李培培，王建华＊，刘锡武，李德文

1 青岛市畜牧工作站，山东青岛 266100

2 青岛市平度市李园动物卫生与产品质量监督站，山东青岛 266707

0 引言

奶业是健康中国、强壮民族不可或缺的产业，是食品安全的代表性产业[1]。“十四五”期间，奶业发展处于转型升级的关键期，随着奶牛规模化养殖和单产水平不断提高、劳动力成本上涨，以及“数字+”快速发展，人工智能、大数据、物联网等新一代技术已用于奶业各环节[2]，智能化赋能已成为奶业高质量发展的必然趋势。为掌握青岛市奶牛场的智能化现状，调研组按照15%的比例对规模奶牛场进行抽样，通过统计、实地查看、问卷调查等方式，对具有代表性的40 家规模奶牛场的智能化设施设备配置、应用等情况进行调研，分析存在问题，提出相应对策建议。

1 智能装备在奶牛生产中的应用

现代规模化奶牛场主要围绕营养、繁殖、挤奶、环控等关键环节开展饲养管理，饲料成本占饲养成本的70%[3]，奶牛参配率、产奶量、环境条件等直接影响奶牛场经济效益。智能养殖装备的推广应用有效降低饲养成本，提升管理水平，实现生产效益和经济效益最大化[4]。

1.1 精准饲喂

1.1.1 全混合日粮（TMR）精准饲喂系统

该系统自动监控TMR配制和投喂过程，采集生产数据，将加料、撒料误差及剩料率控制在合理范围，实现配方、投喂和采食日粮的统一，并对整个饲喂数据进行记录和统计分析，有效提高了奶牛精准饲喂程度[4]（图1）。

图1 全混合日粮（TMR）精准饲喂系统的称重显示器

1.1.2 智能推草机器人

该机器人具有远程监控、自动充电等功能，放置于饲喂通道，通过设定推草频次，会按照预定时间开展工作，将饲喂通道上远离围栏的TMR推送至采食区域（图2）。

1.2 繁殖监测

目前用于奶牛发情鉴定的智能化装备主要有电子计步器（图3）、智能项圈（图4）等。智能装备佩戴在奶牛腿部或颈部，具备牛号识别功能，与牛只一对一绑定，采集活动量等数据，传输至处理器判定是否处于发情状态、预警肢蹄疾病，发情揭发率可达95%。智能项圈还能监测奶牛体温及反刍情况，及时掌握健康状况。

图4 智能项圈

1.3 挤奶监测

1.3.1 个体识别系统

该系统用于奶牛个体识别，是奶牛场实施智能化管理的基础，主要有两种类型：一是无线射频（RFID）电子耳标，挤奶通道入口处安有识别装置，奶牛进入挤奶通道时通过RFID识别；二是脚环，每个挤奶位安装识别装置，奶牛进入挤奶位通过RFID识别[5]（图5）。

图5 计步器与奶厅接收器信息传递

1.3.2 电子计量系统

产奶量反映奶牛场收益和奶牛健康状况，奶牛场多通过计量装置自动获取产奶量，并将该记录直接传输至管理软件；少数奶牛场需将自动计量的数据输入管理软件。产奶量数据为判定牛只生理状况、疾病防治等提供重要依据，便于开展奶牛分群、精准饲喂管理。

1.3.3 乳成分在线测定

又称“魔盒”（图6），在挤奶过程中能及时监测牛奶中乳蛋白、乳脂肪和体细胞数等指标。奶牛场可依据监测数据及早了解奶牛乳房健康情况，防控隐性乳房炎；掌握奶牛营养状况，优化日粮配方和降低饲养成本。

图6 乳成分在线监测（魔盒）

1.3.4 自愿挤奶系统

又称“挤奶机器人”，可实现奶牛自主挤奶，自动识别乳头、持续监测牛奶流量，感应到无牛奶流出时自动脱杯；同时通过在线监测预警牛奶质量和奶牛健康状况，不合格的牛奶即时分流；不但节约劳动力成本，而且提高奶牛单产与终生产奶量。

1.4 精准喷淋系统

智能喷淋系统（图7）自动监测牛舍环境的温度、湿度等指标，当温度达临界值，通过智能方式准确识别牛只，并开启和关闭喷淋装置、风扇，缓解奶牛的热应激，保持舒适的牛舍环境，同时大幅节约水源和降低污水产生量。

图7 牛舍喷淋降温设施设备

1.5 智能管理

1.5.1 智能体况评分系统

通过安装在分隔门上的3D摄像头，在奶牛经过时自动拍摄其活动视频，并选出最佳的静态照片，通过机器视觉等人工智能技术进行精准体况评分，确保泌乳期各阶段的体况分数都处于良好水平，保障奶牛健康。

1.5.2 智能分群门系统

通过安装在奶厅出口位置的智能化装备，将挤奶后通过的奶牛分离进入不同的通道或区域（图8）。奶牛场每天约10%的奶牛需配种或治疗疾病，应用该系统可对需处理奶牛进行手动或自动设置，使其余90%的奶牛减少应激。

