犊牛饲喂管理系统设计与实现

郝峰　谢明亮　艾翔　冯迪

摘 要：随着农牧业现代化进程加速，我国畜禽养殖业的快速发展，全国各地养牛场的规模逐渐扩大。为了实现犊牛的健康生长，提高犊牛成活率和饲养管理的有效性，我们对饲喂管理技术进行改进，采用信息化、智能化手段，充分考虑饲喂管理中提高科学性、舒适性和疾病防控等方面问题，探讨了犊牛饲养管理系统设计的关键技术，为犊牛健康成长提供了整体的解决方案。

关键词：犊牛 饲养 管理 技术

犊牛是指3～6月龄之内以乳汁为主要营养来源的初生小牛。犊牛是农场的未来，犊牛的发育状况将直接影响农场未来的发展。为了给犊牛健康的生长环境，此阶段的小牛被安放在犊牛岛“一圈一牛”进行标准化管理。科学研究表明，犊牛的饲喂要做到“四定”，即定人、定时、定量、定温，可以有效提高犊牛的体质。

一、犊牛饲喂自动化管理改进设计

为了进一步实现科学化自动化管理，通过现有技术对上述饲喂方式做进一步改进：建立有上位机、单片机处理系统、传感器等组成自动化数据采集、分析、处理系统。从犊牛出生开始，利用RFID技术，从出生开始，对每头小牛的出生日期、父母、体质等做一个基础数据库，之后对犊牛进行数据采集补充。所有工作人员都可以根据读取耳标和后台数据，对该牛情况进行充分了解;还可以根据进食记录，规划奶牛进行进食时间。

设计专用运奶车，采用水浴加温的方式，控制犊牛食用牛奶的温度，并通过温度检测装置实时检测奶温，并设计清洗消毒方案，确保犊牛吃到适宜温度且放心的奶。

系统通过对奶牛的牛龄、体重、体质等分析，通过犊牛牛奶饲喂公式计算出奶牛的饲喂量，并将奶牛饲喂量转化为奶箱中所需要的牛奶高度，上位机将该数据传输到下位机，精准控制运奶车的出奶量。

二、犊牛饲喂自动化管理系统总体功能流程

犊牛饲喂系统的主要功能有两个：1.精准科学地为犊牛及时提供适温、适量的牛奶;2.采集犊牛日常数据，建立数据库，为工作人员科学管理提供依据。

犊牛饲喂系统主要由一台上位机、移动饲喂站和通讯系统等构成。总体设计包括硬件设计、软件设计、机械结构设计。

具體工作状态如下：

①工作人员使用耳标读写器读取耳标，将牛的ID号上传上位机;②同时单片机系统会时刻对奶温检测传感器、奶量检测传感器、体重检测传感器的采集数据处理和加热器进行控制;③上位机通过ID号调出犊牛资料，同时根据体重传感器的数据，利用犊牛饲喂公式计算出奶牛的饲喂量，并将奶牛饲喂量转化为奶箱中所需要的牛奶高度，并将该数据传送给单片机处理系统，上位机记录放奶量;④单片机处理系统根据上位机传送的数据，控制电磁阀放奶。

三、犊牛饲喂管理系统部分功能介绍

（一）软件系统构成

上位机主要部分是电脑软件系统构成。软件系统是整个犊牛饲喂系统的大脑。主要功能包括：

1.建立奶牛信息库和数据分析系统。通过下位机的数据采集和工作人员的人工操作等，建立所有犊牛牛生信息库，包括出生日期、父母、体重、每日进食情况、生病情况及用药处理等，并能够根据下位机的上床数据自动更新备份数据。系统自动对数据进行分析，自动生成每头牛各项数据分析图表和牛场总体犊牛各项数据分析图表。工作人员可以翻阅每头犊牛的具体信息，既有利于对每头犊牛的具体管理和整个牛场的综合管理，也可以对各项大数据进行分析，总结养牛经验。

2.软件系统还有一项重要功能就是根据耳标读写器读到犊牛标号，同时根据称重传感器上传的该牛体重，利用犊牛牛奶饲喂公式计算出牛奶的饲喂量，并将奶牛饲喂量转化为奶箱中所需要的牛奶高度，并将该数据传送给下位机。

（二）硬件系统的分析介绍

单片机处理系统是下位机的控制核心，控制着犊牛饲喂系统的全部工作过程。他的应用领域、自带资源、可扩展性、成本和开发环境等是选择过程中必须要考虑的几个条件。处理器主要分为三种，即：MPU、MCU和DSP。

单片机处理系统的主要工作流程为：将奶温检测传感器、奶量检测传感器、体重检测传感器的采集数据进行处理，对加热器进行控制，并将体重测量数据通过无线传输的方式上传给PC机（奶温、奶量、加热器的数据不需要上传，单片机系统可以自行处理），之后接收PC机下发的指令，控制上述传感器做出相应的反应。

（三）耳标识别和称重系统

耳标识别系统主要是由耳标和耳标读写器组成的。称重系统的主要目的是对犊牛进行称重，并将数据上传到单片机系统，安装于犊牛饮奶口处，称重系统与单片机系统间采用了蓝牙通讯。

（四）奶量检测及加热系统

奶量检测的目的是实现犊牛饲喂的定量控制。本系统利用红外线测距原理进行测距，测距精度高，不与奶接触不会污染奶源。奶箱为估计的长方体，单位下降水位是相同的，下降体积是可计算的，在长、宽和奶的密度固定的情况下，通过测量奶位，即可控制奶排出的质量。

犊牛饲喂过程中奶温、饲喂量和饲喂次数是三个最为关键的因素，它们对犊牛成长的日增重和发病、死淘率起着关键性作用。所有温度控制系统在犊牛的饲喂系统中是必须有的环节。

参考文献

[1]罗国成.哺乳期犊牛饲养管理[J].世界热带农业信息，2019（8）：42—43.