基本信息
- 项目名称：
- 智能化个体奶牛精确饲喂机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项研究的核心依靠双轨饲养法提出的奶牛饲养技术，利用现代计算机、电子及机械技术，研制一种针对个体奶牛生产与生理信息、自动识别定位的自动化奶牛精确饲喂装置，该装置自动识别饲喂栏中的个体奶牛，装备自动定位在个体奶牛饲槽前，调用奶牛个体信息并计算该奶牛所需的精饲料量，自动控制系统将饲喂量转化为饲喂螺旋搅龙的转动时间和转速，并控制机械系统进行精确投料。
- 详细介绍：
- 本项研究的核心依靠双轨饲养法提出的奶牛饲养技术，利用现代计算机、电子及机械技术，研制一种针对个体奶牛生产与生理信息、自动识别定位的自动化奶牛精确饲喂装置，该装置自动识别饲喂栏中的个体奶牛，装备自动定位在个体奶牛饲槽前，调用奶牛个体信息并计算该奶牛所需的精饲料量，自动控制系统将饲喂量转化为饲喂螺旋搅龙的转动时间和转速，并控制机械系统进行精确投料。研究完成的装备实现了奶牛饲喂的精确化、自动化、智能化，该饲喂技术既可以满足个体奶牛养殖过程中的精、粗饲料的营养要求，又满足了奶牛瘤胃消化系统的生理要求。 奶牛的按需饲喂，不仅可以大幅的提高奶牛的单产，还可以从根本上提高饲料转化率，降低奶牛养殖业的生产成本，提高奶牛生产的投入产出比，从而调动奶牛养殖积极性，实现利润最大化。 提高饲料转化率，即饲养者要满足奶牛的营养需要，不能使奶牛所需营养缺乏，也不能使奶牛营养过剩。当前所要做的就是使营养物质尽可能多地用于产奶、生长、维持和繁殖，而减少以废弃物的形式排放，以提高饲料的转化效率。要实现这一目标，就要关注投入产出问题，了解每生产1kg牛奶的营养需求，即： 1kg牛奶=78g粗蛋白 1kg牛奶=0.28kg总可消化养分（TDN，3%乳脂率） 1kg牛奶=2.73g钙 1kg牛奶=1.68g磷。 但不同生产能力的奶牛营养需求不同。产奶量不同的奶牛，总可消化养分不同，其营养需求也不同。因此，要想使奶牛养殖业的投入产出比达到最大，就必须实行精确化饲养，即按个体体况进行精确饲养。 因此，精确化饲养是提高奶牛单产和养殖业饲料转化率的必然之路，降低生产成本、提高养殖业投入产出比是发展养殖业的根本出路，牛场采用新技术，实现机械化加工、饲喂、信息化管理等也是奶牛业发展必然趋势。利用养殖新技术、新工艺、新产品，对促进畜牧业集约化经营和规模化生产，推动畜牧业发展有着积极的意义。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的基本思路 （一）对全自动个体奶牛精确饲喂机进行设计和制造，采用三螺旋变螺距给料装置进行投料。 （二）使用EDA软件进行控制系统电路板设计。 （三）用Visual Basic 2005（VB2005）来设计信息录入软件。 （四）用Keil C51来编写单片机端的自动控制软件。 （五）饲喂机的投料稳定性验证试验：分别测定100rpm、120rpm、150rpm转速下4s、5s、6s、7s、8s、9s和10s时的投料量，各重复10次试验，得出其平均值，并计算变异系数，再求出各转速下的平均变异系数，变异系数越小，饲喂机投料越稳定。 创新点：设计并制作了一台针对奶牛个体进行精确饲喂的智能化个体奶牛精确饲喂机，该饲喂机包括机械部分、信息采集系统和自动控制系统，实现了奶牛精确投喂的功能。
科学性、先进性
