奶牛饲喂自动机电控制系统的设计与试验 - Ingenta Connect.PDF

第 33 卷 第 7 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.7 2017 年 4 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2017 157 ·农业信息与电气技术· 奶牛饲喂自动机电控制系统的设计与试验 1 2 1 1 1 熊本海 ，蒋林树 ，杨 亮 ，王 坤 ，潘晓花 （1. 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京 100193 ； 2. 北京农学院，奶牛营养学北京市重点实验室，北京 102206 ） 摘 要：为开展奶牛精准饲喂及采食行为学研究，设计了一种集自动识别、饲喂、数据自动采集、数据分析与处理于一 体的奶牛饲喂自动机电控制系统。该系统包括机械装置、电子识别系统、料槽称质量系统、中央控制系统、现场数据存 贮及远程数据提取与分析系统等几部分。其中，机械装置包括料斗、支撑座、栏杆和阻挡单元等；电子识别系统包括阅 读天线及料门启闭的气动装置；料槽称质量系统除支撑座外，还有嵌入的质量传感器及线路；中央控制系统包括微处理 器、看门狗复位电路、读卡器电路、称质量数据采集电路、数据通信电路、数据收发器电路及外围驱动与稳压电路等。 现场数据存贮电路接受来自各个饲喂系统的中央控制系统发送的采食行为数据，其主板结构与中央控制系统基本一致， 预设可存贮记录数为 14 000 条，且采用堆栈数据存贮模式。远程 PC 端数据提取与分析系统实时管理采食行为数据，并 提供多功能的数据挖掘分析。系统测试结果表明，对牛只低频 RFID （134 kHz）电子耳标的识读率为 100%，料及槽的计 量范围为 0.01～200 kg ，最低称量精度 10 g, 实际称量相对误差≤0.15%，同时满足奶牛对最大采食量及精准饲喂对计量 的需求。系统的采食行为试验表明，奶牛的日均采食次数、采食时间及采食量等采食行为均差异显著（P0.05 ），符合奶 牛的采食行为特点。具体地，奶牛日均采食次数 10～13 次，日均采食时间 5.38 h，而奶牛个体实际采食量与NRC(National Research Council)模型预测的采食量有−4.76%～7.83%的偏差，可能是由各种内外部因素及NRC 模型的普适度造成的，有待 进一步研究。总之，该系统能较好地实现奶牛个体的精细化饲喂，为研究奶牛的采食行为特点提供了在线、智能化的自动 数据采集与分析平台。 关键词：设计；控制系统；自动检测；奶牛；精准饲喂；采食行为；数据分析 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.020 中图分类号：S83, S24 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-07-0157-07 熊本海，蒋林树，杨 亮，王 坤，潘晓花. 奶牛饲喂自动机电控制系统的设计与试验[J]. 农业工程学报，2017，33(7)： 157－163. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.020 Xiong Benhai, Jiang Linshu, Yang Liang, Wang Kun, Pan Xi