奶牛福利养殖智能化关键技术装备研究一、项目目标与任务1．项目目标与任务需求分析奶业是宁夏回族自治区确定的五大战略性主导产业之一。

近年来，在自治区党委、政府的高度重视和大力支持下，按照区域化布局、规模化养殖、产业化经营的发展思路，通过加快奶牛品种改良，推进规模化及标准化养殖，优化饲草料供给，规范原奶收购，扶持乳品加工龙头企业发展等一系列措施，我区奶业发展步入了新的阶段。

一是养殖规模不断扩大，奶类产量持续增长。

2011年全区奶牛存栏46万头，鲜奶总产量135万吨，同比增长5.2%，居全国第9位。

成母牛年均单产突破6515公斤，比全国平均水平高1755公斤，居全国第4位。

人均鲜奶占有量214公斤，是全国平均水平的7.4倍。

奶牛养殖业产值26亿元，占全区畜牧业产值的26%，比“十五”末提高5.7个百分点。

二是奶牛群改良步伐加快，选育水平大幅度提高。

2002年自治区开始实施《宁夏奶牛品种改良》项目，2006年又在8个县(区)启动了国家《奶牛良种补贴》项目。

近10年间自治区财政累计补贴1.1亿元，统一筛选引进国内外优质荷斯坦牛冻精250余万支，完成奶牛统一建档立卡和佩戴耳标59.8万头，实现奶牛谱系资料计算机管理45万头，为奶牛群体生理优化和产奶能力的提高打下了坚实的基础。

三是出户入园进程加快，集约化养殖水平不断提升。

自2005年自治区启动“奶牛出户入园工程”以来，全区存栏奶牛50头以上的养殖园区和规模养牛场324个，奶牛存栏13.4万头，占全区奶牛存栏总数的41.9%。

机械化挤奶站（厅）累计达到675个，机械化挤奶辐射奶牛占泌乳奶牛的75%以上。

四是优质饲草料生产形成规模，推广应用机制初步建立。

2011年全区苜蓿留床面积600万亩，青贮玉米种植面积35万亩，青贮饲料和优质牧草（苜蓿）已在养殖园区和规模奶牛场中普及推广。

奶牛养殖较集中的地区已建立起一批集饲草加工调制、贮存和配送为一体的饲草配送中心，与种植农户和养殖农户签订收购及配送合同，实行订单式服务。

大多数奶牛场已开始推广使用全混合日粮饲喂技术，单产水平显著提高。

规模奶牛场开始采用沼气和微生物技术处理粪便，利用粪便加工制作复合有机肥，实现了循环利用并向健康养殖发展。

我区奶业的发展虽然取得了显著成绩，但也存在着一些突出问题。

一是奶牛整体生产水平不高，养殖方式较为落后，牛群结构不合理；奶牛养殖规模小，标准化程度低，小生产与大市场的矛盾突出。

二是动物疫情形势严峻，防控难度加大。

三是奶农的组织化程度不高，养殖专业合作组织发展滞后，检验检测体系和质量安全体系尚未建立起来；乳品加工企业与奶农的利益联接机制未完全建立，原料奶定价机制不合理，收购环节缺乏管理。

四是奶牛福利方面工作开展较晚，智能化管理理念尚未形成，高产奶牛的生产潜能还没有得到充分发挥。

奶产业是宁夏农业优先发展的特色产业之一，做大、做强、做优奶业是我区农业经济发展的重大战略。

今后一个时期是国家实施新一轮西部大开发战略的关键时期，也是宁夏推进农业农村经济又好又快发展的重大机遇期。

按照中央和自治区党委、政府关于深入实施西部大开发战略的部署，结合农业农村经济发展“十二五”规划，宁夏奶业发展的总体思路是：深入贯彻落实科学发展观，紧紧围绕奶业示范区建设要求，以市场需求为导向，以养殖龙头企业为主体，以农牧结合、适度规模为基础，以殖方式现代化、生产方式标准化、经营方式产业化为方向，着力强化基础，提高科技支撑能力，提升产品研发能力者装备技术水平，构建具有宁夏特色的现代奶业新格局。

