Введение

Доить молочных животных без участия человека Автоматическое доить молочных животных, особенно молочных коров, без участия человека. Системы автоматического доения (АСД), также называемые добровольными системами доения (СДМ), были разработаны в конце 20-го века. Они были коммерчески доступны с начала 1990-х годов. Основой таких систем, позволяющих полностью автоматизировать процесс доения, является тип сельскохозяйственного робота. Автоматическое доение молока также называется робототехническим доением. Общие системы основываются на использовании компьютеров и специальных программ для управления стадом. Они также могут использоваться для мониторинга состояния здоровья коров.

Основы процесс доения и график доения

Процесс доения - это совокупность задач, специально предназначенных для извлечения молока из животного (а не более широкая область молочного животноводства). Этот процесс можно разделить на несколько подзадач: сбор животных перед дождем, перемещение животных в салон, осмотр и очистка грудинок, прикрепление доильного оборудования к грудинам и часто массаж задней части вымя, чтобы снять любое задержанное молоко, извлечение молока, удаление доильного оборудования и вывод животных из салона. Для поддержания молочной добычи в период лактации (примерно 300 дней) требуются последовательные интервалы доения, обычно два раза в день и максимальное время между доениями. Фактически, все действия на молочной ферме должны быть запланированы вокруг процесса доения. Такой режим доения накладывает ограничения на управление временем и личную жизнь отдельного фермера, поскольку фермер обязан доить ранним утром и вечером семь дней в неделю, независимо от личного здоровья, семейных обязанностей или социального графика. Это ограничение по времени усугубляется для одиночных фермеров и фермерских семей, если дополнительная рабочая сила не может быть легко или экономически обеспечена, и является фактором снижения малого масштаба молочного хозяйства. Для уменьшения этих временных ограничений были исследованы такие методы, как доение один раз в день и добровольное доение (см. ниже).

Прогресс автоматизации в 20-м веке

Для облегчения труда, связанного с доением, большая часть процесса доения была автоматизирована в течение 20-го века: многие фермеры используют полуавтоматический или автоматический контроль движения коров (электрические ворота и т. Д.). ), машина для доения (основная форма была разработана в конце 19 века) имеет полностью автоматизированную выемку молока, а также автоматическое удаление кластера для удаления доильного оборудования после доения. Существуют автоматические системы распыления сосков, однако существуют некоторые споры по поводу эффективности их очистки. Для доения коров используется вакуумное давление. Специализированные машины постоянно пропускают молоко из молочного соска коровы, нежно высасывая его и помещая в емкость. Кроме того, эти аппараты периодически оказывают внешнее давление на все сосок, что помогает поддерживать правильное кровообращение. Последние ручные работы, оставшиеся в процессе доения, - это очистка и проверка сосков и прикрепление доильного оборудования (доильных чашек) к соскам. Автоматическая очистка и установка чашек для доения - сложная задача, требующая точного определения положения соска и ловкого механического манипулятора. Эти задачи были успешно автоматизированы в системе добровольного доения (VMS) или автоматической системе доения (AMS).

Автоматические системы доения (AMS)

