奶牛饲喂自动化设备的开发

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获奖名称：

科学技术进步奖

获奖区域：

河南省

获奖等级：

三等奖

主要完成人：

欧阳雅连; 花俊国; 周宪锋; 周永亮; 祝孔顺; 欧祯; 花开瑞; 张伟峰; 刘伟; 蒋士传; 吴胜耀; 唐洪峰; 王相根; 朱香荣; 花俊治; 李祥付; 肖玉清; 秦宏果

关键词：

开发;  设备;  奶;  自动;  牛;  自动化;  饲喂;  奶牛; 

第一完成单位：

河南花花牛乳业有限公司

获奖时间：

2006

项目名称：

奶牛饲喂自动化设备的开发

联系人：

花俊国

联系电话：

0371-65711161

电子邮件：

邮编：

地址：

河南省郑州市晨旭路68号

合作完成单位：

单位电话：

0371-65725310

传真：

0371-65719602

网址：

推荐单位(专家)：

郑州市科技局

摘要：

　　1、任务来源：在国际上，奶牛的自动饲喂系统已成为农业生产应用先进电子技术最早最有成效的领域之一。而我国目前奶牛场设备中计算机综合管理系统几乎是空白，自动化饲喂系统应用极少。河南花花牛实业总公司有50余年的奶牛繁殖与饲养经验，根据自身的经验和国内的需求，自主立项对奶牛饲喂自动化设备进行了研究与开发。 　　2、应用领域和技术原理： 　　（1）应用领域：我国大多数奶牛场的精饲料饲喂一般采用人工将精料掺入饲料中进行，无法按每头奶牛的具体情况单独控制，造成精料的浪费。奶牛精料饲喂自动化设备可以根据奶牛的体重、奶牛阶段、胎次、怀孕情况、生理周期、产奶量、奶质、环境因素等情况自动计算，实现精料自动饲喂功能。还可以根据要求进行功能扩展，完成诸如奶牛体重自动测量、奶牛活动情况的及时跟踪、发情监测以及与其他系统的连接等功能，不仅提高了奶牛的奶产量，节省了精料，而且对提高奶牛场的经济效益和管理水平起到至关重要的作用。 　　（2）技术原理：由自动识别器、产奶量记录器、定量配料器和微处理机组成自动饲料配给系统。采用PC机为管理平台运行管理软件，嵌入式系统为控制台，采用Rf射频身份识别系统对奶牛的编号和身份自动识别，根据输入的奶牛资料自动判断是否供给精料以及是否达到精料供给的规定间隔时间，并自动计算每次的精料给料量，给料系统接收到PC机发出的给料信号后，按预定的给料量自动下料，供奶牛采食。 　　3、性能指标： 　　本设备奶牛身份识别率高，读卡可靠，识别率高达99.6%；采用调速减速电机给料，给料量可调、采用闭环控制，给料精度高，误差率仅为0.5%；每套自动饲喂机可供10～30头奶牛使用，每条总线可为640～1920头奶牛服务，并可根据奶牛数量进行扩展。扩展性能强，增加不同模块即可实现对奶牛产量、体重和活动等情况的监控。 　　4、与国外同类技术的比较： 　　（1）在奶牛身份自动识别系统上采用了成熟、稳定、价格较低的Rf射频身份识别系统，由识别器和身份卡组成，识别率和稳定性已达到或超过了国外同类产品的水平。 　　（2）由于国内精料以粉料居多，给料系统选用了长螺旋叶片的螺旋给料器，适宜于输送散落性较好、干燥的颗粒和粉料。而国外采用短螺旋叶片的螺旋给料器较多，仅适用于颗粒料。与国外同类产品相比，本产品的给料系统更适合于我国的国情。 　　（3）增加了饲喂控制台，采用Intel高性能32-bit嵌入式微处理器386EX为核心的CPU板级模块—ETR100嵌入式PC，既可与计算机联机运行也可以独立运行，即无论PC机开机与否都不影响饲喂控制台的运行，独立运行时可人工根据需要输入给料量等基本参数，也可根据用户需求完全脱离PC机实现数据自动计算等全部功能。而国外目前还没有采用相关的技术。 　　（4）自动饲喂管理软件运行平台对PC的硬件配制要求低，CPU 133MHz、内存64M以上的普通PC机即可满足要求。