- 作品先进性 现有的技术有精饲料补充装置和精饲料饲喂机器人，其中饲喂机器人技术有中国专利CN200620020426.4 公开的一种奶牛精确饲喂机器人。现有的技术可以实现自动饲喂的功能，但是没有对精饲料进行精确的计算，最重要的是没有进行牛场饲喂的验证实验。而本研究不仅提出了新的饲喂技术和精饲料的计算模型，并设计制作了一款适合该饲喂法的饲喂机来进行牛场饲喂的验证实验。 本项研究的核心依靠双轨饲养法提出的奶牛饲养技术，利用现代计算机、电子及机械技术，研制一种针对个体奶牛生产与生理信息、自动识别定位的自动化奶牛精确饲喂装置，该装置自动识别饲喂栏中的个体奶牛，装备自动定位在个体奶牛饲槽前，调用奶牛个体信息并计算该奶牛所需的精饲料量，自动控制系统将饲喂量转化为饲喂螺旋搅龙的转动时间和转速，并控制机械系统进行精确投料。研究完成的装备实现了奶牛饲喂的精确化、自动化、智能化，该饲喂技术既可以满足个体奶牛养殖过程中的精、粗饲料的营养要求，又满足了奶牛瘤胃消化系统的生理要求。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- ■模型 ■图纸 ■现场演示 ■图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、作品技术特点和优势 1．提出了一种新的饲喂技术，即在为个体奶牛提供其所需量的粗饲料的同时，根据个体奶牛的信息（体重、胎次、产奶量、最大产奶量和泌乳期等）为其投喂其所需量的精饲料，该饲喂法可以稳定瘤胃pH值，同时解决了精粗饲料分饲带来的瘤胃pH值波动问题。 2．设计并制作了一台智能化饲喂机来为个体奶牛投喂精饲料，该饲喂机包括机械部分、信息采集系统和自动控制系统，可以实现精确投喂的功能。 3．进行了牛场饲喂的验证实验，并对产奶量进行了对比与分析，分析结果表明，采用新饲喂法可以保证并提高高产奶牛的产奶量，个体奶牛的平均单产增值较对照组增加4.38kg，牛奶的平均脂肪含量为3.74%，平均蛋白含量为2.98%，均高于国家规定的标准。 二、作品的适应范围 应用范围：大中型牛场 三、推广前景分析 采用此项技术饲喂，平均单产提高1吨，800头奶牛将提高800吨，按每千克牛奶3元计，则可产生直接经济效益为240万元。扣除8台机具成本80万元，合计赢利为160万元。
同类课题研究水平概述
- 伴随着电子技术的发展，以个体体况信息为基础的精细饲养是现代奶牛科学饲养的主要研究方向，因奶牛个体不断进行繁育与泌乳生产的双重性，奶牛的个体精细饲养也一直受到国内外同行的关注。 20 世纪80 年代后期, 以美国、加拿大和日本为代表的集约化奶牛场, 全面地将信息技术与营养模型调控技术结合起来, 实现了以个体奶牛体况为基础的精细饲养, 使得奶牛场的整体生产水平较传统的管理模式提高了30% 以上, 管理先进的奶牛场个体奶牛平均年产奶水平超过10 t 已很普遍, 充分体现了信息技术与领域知识相结合改造传统畜牧业所带来的生产力的巨大进步。 在奶牛养殖比较先进的芬兰，已经开展智能饲喂方面的研发工作，贝龙（PELLON）公司在产品的研制方面针对TMR分群过大的问题，研制了可移动的奶牛精、粗饲料分别同时投料的饲喂装置，精、粗饲料在饲喂前不混合。该装置是在奶牛分组的基础上，以组来完成奶牛的饲养，装置最多可提供9个饲料配方。 日本已故兽医师渡边高俊先生提出了奶牛双轨饲养法，它是将饲料分为基础饲料和变数饲料，并以此为基础编制出奶牛饲喂配方表，根据不同的饲养周期，将这两部分饲料合理、精准的进行饲喂。实践证明采用双轨饲养法，奶牛的年产奶量可提高2000kg。 Karel Van Den Berg等人提出了一种基于无线识别装置基础上对个体奶牛进行识别，在奶牛通过饲料槽时进行识别，根据识别结果来控制饲料槽的开启与关闭，牛只进入饲料槽后再根据其体况精准的投饲其所需饲料量。Zappavigna等人提出了一种通过控制奶牛进入奶牛饲槽的方式来实现自动饲喂奶牛的系统，该系统包含了一个可控制方向的大门，大门可以根据通过装在牛只身上的电子设备所完成的识别结果来控制奶牛进入两个不同的饲喂区，接着给不同奶牛投下不同的饲喂量。系统根据奶牛所处的泌乳周期、产奶量和体重信息来区分它们在牛槽中采食时间。