图8 分群门应用场景

2 青岛市规模奶牛场智能化现状

2.1 智能装备逐渐融入奶牛养殖

2021年末，青岛市奶牛存栏9.93 万头，1 000头以下奶牛场奶牛存栏量约占总存栏量的90.91%。调研的40 家奶牛场合计存栏约2 万头，智能装备配备情况见表1。其中存栏1 000头以上的奶牛场普遍应用智能装备，501～1 000 头的奶牛场智能装备应用情况居中，200～500 头的奶牛场智能装备应用较少。其中，智能发情鉴定系统应用率62.5%，挤奶智能化设备应用率55.0%、TMR精准饲喂系统应用率37.5%、智能分群门系统应用率27.5%；40 家奶牛场全部应用防暑降温喷淋设备，但应用精准喷淋系统的仅占20.0%，仅1 家奶牛场应用智能推草机器人。

表1 调研奶牛场的智能装备配备情况

2.2 智能大数据应用于奶牛场管理

奶牛场应用智能装备准确便捷获取奶牛饲养管理数据，数据科学应用成为提升奶牛场饲养管理水平的关键环节。调研中，有50%的奶牛场配备专职统计分析人员，每天收集与分析智能装备的采集、预警数据，及时掌握奶牛营养、繁育、挤奶、疾病等信息，发现奶牛场饲养管理、奶牛个体问题，并及时反馈给各生产环节，为奶牛场智慧管理提供决策依据，有效降低生产成本、减少经济损失、提高生产效率。

3 奶牛场智能装备应用存在问题

3.1 对奶牛场智能化的认识度有待提升

从政策和资金支持方面看，虽然青岛市人民政府办公厅印发的《关于推进奶业振兴保障乳品质量安全的贯彻实施意见》中明确要求发展智慧奶业，但近几年的项目资金集中在粮改饲、奶牛场改造等方面，对配备和升级智能装备没有配套政策。从企业层面看，中小奶牛场管理者没有认识到向智能化转型的重要性和必要性，关注点集中在应用高精料、优质粗饲料提高产奶量上，对其他数据不重视；尽管配备了智能装备，但数据未能有效应用。

3.2 智能装备投入高，奶牛场改造难度大

从调研结果看，计步器、挤奶等智能装备以进口为主，价格普遍偏高，国产设备质量良莠不齐。2022年奶价低迷，且饲草料、人工成本等价格快速上涨，大部分奶牛场处于盈亏平衡点，导致部分奶牛场有心应用智能装备，但无力投入。奶牛场智能化必须以机械化、信息化为基础，青岛市现有奶牛场大多从家庭牧场起步进行改扩建，布局缺乏统一规划，导致智能装备难以安装应用。

3.3 缺乏专业技术人员，存在信息孤岛

目前，中小规模奶牛场普遍用人难，缺乏专业的数据分析人员，多为饲料供应商在定期提供技术服务时简单分析数据，不能实时有效指导生产。部分奶牛场的智能装备来源于不同厂家，各部分有独立的软件系统，不同系统之间的数据分开收集，不能对接和调用，无法将这些数据整体处理[6]。各生产部门之间未形成有效的数据网络，部分数据采集、上传不及时，割裂的数据信息孤岛导致不能对奶牛场情况综合分析、饲养管理问题不能及时解决[7]。部分数据采集录入较好的奶牛场，智能化停留在数据采集、存储等层面，尽管数据丰富，但信息贫乏，未将数据变为有效的决策和指令[8]。

4 提升奶牛场智能化水平的对策建议

4.1 加强引导，提升奶牛场智能化认识度

随着现代奶业格局初步形成，将智能化融入奶牛场管理全过程，是实现奶业振兴的重要举措。从政府层面，以青岛市数字农业农村发展行动为契机，实施智慧奶牛场建设工程，发挥项目的引导作用，培树典型智慧奶牛场，通过其示范引领作用，宣传推广智能装备和技术。技术推广机构总结智能装备和技术的应用经验和做法，从投入较少且见效快的智能技术入手，通过现场观摩、技术示范等方式广泛宣传推广，使奶牛场管理者真正了解智能装备的价值，自主选择相应智能装备。

4.2 集成创新，提升奶业科技支撑能力

智能化、数字化是未来奶业的发展方向。科技支撑作用尤为重要，应强化质优价廉智能装备和技术的集成创新。整合高校、科研院所、推广机构、企业等优势资源，建立“政产学研推用”平台，根据奶牛场生产管理需求，逐步建立政府对奶业科技投入的稳定增长机制[5]，为新装备、新技术研发提供基础资金保障；企业加大研发投入，联合高校、科研院所组织团队有针对性开展研发；成果由推广机构进行验证，确保其实用性，形成研发集成的闭环结构。进一步提高奶牛场对智能化科研成果的应用能力，以科技支撑奶牛养殖提质增效。

4.3 整合资源，关联数据指导奶牛场生产

专业技术人员是实现奶牛场智能化的重要因素之一，企业和技术推广机构应加强对技术人员智能装备应用及数据解读、分析的线上线下培训，提供专业化服务，培养从业人员熟练运用智能装备采集和生成的数据管理奶牛场。优化从业环境，创新人员管理机制，采用灵活薪酬，促使专职数据统计分析人员服务于奶牛场。将各智能装备与软件系统打通，围绕饲料、繁殖、管理、奶厅、投入等关键环节，通过硬件系统与各类软件的数据调用、集成、整合等，进行大数据统计分析，实现奶牛场精细化、智能化管理。