近几年，随着我国人民生活水平的提高和对乳制品需求量的大幅增加，奶牛养殖业有了巨大发展，奶牛规模化养殖水平不断提高，据统计，2010年我国奶牛百头以上规模化养殖比例达到30%，推进奶牛养殖的规模化、集约化和标准化已成为转变增长方式、保障乳制品质量安全及生态安全的必然选择。

奶牛规模化养殖水平不断提高使得奶牛福利保障成为可能，但一些规模养殖场由于规划设计不合理、管理不到位，存在冬季牛舍温度低、湿度大、通风不良、卫生状况差等问题，致使奶牛福利得不到保障，影响奶牛的健康和生产力。

如何为奶牛在饮水、采食、休息、运动等方面营造奶牛感到舒适的养殖环境——奶牛福利，达到现代奶牛生产所追求的高产、优质的目的，成为现代奶业优先考虑的问题。

本项目的目标是，根据现阶段我国开展奶牛福利养殖生产中所面临的急迫问题，开展智能化关键生产技术装备的研制与开发，研制能够大幅度提高奶牛福利的全混合日粮饲喂技术（TMR）监控装备、奶牛舍环境质量智能控制装备，以及开发奶牛场计算机智能化管理系统，建立奶牛精准化健康养殖技术平台，从而提高高产奶牛的养殖福利水平，实现奶牛的健康养殖，生产优质奶产品。

2．项目主要创新点及预期获得的发明专利等知识产权情况项目的主要创新点是：（1）根据现有牛场建设条件，开发适用的奶牛福利养殖设备，提升奶牛福利养殖水平。

①开发奶牛专用TMR饲喂系统监控装备；②开发UCOWS（Ubiquitous Cow Oestrus Detecting System）奶牛发情自动监测预报系统设备；③开发MRS（Milk Recording System）奶牛自动测产系统设备；④研制智能化奶牛圈舍环境控制系统；⑤研制新型奶牛卧床、犊牛岛，提高奶牛福利水平。

（2）开发奶牛场计算机智能化管理系统。

①开发RFID牛号识别技术；②开发奶牛场生产信息自动记录智能化管理技术；③集成奶牛生产性能测定（DHI）信息平台应用技术；④开发奶牛TMR日粮配制及饲喂全程智能化管理技术。

上述创新点的基本原理是系统采用物联网技术，使用感知技术监测和多线程数据接收、处理技术，利用SQL Server 存贮监测数据，通过无线射频识别技术，读出仓库编号和牛舍编号，并将信息通过控制器传输到服务器，从而监督整个TMR过程与下达技术指标的一致性，同时实现奶牛单产自动记录统计的功能，从而可以班班测定牛的单产，通过建立数学模型分析奶牛活动状况识别奶牛活动异常，判断奶牛发情及患病信息，准确率达到95﹪以上。

奶牛养殖是一项系统工程，包括繁殖管理、饲喂管理、挤奶管理、环境改善等四个重要环节，养殖效果的好坏取决于饲养链环节上最薄弱的一环。

项目研发的UCOWS奶牛发情监测装备、TMR饲喂监控装备、MRS牛奶测产自动记录系统等分别应用于奶牛养殖环节上的三大关键点，即繁殖、饲喂和挤奶。

项目整合了感知技术、RFID技术、GPRS技术、网络技术和计算机技术，具有技术的前瞻性和拓展性。

针对该项目研发的主要产品，预计可以获得软件著作权5项；设备、设施发明专利3-5项。

二、现有工作基础与优势1. 项目主要研究技术内容的国内外发展现状与趋势，国内现有技术基础美国人休斯在1976 年提出“动物福利”这一概念，具体是指在畜牧生产中的动物与其环境协调一致的精神和生理完全健康的状态。

一般认为动物福利是指保护养殖动物康乐的外部条件，即由人所给予动物的可以满足其健康快乐生长的条件。

国际上，动物福利的观念经过发展，已经被普遍理解为让动物在饲养过程中免受饥渴、生活舒适、免受痛苦、伤害和疾病的侵扰、免受恐惧和悲伤侵扰，能够自由表达天性，即归纳为动物福利保护的五个基本原则。

通俗地讲，就是要在奶牛的繁殖、饲养、挤奶、运输、实验、展示、陪伴、工作、防疫、治疗等过程中，尽可能减少其痛苦，避免使其承担不必要的伤害和忧伤，使奶牛在舒适环境中健康、愉悦地生活、生产，实现泌乳和繁殖能力在数量和质量上最优化。

