DE102010033887A1

DE102010033887A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Fütterung von Milchvieh

Info

Publication number: DE102010033887A1
Application number: DE102010033887A
Authority: DE
Inventors: Dr. Marquering Johannes
Original assignee: B Strautmann and Sohne GmbH and Co KG
Current assignee: B Strautmann and Sohne GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-08-11
Also published as: DE102010033887B4

Abstract

Die Futtervorlage für Vieh, insbesondere Rind- und Milchvieh, bei welcher die zum Mischend verwendeten Futterarten und -qualitäten voneinander oft merkliche Abweichungen der Nährstoffinhalte aufweisen, erfolgt nach dem Mischen häufig durch einfaches Ablegen des Futters, vorzugsweise mittels eines Futtermischwagens, als Futterschwad direkt vor die Tiere. Eine gleichmäßige Nährstoffverteilug im Futter ist damit nicht gewährleistet. In einer verbesserten Futtervorlage werden die Futtermengen bei der Einbringung in den Mischraum und bei der Ausbringung mittels einer Wiegeeinrichtung kontrolliert. Hierbei wird die Futterzuteilung jedoch nur dem Gewicht der Futtermasse angepasst. Die Futterverwertung lässt sich noch merklich verbessern, wenn das Futter mit annähernd gleicher Nährstoffverteilung ausgebracht wird. Hierzu ist vorgesehen, die Nährstoffkonzentration bei Austritt aus dem Mischraum und/oder auf dem zur Futtervorlage verwendeten Förderband durch stetige Messungen mit Hilfe geeigneter, nährstoffmessender Sensoren, festzustellen. Die Messwerte werden einem Rechner übermittelt, der zur Erzielung einer gleichbleibenden Nährstoffverteilung, pro vorgegebener Wegstrecke im Futtergang, Signale an eine Steuereinrichtung zur Regelung der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Umlaufgeschwindigkeit des Förderbandes und/oder der Drehzahl der Mischschnecken etc., sendet. Die Messwerte sind von einer Datenanzeige ablesbar. Der Bediener kann jederzeit regulierend eingreifen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optimierten Futtervorlage, insbesondere zur Fütterung von Rind- bzw. Milchvieh. Aus tierernährungsphysiologischen Gründen wird das Vieh in aller Regel mit einem Gemisch verschiedener Futterkomponenten gefüttert, das als Totale-Misch-Ration (TMR) bezeichnet wird. Die auf diesen Grundsätzen basierende Fütterung ist in den entsprechenden Fachkreisen als TMR-Fütterung bei welcher der optimale Nährstoffbedarf der Futtermischung vorrangig angestrebt wird, bekannt.
In der Regel erfolgt diese Fütterung mit sogenannten Futtermischwagen oder mit automatischen Fütterungssystemen, bei denen ohne Verwendung eines Futtermischwagens das Futter zunächst in sogenannten „Futterküchen” bereit gestellt, dann aus diesen entnommen, gemischt und mit Hilfe eines Gondel-Fördersystems den Tieren vorgelegt wird.
Futtermischwagen zur Fütterung von Milchvieh sind allgemein bekannt. Bei der Fütterung mit diesen Futtermischwagen werden die einzelnen Futterkomponenten zunächst aus einem Flachsilo oder sonstigen Vorratslagern entnommen und in den Mischbehälter eingefüllt. Danach werden die Futterkomponenten im Mischbehälter von einem Mischorgan, welches vorzugsweise aus mindestens einer vertikal angeordneten Mischschnecke besteht, zu einer homogenen Masse verarbeitet. Nachdem das Futter gemischt ist, erfolgt die Fütterung, indem eine Ausbringklappe im Mischbehälter geöffnet und das Futter schwadförmig auf dem Futtertisch abgelegt wird. Bei einigen Futtermischwagen kann die Menge des im Schwad abgelegten Futters mit Hilfe eines Wiegesystems, z. B. nach einer aus der DE 201 05747 bekannten Ausführung, ermittelt werden.