С 1970-х годов было проведено много исследований в области методов облегчения ограничений по управлению временем в традиционном молочном хозяйстве, что привело к разработке автоматизированной системы добровольного доения. Есть видео исторического развития роботов-доильщиков в исследовательском институте Сильсо. Добровольное доение позволяет корове самостоятельно определять время и интервал доения, а не доить в составе группы в установленное время. AMS требует полной автоматизации процесса доения, поскольку корова может выбрать доение в любое время. Молочный агрегат включает в себя молочную машину, датчик положения сосков (обычно лазер), роботизированную руку для автоматического наложения и удаления чашки сосков и систему ворот для контроля движения коров. Коровы могут постоянно находиться в сарае и проводить большую часть времени в свободной зоне отдыха или кормления. Если коров также будут пасти, некоторые производители AMS рекомендуют использовать селекционные ворота, чтобы допускать только тех коров, которые были доены на внешние пастбища. Когда корова решает войти в молочную ячейку (из-за высокоприятного вкуса корма, которое она находит в молочной коробке), датчик идентификации коров читает идентификационный ярлык (транспондер) на коровке и передает идентификатор коров в систему управления. Если корова была доена слишком недавно, автоматическая система выпускает коровку из помещения. Если корова может быть дожена, проводится автоматическая очистка сосок, нанесение молочного стакана, доение и распыление сосков. В качестве стимула для посещения молочного цеха корове в молочном цехе необходимо давать концентрированные корма. Стены могут быть расположены таким образом, чтобы доступ к основной зоне кормления был возможен только через доильный блок. Такой подход называется "управляемый коровьим транспортом". В качестве альтернативы, амбар может быть организован таким образом, чтобы у коровы всегда был доступ к корму, воде и удобному месту для отдыха, и она была мотивирована посещать систему доения только вкусными кормами, доступными там. Это называется свободным движением коров. Инновационным ядром системы AMS является роботизированный манипулятор в откормочном блоке. Эта роботизированная рука автоматизирует задачи по очистке сосков и доить прикрепление и удаляет последние элементы ручного труда из процесса доения. Тщательно продуманная конструкция роботизированной руки и связанных с ней датчиков и элементов управления позволяет обеспечить надежное функционирование без надзора, так что фермер должен посещать коров только для проверки состояния и только тогда, когда корова не была на дои. Типичная мощность АМС составляет 5070 коров на одну доильную единицу. AMS обычно добивается частоты доения от 2 до 3 раз в день, поэтому один молочный агрегат, обрабатывающий 60 коров и доя каждую корову 3 раза в день, имеет мощность 7,5 коров в час. Такая низкая мощность удобна для более низкой стоимости конструкции роботизированной руки и связанной с ней системы управления, поскольку для каждой коровы доступно окно в несколько минут, и высокая скорость работы не требуется. Устройства AMS были доступны в продаже с начала 1990-х годов и оказались относительно успешными в реализации метода добровольного доения. Большая часть исследований и разработок проводилась в Нидерландах. Наибольшее количество ферм с AMS расположено в Нидерландах и Дании. Новая версия роботов-доиков включает в себя аналогичную систему роботизированных рук, но в сочетании с роторной платформой, улучшая количество коров, которые могут быть обработаны на одну руку робота. В Канаде используется мобильная разновидность роботизированного доения, адаптированная к конфигурации стойлов (станичных сараев). В этой конфигурации AMS движется по центральной части сарая, подходит к коровам сзади, чтобы доить их в их стойлах. Переносная машина для доения - это AMS на колесах. Переносные доильные машины стали популярными благодаря их низкой стоимости установки и способности подходить к животным, которых нельзя отвезти в сарай для доения. Однако они зависят от ручного труда для доения и могут не быть подходящими в качестве единственного метода доения в крупных хозяйствах.

Преимущества

Устранение труда Фермер освобождается от процесса доения и связанного с ним жесткого графика, а труд посвящается надзору за животными, кормлению и т. д. Консистенция доения Процесс доения является постоянным для каждой коровы и каждого посещения, и на него не влияют различные лица, доющие коров. Четыре отдельных чашки для доения удаляются по отдельности, что означает, что пустая четверть не остается прикрепленной, в то время как другие три заканчиваются, что снижает опасность травмы. Новейшие модели автоматических молочников могут изменять частоту пульсации и уровень вакуума в зависимости от потока молока из каждой четверти. Увеличение частоты доения Частота доения может увеличиться до трех раз в день, однако обычно достигается 2,5 раза в день. Это может привести к снижению нагрузки на вымя и увеличению комфорта для коровы, поскольку в среднем сохраняется меньше молока. Более частое доение увеличивает выпуск молока на корову, однако большая часть этого увеличения - вода, а не твердые вещества. Ощущение низкой стрессовой среды Существует мнение, что выборный график доения снижает стресс коров. Управление стадом Использование компьютерного управления позволяет увеличить объем сбора данных. Такие данные позволяют фермеру улучшить управление путем анализа тенденций в стаде, например, реакции производства молока на изменения в кормах. Также можно изучить историю болезни каждой коровы и установить сигналы, предупреждающие фермера о необычных изменениях, указывающих на болезнь или травму. Сбор информации обеспечивает добавленную стоимость для AMS, однако правильная интерпретация и использование такой информации в значительной степени зависит от навыков пользователя или точности компьютерных алгоритмов для создания отчетов о внимании.

