种以全混合日粮为基础，对高产奶牛进行全智能精料补饲的，软件和硬件相结合的饲养管理系统。软件设计包括牛群管理，饲养管理，繁殖监控，产奶管理，各种生产和统计分析报表等功能。本系统开发的每项管理功能正是奶牛场所需要的。牛场使用本软件，可以随时掌握和监控本牛场的生产情况，查询每天或几天内的生产计划。硬件设计包括IC卡、识别器、投料站等。

本系统的实现过程如下：

1、牛号的自动识别

——每头奶牛的颈部都带有一块无源免接触IC卡，当奶牛走近喂料机时，识别器在6-8厘米范围内，即可识别该牛只。

——识别器迅速将识别的IC卡电子号传送到计算机。

——计算机读取该牛只的IC卡电子号后，将电子号转换为奶牛的牛号。

——然后计算机在数据库找到该头奶牛的相关资料，完成识别过程。

2、精料喂量的控制

——通过奶牛的自动识别获得奶牛所戴的IC卡电子号。

——计算机根据IC卡电子号查出对应的牛号，并对该奶牛的相关数据进行查询、分析和计算，根据奶牛所处的不同生长和生产阶段，计算出不同的精料使用量。

——计算机根据精料使用量和单位时间的放料参数计算出投料时间，对补料站发出相应的投料指令。

——补料站根据微机指令操作继电器闭合供电，电机驱动投料绞龙进行放料，完成放料过程。

通过以上相互关联的硬件设备，加上系统软件作为核心支持，最终实现了现代化奶牛场的智能化精料补饲和信息管理的自动控制，从而进一步提高了奶牛的饲养管理水平，实现了奶牛饲养管理部分的自动化。

应用效果：

本发明奶牛智能化精料补饲系统已经在青岛、甘肃等3个奶牛场开始使用。使用后奶牛场管理人员反映该系统性能稳定、功能齐全、使用方便、操作简便，可显著提高奶牛场管理和生产效率，对于没有计算机基础的普通奶牛饲养员，也能即学即会，效果很好。

本系统以实现现代化奶牛场饲养管理的智能化和高效化为目的，随着系统各项功能的实现，可用于各种大中型的奶牛场，通过牛号的自动识别和信息的自动采集、分析和计算，从而达到智能化、精准化补饲精料的目的。

由于我国大多数奶牛饲养者素质比较低，很大程度上阻碍了该系统多种功能作用的充分发挥。该系统的发明积极相应了政府对奶业项目的重点扶持，在提高奶牛养殖者专业素质的前提下，本发明一定能为奶牛养殖场提供一个方便、高效的饲养平台。

具体实施方案

本发明为一种现代化奶牛场在全混合日粮基础上，通过自动控制系统实现奶牛的精准饲喂，从而改善奶牛体质，发挥每头奶牛的产奶潜能的有效的控制方法，主要包括：

1、发明设计的基本构架

软件部分的每一功能采用了三层结构，即数据库部分、服务端程序和客户端程序，数据库部分以《美国奶牛营养标准》NRC推荐的奶牛营养标准和国内各地区饲草饲料的各项营养指标为基础，服务端与客户端分别以计算机与补料器操作窗口形式设计，同时设计了固定式和移动式补料装置，可分别在运动场和挤奶厅按需要对牛只进行补饲。

2、设计软件的基本功能

(1)基础核心功能

①可同时接收并识别两头以上奶牛信息，通过对奶牛信息的识别，查找并计算出奶牛的其它相关资料和数据。

②信息管理系统，包括牛群基本信息的登记，产奶记录，配种、妊娠和分娩记录，以及犊牛和育成牛的基础信息、培育记录等。

③参数设定与计算公式设定，参数以NRC推荐的奶牛营养标准和国内各地区饲草饲料的各项营养指标为基础，根据牛场所在地理位置和环境资源来制定相应的标准，包括饲养标准中各种营养成分的设定，饲草饲料的选择和使用，以及配种、妊娠和分娩的计划安排和时间控制等。

④奶牛状态、日常任务的提醒和生产报表的自动生成。系统每天都会生成一个任务列表，内容包括发情预测与提示、妊检、预产、干奶、产前补料与转入产房、产后检查和配种、转出产房、称重、产奶量异常提醒等。技术员完成任务后，将内容输入任务列表，系统将自动记录完成信息，修改奶牛生理状态，并注销该任务。

⑤基本数据统计和生成报表打印功能。该系统能够完成奶牛各项基本信息的统计、简单分析和汇总等，并能对统计结果进行文档保存和输出打印。

⑥与其它功能(包括繁殖育种、饲料营养、疾病控制与预防、奶牛遗传性能评测等)信息共享，可以为其它功能提供所需要的奶牛基本信息帮助完成任务，也能够接收其它功能完成任务后所反馈回来的信息。

(2)繁殖育种功能

①人工授精和妊检情况的记录，可以记录每一头奶牛的人工授精情况(包括授精时间、位置、精液质量和用量、奶牛繁殖系统状况等)和妊检结果(包括孕否、性别预测、预产时间等)。