Ebenfalls bekannt sind automatische Fütterungssysteme. DE 60 2006 000 974 zeigt ein Vorrichtung zum Abtrennen und Mischen von Viehfutter und ein Verfahren hierzu. Hierbei wird das Futter in einem oder mehreren Vorratsräumen, der sogenannten „Futterküche” in größeren Mengen bereitgestellt. In diesen Vorratsräumen wird das Futter einer Entnahmevorrichtung in Form eines beweglichen Schneidapparates zugeführt. Der Schneidapparat entnimmt die Futterkomponenten portionsweise, führt sie über eine Förderrichtung einem Misch- und Verteilbehälter in Form einer an einem Schienensystem aufgehängten Gondel zu. In diesem Mischbehälter werden die zugeführten Futterkomponenten vermischt, zur Futterstelle transportiert und dort abgelegt. Auch bei diesem automatischen Fütterungssystem erfolgt die Zufuhr und Verteilung des Futters nicht orientiert am Nährstoffgehalt des Futters, sondern an dessem Gewicht. Hierfür sind an den Förderelementen und/oder am Mischbehälter Wiegemittel, wie beispielsweise spezielle Wiegesensoren, vorgesehen.
Beide Systeme sind zwar geeignet, das Gewicht der ausgebrachten Futtermasse zu ermitteln, eine Ermittlung der ausgebrachten Nährstoffmengen erfolgt jedoch nicht. Ebenfalls ist eine gleichmäßige Verteilung der auszubringenden Nährstoffmenge in Abhängigkeit von der Länge des Futtertisches nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen es möglich ist, die Austraggenauigkeit der TMR zu erhöhen und eine konstante Qualität des auf der gesamten Länge des Futtertisches abgelegten TMR-Schwads zu gewährleisten. Die Verbindung mit einem an sich bekannten Wiegesystem, z. B. nach der DE 201 05 747 , erlaubt eine Abstimmung zwischen Nährstoffgehalt und Gewicht und damit eine optimale Futteraustragung für bestimmte Wegabschnitte.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen beschriebenen Verfahren und den dort genannten Vorrichtungen gelöst, indem die pro Wegeinheit ausgebrachte Nährstoffmenge ermittelt und/oder die auszubringende Nährstoffmenge in gleichmäßiger Art und Weise auf die Länge des Futtertisches angepasst wird.
Die genannten Verfahren und Vorrichtungen basieren darauf, dass ein oder mehrere spezielle Sensoren, vorzugsweise ein oder mehrere Nah-Infrarot-Spektroskopie-Sensoren (NIRS-Sensoren) oder Magnet-Resonanz-Tomographie-Sensoren (MRT-Sensoren), in die Fütterungsvorrichtung und in das Fütterungsverfahren integriert werden. Dabei arbeiten die beispielsweise verwendeten NIRS-Sensoren auf Basis eines chemometrischen Messverfahrens, bei dem die zu vermessende Probe mit einer definierten Lichtquelle angestrahlt wird und wobei nur ein Teil des Lichtes von der Probe absorbiert, der Rest jedoch reflektiert wird und im NIRS-Sensor im Bereich des nahen Infrarots Spektrum analysiert werden kann. Vor dem Hintergrund, dass einzelne organische Gruppen unterschiedliche Absorptionscharakteristika auftreten, die über einen breiten Wellenbereich charakteristische Reflexionsspektren aufweisen, können so Datensätze als Referenzdaten ermittelt werden, die bei der Durchführung des Verfahrens mit den vom NIRS-Sensor ermittelten Ist-Daten verglichen werden und Rückschlüsse auf die Bestimmung der interessierenden Parameter zulassen.
Zwar ist dieses Prinzip grundsätzlich bekannt, jedoch waren die vorhandenen Grundlagen bzw. die bekannten Reflexionsspektren bisher nicht in der Lage, die speziell für die Fütterung von Milchvieh eingesetzten Futterkomponenten zu analysieren. Auch war der Einsatz der NIRS-Sensoren unter den im Feldeinsatz vorherrschenden rauhen Bedingungen bisher nicht möglich.
Analog zur Analyse des Nährstoffgehaltes mit NIRS-Sensoren sind auch andere Sensoren grundsätzlich einsetzbar, wenn dieses geeignet sind, unter Ausnutzung physikalischer Eigenschaften der Futterkomponenten deren Inhaltsstoffe zu analysieren. In Frage kommen insofern beispielsweise auch MRT-Sensoren, die auf dem Prinzip der Kernspinresonanz arbeiten.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Hilfe der in den Zeichnungen aufgeführten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen selbstfahrenden Futtermischwagen mit Fräs-Entnahme-Vorrichtung in perspektivischer Ansicht und mit einer an sich bekannten Wiegeeinrichtung