奶牛的动物福利一般包括了如下5个方面的含义：生理福利。

要避免造成奶牛没饥渴痛苦。

养牛人要为奶牛提供方便的、适温的、清洁饮水和保持生活健康、生产能力所需要的食物，使奶牛不受饥渴之苦。

环境福利。

给奶牛适宜的居所。

要为奶牛提供适当的圈舍，使其能够安全舒适地采食、反刍、休息和睡眠，不受困顿不适之苦。

卫生福利。

主动减少奶牛的伤病。

要为奶牛做好防疫和普通病预防工作，并给患病奶牛及时诊治，使奶牛不受疼痛、伤病之苦。

行为福利。

保证奶牛自然的表达天性。

要为奶牛提供足够的空间和适当的设施，让奶牛与同伴在一起，能够自由表达社交行为、性行为、泌乳行为、分娩行为等正常的习性。

心理福利。

减少奶牛恐惧和焦虑的心情。

保证奶牛拥有良好的栖息条件和处置条件，保障奶牛免受应激，如惊吓、噪音、驱打、潮湿、酷热、寒风、雨淋、空气污浊、随意换料、饲料腐败等刺激，使奶牛不受应激的痛苦。

高产家畜是畜牧业现代化的产物，然而，通过人工选择和育种而获得的高产家畜，往往存在遗传种质（品种、类型）固有的生理不协调性，形成了高产应激。

高产对家畜来说未必需要，但人类需要家畜高产。

过去几十年中，奶牛的产奶量剧增，但高产奶牛对外环境变化的适应性普遍较低，机体对逆境的抵抗力下降，容易受环境变化影响而出现应激，容易受细菌和病毒感染而发病。

高产奶牛及泌乳高峰期的奶牛，都容易出现高产应激。

高产奶牛会存在单纯追求高产所导致的诸多福利问题。

其比低产奶牛的采食时间长，因而导致躺卧时间短。

产奶量大幅度增加，乳房炎、酮病和蹄病等生产性疾病随着增加。

生产性疾病发病率越高，导致奶牛的福利越得不到满足，使其产奶量大幅度下降，又使得奶牛的淘汰率上升。

因此，选择高产指标只能在健康的前提下进行，从而减轻应激因素对奶牛的压力。

判断奶牛福利好坏的指标有总躺卧时间、休息时间、运动量和产奶量等。

50％躺卧的奶牛在反刍。

增加奶牛的躺卧机会和躺卧时间，就有利于增加奶牛的反刍活动，从而提高对饲料的消化。

目前，奶牛的放牧饲养大多以舍饲饲养为主。

在狭小的栏舍内，奶牛不能幽闲活动和平静地吃草，不能自由接触同伴进行嬉戏，没有足够的空间进行运动，接触阳光的时间大大的减少，只能机械地服从人们设定的程序性的安排，因此舍饲条件下奶牛的采食时间长、躺卧时间短、反刍和休息时间短，这影响了奶牛天性的自由表达，也带来了许多生产性疾病。

目前在我国奶牛主产区普遍采用散栏式牛舍，舍内的采食区、休息区和挤奶区是独立的，奶牛不拴系；牛舍内的卧床有两列式、三列式、四列、五列和六列式。

无论是双坡式单列半封闭散栏牛舍、钟楼式双列半开放散栏牛舍、双坡式双列全封闭散栏牛舍，舍内都可以设置卧床。

充足的卧床床位才能保证所有的奶牛都能够得到充分的休息。

2．课题申请单位及主要参与单位研究基础本项目申请单位宁夏农垦贺兰山奶业有限公司是国有独资企业，现拥有9个奶牛场，存栏数8000多头，2010年平均产奶水平9700Kg，居全国前列。

公司具有一只素质高业务能力强的专业奶牛养殖技术团队，专职畜牧兽医技术人员44人，其中全日制教育大学本科12人，其余全部取得大专学历；有高级职称3人,中级职称12人。

宁夏农垦贺兰山奶业有限公司具有48年的奶牛养殖历史，奶业技术力量较强，多次获得自治区科技进步奖项，几十年来被誉为是宁夏奶牛发展的摇篮，是宁夏良种奶牛、科技管理人才的发源地，技术成果引用和转化能力较强，技术水平全区领先。