Рассмотрение и недостатки

Более высокая начальная стоимость Системы AMS стоят примерно 120 000 евро (190 524 долларов США) за единицу доения по состоянию на 2003 год (при условии, что для свободного помещения в сараях уже имеется свободное пространство). Стоимость оборудования снизилась с 175 000 долларов за первый стенд до 158 000 долларов. Стоимость оборудования снизилась с 10 000 долларов за каюту для двойной шестикомнатной комнаты до 9 000 долларов за каюту для двойной десятикомнатной комнаты с стоимостью 1200 долларов за каюту для доения трубопроводов. Первоначальная стоимость салона была увеличена на 5000 долларов за стойку, чтобы представлять салон с высокой стоимостью. Экономическая выгода от инвестиций в АМС вместо обычной доильной камеры зависит от затрат на строительство, инвестиций в доильную систему и затрат на рабочую силу. Кроме затрат на рабочую силу, необходимо учитывать и наличие рабочей силы. В целом, AMS экономически выгоден для небольших ферм, а крупные молочные заводы обычно могут работать дешевле с помощью доильного салона. Повышение затрат на электроэнергию для работы роботов, но это может быть более чем компенсировано сокращением трудовых ресурсов. Повышенная сложность Хотя сложность оборудования является необходимой частью технологического прогресса, повышенная сложность откормочного агрегата AMS по сравнению с обычными системами увеличивает зависимость от услуг по техническому обслуживанию производителя и, возможно, увеличивает эксплуатационные расходы. Фермер подвергается риску в случае полного отказа системы, полагаясь на оперативную реакцию поставщика услуг. На практике системы AMS оказались надежными, и производители обеспечивают хорошие сети обслуживания. Поскольку все коровки для доения должны посещать AMS добровольно, система требует высокого качества управления. Система также предполагает центральное место для компьютера в повседневной работе. Трудно применять в пастбищных системах, поскольку для оптимального использования АМС-устройства требуется постоянное присутствие животных, АМС лучше всего работает в системах нулевого выпаса, в которых корова находится в помещении в течение большей части периода лактации. Нулевое пастбище подходит для районов (например, Нидерланды), где земля является премиальной, поскольку максимальная площадь может быть использована для производства кормов, которые затем собираются фермером и доставляются животным в амбар. В пастбищных системах коровы пасутся на полях и должны идти до доильного салона. Было обнаружено, что может быть сложно заставить коров выкармливать молоко, если расстояние между пастбищем и доильным помещением слишком велико. Однако сохранение производства на пастбищах было показано, в частности, в проекте AUTOGRASSMILK. В настоящее время ведутся исследовательские проекты на объекте Dexcel в Новой Зеландии, в FutureDairy Сиднейского университета, в биологической станции Kellogg Мичиганского государственного университета и в исследовательском центре Lövsta Livestock Research Center Шведского университета сельскохозяйственных наук, где крупный рогатый скот находится на пастбище и доится AMS. Более низкое качество молока При автоматическом доине увеличивается количество анаэробных споров, температура замерзания, частота нарушения качества молока почти удваивается, что полностью отражает качество молока, вызванное автоматическим доином. Хотя автоматический молочный аппарат очищает молоко коров и проверяет предварительно выжатое молоко, все же существует явление, что зараженное молоко не передается, а сам прибор также не очищается, и молоко не обрабатывается должным образом. Эта ситуация была подтверждена в 2002 году при исследовании почти 98 ферм в Дании с автоматическими системами доения. На общий уровень бактерий в сыром молоке (BMTBC) и соматических клеток (BMSCC) также влияет автоматическое доение. Эти два фактора были изучены при введении автоматической системы доения коров, которые ранее доили обычным способом. BMSCC не значительно увеличивается между периодом до и после установки AMS, но BMTBC значительно увеличивается в течение первых трех месяцев, но затем возвращается к нормальному уровню. Было установлено, что BMSCC значительно улучшается в третий год по сравнению с уровнем до введения. Возможное увеличение стресса у некоторых коров Коров считают социальными животными, и было обнаружено, что из-за доминирования некоторых коров, другие будут вынуждены доить только ноч�...