软件主要实现对信息的收集，并根据奶牛的体重、奶牛阶段、胎次、怀孕情况、生理周期、产奶量、奶质、环境因素等自动计算精料给料量及给料次数，达到了国外同类软件的先进水平。 　　5、成果的创造性、先进性： 本系统可实现奶牛身份自动识别，并自动分多次对每头奶牛进行精料饲喂。 　　通常情况下，每天由管理员对料槽加料一次，供奶牛一天食用。管理员根据奶牛的具体情况，从管理平台运行管理软件输入奶牛的基本信息以及各种参数后由计算机根据奶牛的体重、奶牛阶段、胎次、怀孕情况、生理周期、产奶量、奶质、环境因素等自动计算精料给料量及给料次数。当奶牛靠近精料饲喂槽时，奶牛身份自动识别器识别出奶牛的身份，并将信息发送给计算机管理系统，计算机对信息处理后，按预定值对自动给料机构发送控制命令，自动给料器按指令精确给料，对奶牛进行饲喂，当料槽中的饲料减少到一定程度时，系统自动报警，提示管理员进行加料。系统采用模块式设计，管理平台运行管理软件与控制台之间采用串口232通讯，控制台与各个模块采用RS-485总线技术，通讯距离远、工作稳定、技术成熟且价格低廉。总线具有光电隔离、防雷、防静电功能，而且具有自动保护功能（防死机），因此整个系统工作稳定。本系统采用半双工主、从通讯，每台从机都有自己的地址。在工作时主机对所有数据采集器（奶牛身份自动识别器）进行轮回扫描采集数据，对控制机构（自动给料器）轮回扫描采集实时的饲喂量，在控制台上显示即时数据，同时实时将信息送给管理平台运行管理软件。本系统使用的RS-485中继的可扩容性强，控制距离远，不仅能满足一般养牛农户的需求，也能满足不同规模奶牛场的需求。本系统可扩展性好，除了能够实现基本的自动饲喂功能外，还可以根据需求进行多种功能的扩展。增加奶牛产量数据采集器，可实现对奶牛产量进行监控（配合自动挤奶设备）；增加奶牛体重称重台，可对奶牛体重进行监控；增加奶牛状态数据采集器，可对奶牛活动进行监控，将奶牛的基本资料以及采集到的数据送入计算机控制系统，可输出各种报表并对奶牛情况进行分析。 　　6、作用意义 　　（1）直接经济效益：全国2004年存栏奶牛1062万头，其中25头以上的奶牛规模饲养场和养殖小区占60%，如果在全国范围内推广应用，按每25头配置一台，按80%配备本设备计算，可销售20万台，每台价格1.2万元，每台利润2000元，可创产值24亿元，利润4亿元。我公司最早开发并形成产品，预计至少可占领全部市场的20%，设备更新时间按10年计算，每年可为公司带来利润800万元。 　　（2）社会效益：如替代进口同类设备，按20%规模饲养场配备进口设备，每台设备约12万元人民币计算，可节约外汇7亿美元。本设备推广应用后，可提高奶牛精料饲喂的精确度，按每头牛一个泌乳期按300天计算，每天8～10公斤精料，每公斤1.25元，节约精料10%计算，每头牛每年可节约饲料300多元，若按上述范围内推广使用，每年可节约饲料15亿元。使用本设备后可提高产奶量10～15%，按每头牛年平均奶产量4吨计算，泌乳牛占奶牛总数的60%计算，每年可增加原料奶100多万吨，价值20亿元。按每20头牛节约劳动力0.5%计算，每个人月工资800元计算，每年可节约工资2600万元。 　　7、推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题和改进意见。本设备既可应用于大中型奶牛规模饲养场，也可应用于小型养殖户，凡达到25头以上规模的养殖场均可安装使用。经过严格的测试，本设备适应范围广，可在-20℃～40℃范围内使用，精确度不受影响。由于本设备价格便宜，易操作，安装场地不受限制，易于被广大养殖户和养殖场接受，具有良好的推广应用前景。本设备如与饲料塔配合使用，可实现远距离输送，提高自动化程度，进一步降低劳动强度。接入INTERNAT后，我公司可对所有用户实行在线监测，为客户提供即时、周到的服务，进一步提高自动化水平。