Das von der Fräswalze (3) aus dem Flachsilo gelöste und dem Förderband (9) zugeführte Futter wird durch den Förderkanal (8) in den Mischbehälter (23) gefördert. Dort wird es von den Mischwalzen (24) erfasst und durchgemischt. In analoger Weise erfolgt die Entnahme weiterer Futterkomponenten aus anderen Flachsilos oder Vorratslagern.
Nachdem das im Mischbehälter (23) gemischte Futter als totale Mischration (TMR) die gewünschte Homogenität erreicht hat, erfolgt die Futtervorlage, indem an der gewünschten Fütterungsstelle die Luke (25) geöffnet wird. Durch die rotierenden Mischschnecken (24) wird das Futter durch die Luke (25) gedrückt und auf ein quer zur Fahrtrichtung laufendes Förderband (26) übergeben. Außerhalb des Mischbehälters (23) ist im Bereich der Luke (25) mindestens ein NIRS-Sensor (20) installiert. Der NIRS-Sensor (20) sendet gegen den kontinuierlich an ihm vorbeigeleitetem Gutstrom einen Infrarotstrahl. In Abhängigkeit von der Futtersorte und den darin enthaltenen Nährstoffen wird ein Teil des Lichtes von dem bestrahlten Futterpaket absorbiert und ein weiterer Teil auf den NIRS-Sensor reflektiert. Die so erfassten Daten werden an einen Rechner (16) weitergeleitet und von diesem ausgewertet. Insbesondere wird dabei das vom Sensor (20) erfasste Reflexionsspektrum mit einer Vielzahl in einer Datenbank des Rechners enthaltenen Referenzanalysen verglichen. Auf Basis des Vergleichs wird auf die im Moment der Messung im Gutstrom enthaltenen Inhaltsstoffe und Parameter rückgeschlossen.
Gleichzeitig wird in Kombination mit dem Gewicht der ausgebrachten Futtermasse, welches während der Futterausbringung von den, den Mischbehälter (23) tragenden Wiegesensoren (34) einer an sich bekannten Wiegeeinrichtung (33), kontinuierlich gemessen wird und den im Mischbehälter (23) verbleibenden momentanen Restgewicht, im Rechner (16), welcher diese Werte stetig abgleicht, die Nährstoffmenge des ausgebrachten Futters ermittelt. Der Rechner (16) ist mit dem Rechner der Wiegeeinrichtung (33) verbunden oder zusammengefasst.
Im Verlauf der Futterabgabe werden mit hoher Frequenz die Messungen durchgeführt und die Daten an den Rechner (16) weitergegeben. In einer einfachen Ausgestaltung werden die Werte der ausgebrachten Nährstoffe auf einer Datenanzeige (17) in der Fahrerkabine (27) zur Anzeige gebracht. Der Bediener kann dann auf Basis der so erhaltenen Informationen den Ausbringvorgang durch Schließen der Luke (25) beenden. Die Luke (25) wird mittels eines von einem Hydrozylinder (12) betätigten Absperrschiebers betätigt. Die Verstellsignale werden an das Wegeventil (13) gesendet.
In einer vorteilhaften Ausführung des Futtermischwagens (21) werden die Nährstoffwerte nicht nur zur Anzeige gebracht, sondern darüber hinaus als Steuersignale für den Fahrantrieb (35) des Futtermischwagens und/oder der das Futter auf das Förderband (26) fördernden Mischschnecken (24) und/oder des Förderbandes (26) genutzt. Dabei vergleicht der Rechner kontinuierlich die ausgebrachte Nährstoffmenge und die bereits zurückgelegte Wegstrecke des Futtertisches mit der als Sollwert vorgegebenen Gesamtausbringmenge und dem Gesamtweg und sendet gegebenenfalls Steuersignale an die Antriebsorgane von Fahrantrieb (35) und/oder Mischschnecke (36) und/oder Förderband (37). Im Ergebnis wird so ein über die gesamte Länge des Futtertisches homogener Futterschwad abgelegt.
Soweit der Futtermischwagen (21) nicht über ein Förderband (26) verfügt und das Futter durch eine seitlich am Mischbehälter (23) angebrachte Luke ausgebracht wird, ist der NIRS-Sensor (20) an geeigneter Position des Mischbehälters (23) mit Blickrichtung auf den abfließenden Gutstrom installiert. Die genannten Mess- und Auswertvorgänge sind insgesamt unabhängig vom Vorhandensein eines Förderbandes (26).
Bezugszeichenliste