②精液和胚胎的管理，包括精液的进、销、存数量，来源，销路，价格等，胚胎的产、销、存数量，销售情况等。

③制定合理的繁殖计划，可以针对牛场的具体情况，包括地理环境、气候、牛群结构、奶牛品系、遗传性能等，为技术员制定合理的繁殖计划，指导繁殖配种的最佳时机、品种等。

④挑选核心牛群，根据配种计划和奶牛育种值的反馈与估计，挑选出牛场的核心牛群，作为选种选育的基础。

⑤近交测定，在配种前可以对奶牛与公牛精液进行近交测定，计算出近交系数，防止近交。

(3)饲料营养管理功能

①饲草饲料的管理，包括饲草饲料的品种、价格、进、耗、存的数量、每日、月、年的饲草饲料费用等。

②根据奶牛的基本资料，分析出奶牛的生理阶段，然后根据不同生理阶段提供出奶牛的营养需要。

③针对奶牛的营养需要，牛场所处地理位置及现存的饲草饲料的成分分析，制定合理的日粮配方，在满足奶牛营养需要的同时，降低生产成本。

(4)疾病控制与预防功能

①兽医室药品的管理，包括兽药的品种、来源，购买的时间、价格，使用的时间、数量、金额，库存的数量、金额等。

②检疫、防疫程序的制定，合理安排奶牛场检疫、防疫计划，保证技术员能够按时按计划实施检疫、防疫程序。

③兽医临床管理，可以帮助技术员对疾病牛群进行管理，包括疾病的类型、治疗方案、治疗结果、治疗费用等，能够对奶牛的病因及治疗进行简单的分析和预测。

(5)遗传性能评测功能

①奶牛的外貌线性评分功能，通过对摄像头拍摄到的奶牛全方位外貌的分析，计算出各部位及整体线性评分，计算出奶牛各性状、部位及整体评分的重复力(REP)、遗传传递力(ETA)、标准化传递力(STA)等，同时还可以打印出奶牛的三位系谱照片和线性外貌柱形图。

②种公(母)牛育种值的预测，针对大中型奶牛场采用最佳线性无偏估计法(BLUP)，来估计牛群的育种值。

③奶牛产奶量的分析，根据奶牛的产奶量，绘制奶牛的泌乳曲线，预测奶牛的产奶性能，帮助分析产奶量变化的正常与非正常因素，有效预防乳房炎。

(6)整体分析功能

根据奶牛场的各种数据，分析奶牛场可能存在的问题，提出简单的改进意见和发展方向；对奶牛的生产效率进行回归分析，找出影响奶牛生产效率的因素；对奶牛的生产性能进行预测，提出淘汰建议。

3、硬件的设计和安装

(1)牛号自动识别系统的硬件组成

①IC卡：采用市场上通用的无源免接触IC卡，每张IC卡对应一个电子号。奶牛场的每头奶牛，从进场的第一天起就应有一个唯一的IC卡作为其身份的标示。

②识别器：一个单片机结构的装置，能够读出IC卡的电子号。

(2)饲料计量控制系统的硬件组成

饲料计量控制系统，与牛号自动识别系统配合，根据管理软件计算出的各个奶牛的营养需要，对每头奶牛的饲喂进行控制。

①饲料计量：用汽车雨刷电机带动螺旋放料装置(螺旋叶片搅龙或弹簧搅龙)，多次测量出单位时间内放料重量(即放料参数)，例如1号机是叶片搅龙，每秒投料重量35.6克。2号机是螺旋弹簧搅龙，每秒投料重量22.5克。

②投料控制器：包括一块含有固化程序的控制芯片和继电器，能够实时地接收控制微机的指令，控制投料搅龙电机工作时间。完成饲料投放工作后，向系统软件反馈信息，以免重复投料。

(3)奶牛线性外貌评分系统的硬件组成与功能

奶牛线性外貌评分系统主要通过数码照相设备，获得奶牛的体型外貌资料，然后通过一定的设备提供给管理系统，在管理系统中已经有具有确定等级的评分标准图片，通过程序将所获资料与标准图片进行对比，获得奶牛的线性外貌评分。

①数码照相机：200万象素以上的数码照相机，完成奶牛线性外貌的原始资料即奶牛外貌照片。

②图象处理器：一个单片机结构的芯片组，包括一块控制芯片和两块存储芯片，能够从奶牛照片中提取线性外貌评分所需的各种特征值，完成奶牛线性外貌评测照片的初始化操作，获得该奶牛的线性外貌评分。

(4)系统软件的安装对计算机软硬件的要求

①CPU在奔腾III以上。

②内存64M以上。

③硬盘剩余空间2G以上。

④Windows98或以上操作系统。

通过以上相互关联的硬件设备，加上系统软件作为核心支持，最终实现了现代化奶牛场精料补饲的智能化和信息管理与控制的自动化。

附图说明

1、工艺流程图

2、软件功能示意图

3、喂料机的平面图

Claims (3)

1、一种计算机控制的智能化精料补饲系统，其特征是：该系统的实现过程大致可分为牛号的自动识别、饲料计量自动控制、计算机计算程序和数据库的建立三个方面。

2、根据权利要求1所述的智能化精料补饲系统，其特征是，硬件设备包括：无源IC卡、IC卡识别器、饲料计量装置(螺旋叶片搅龙或弹簧搅龙)、投料控制器、投料仓等。

3、根据权利要求1所述的智能化精料补饲系统，其特征是，实现过程为：牛号自动识别→计算机查询数据库→计算投料量→发出投料指令→投料绞龙放料。

具体实现过程为：

——每头奶牛的颈部都带有一块IC卡，当奶牛走近喂料机时，识别器在6-8厘米范围内，即可识别该牛只。

——识别器迅速将识别的IC卡电子号传送到计算机。

——计算机读取该牛只的IC卡电子号后，将电子号转换为奶牛的牛号。

——计算机根据牛号，对该奶牛的相关数据进行查询、分析和计算，根据奶牛所处的不同生长和生产阶段，计算出不同的精料使用量。

——计算机根据精料使用量和单位时间的放料参数计算出投料时间，对补料站发出相应的投料指令。

——补料站根据微机指令操作继电器闭合供电，电机驱动投料绞龙进行放料，完成放料过程。

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