1: Fräsvorrichtung
2
3: Fräswalze
4
5
6
7
8: Förderkanal
9: Förderband
10
11
12: Hydrozylinder
13: Wegeventil
14
15: Verbindungsleitung
16: Rechner
17: Datenanzeige
18
19
20: Sensor
21: Futtermischwagen
22: Fahrgestell
23: Mischbehälter
24: Mischschnecke
25: Luke
26: Förderband
27: Fahrerkabine
28: Futterabwurfkante
29
30
31
32
33: Wiegeeinrichtung
34: Wiegesensor
35: Antriebsorgan (Fahrantrieb)
36: Antriebsorgan (Mischschnecke)
37: Antriebsorgan (Förderband)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 20105747 [0003, 0006]
DE 602006000974 [0004]

Claims

Verfahren zum optimierten Füttern von Milchvieh mit Hilfe eines Futtermischers, vorzugsweise eines Futtermischwagens, der das im Mischbehälter von einer Mischschnecke gemischte Futter den zu fütternden Tieren schwadförmig vorlegt, dadurch gekennzeichnet, dass: • von einem im Bereich der Ausbringvorrichtung angebrachten Sensor (20) der Gutstrom, des bei geöffneter Luke (25) aus dem Mischbehälter heraus geförderten Futters, kontinuierlich analysiert wird, • von einer Rechner (16) aus den aufgenommenen Futteranalysewerten der Nährstoffgehalt der ausgebrachten Futtermenge ermittelt wird, • mit Hilfe einer Wiegeeinrichtung (33) das Gewicht der ausgebrachten Futtermasse kontinuierlich ermittelt wird • von einem Rechner (16), mittels der Nährstoffanalyse und dem Gewicht des ausgebrachten Futters, der Nährstoffgehalt des ausgebrachten Futters ermittelt wird • der Nährstoffgehalt der ausgebrachten Futtermasse in der Datenanzeige (17) ablesbar dargestellt wird, • der Nährstoffgehalt mit einem Vorgabewert abgeglichen wird und • bei Erreichen des Vorgabewertes bzgl. des Nährstoffgehaltes der ausgebrachten Futtermenge der Ausbringvorgang gestoppt wird.
Verfahren zum optimierten Füttern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nährstoffgehalt der ausgebrachten Futtermenge in einem Rechner (16) kontinuierlich mit einem Vorgabewert abgeglichen wird und bei Erreichen eines Vorgabewertes ein Steuersignal an das Wegeventil des die Luke (25) verschließenden Hydrozylinders (12) und/oder des Antriebsorgans (36) der Mischschmecke (24) und/oder des Antriebsorgans (37) des Förderbandes (26) zur automatischen Beendigung der Futterausbringung ausgesandt wird
Verfahren zum optimierten Füttern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nährstoffgehalt der ausgebrachten Futtermenge in einem Rechner (16) kontinuierlich mit einem Vorgabewert abgeglichen wird und bei Über- oder Unterschreiten des Vorgabewertes ein Steuersignal an das Antriebsorgan (35) des Fahrantriebs des Futtermischwagens (21) und/oder des Antriebsorgans (36) der Mischschnecke (24) und/oder des Antriebsorgans (37) des Förderbandes (26) gesendet wird um die Ausbringmenge an eine kontinuierliche Nährstoffausbringung anzupassen.
Vorrichtung zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (20) zur Analyse des Nährstoffgehaltes des Gutstroms im Bereich der Luke 25 zwischen Mischbehälter (23) und Futterabwurfkante (28) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Durchführung zumindest eines der vorgenannten Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von einem Sensor (33) gewonnenen Inhaltsstoff-Ist-Daten über eine Verbindungsleitung (15) oder drahtlos an den Rechner (16) übertragen werden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor Nahinfrarot-Spektroskopie-Sensoren (NIRS-Sensoren) verwendet werden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor Magnet-Resonaz-Tomographie-Sensoren (MRT-Sensoren) verwendet werden