摘要：目前，国内奶牛养殖牧场大多数为人工管理，在养殖过程中，奶牛由于自身的生理结构，产奶量和周围的生长环境有很大的相关性，养殖场如果不能很准确地控制空气的温湿度，就会使奶牛产生热应激性反应。奶牛热应激可能会降低奶牛单体的奶产量，严重有可能导致奶牛死亡。现在的人工养殖，可以通过改善养殖场的物理环境，通过饲养员自己的实时观察，对奶牛采取处理，但是不能达到精准的效果。本文主要开发一套智能环控系统，从而杜绝温湿度对奶牛的热应激影响，提升单体奶产量。
关键词：大数据；热应激；奶牛；智能
环控根据相关资料表示，奶牛最佳生长环境为日均气温在0～20℃，空气湿度在60%左右，天气晴好。在这样的环境下，奶牛可以将饲料中的营养成份变为乳汁，奶源和奶产量较好。如果气温高于20℃，奶牛产奶量开始下降；如果气温高于35℃，且遇到大风，梅雨季节，就会严重影响到奶牛的正常进食和吸收，奶牛的奶产量至少下降35%。所以，不管是大型养殖场，还是中小散户养殖，要时刻注意天气变化对奶牛产生的热应激影响。随时注意调整奶牛的生活环境，从而保证奶牛产出高品质牛奶，保证国人的饮奶需求。当外界温湿度发生变化后，会对奶牛产生热应激影响，这样会降低奶牛的觅食，影响到奶牛的产奶量。
1热应激对奶牛产奶量的影响
奶牛养殖场一旦发生奶牛热应激反应，会使奶牛繁殖率和产奶量全部降低，从而使养殖场经济效益大量降低。大量实验证明，热应激主要使奶牛觅食量下降，从而导致奶牛产奶量下降。通过研究证实，如果奶牛出现热应激反应，强行给奶牛饲喂平日的等量饲料，奶牛的奶产量依旧会下降。究其原因，是因为热应激导致奶牛维持自生的散热，导致饲喂的需求量降低。
2奶牛的繁殖性能与热应激的关系
实验证明，热应激严重影响奶牛的繁殖力。热应激对奶牛的胚胎有很强的杀伤力。热应激能够改变奶牛的激素水平，对其受孕环境产生影响。通常，热应激对奶牛繁殖性能的影响不易被发现，奶牛产生热应激后，不太愿意活动。在以色列进行的一项研究表明，在预计发情日的前一天和接下来的8天里对奶牛进行冷却处理，结果，它们比对照组的牛表现出更为明显的发情特征。试验还显示受到热应激影响的奶牛的发情时间要比呆在空调房间里的奶牛少5～6h。通常，人工养殖降低奶牛热应激的方法有3种：（1）人为改善奶牛的生存环境；（2）通过医学方法改变奶牛对热的繁殖敏感程度；（3）对奶牛制定科学的营养方案。本文从改善环境方面进行讨论。
2.1搭建遮阳棚
夏季养殖场一般使用遮阳对奶牛进行降温。养殖场中树荫是一种自然遮阳的最有效方式，但是在养殖场大量种树是很不合理的，通常人们使用遮光钢板来给奶牛搭建遮阳棚。遮阳不会降低养殖场的温度，但是可以抵挡太阳光照射对奶浅析基于大数据智能环控系统监测奶牛热应激处理提升单体产量的解决方案张婷（宁夏职业技术学院，宁夏银川750021）摘要：目前，国内奶牛养殖牧场大多数为人工管理，在养殖过程中，奶牛由于自身的生理结构，产奶量和周围的生长环境有很大的相关性，养殖场如果不能很准确地控制空气的温湿度，就会使奶牛产生热应激性反应。奶牛热应激可能会降低奶牛单体的奶产量，严重有可能导致奶牛死亡。现在的人工养殖，可以通过改善养殖场的物理环境，通过饲养员自己的实时观察，对奶牛采取处理，但是不能达到精准的效果。本文主要开发一套智能环控系统，从而杜绝温湿度对奶牛的热应激影响，提升单体奶产量。关键词：大数据；热应激；奶牛；智能环控中图分类号：TP311.13文献标识码：A文章编号：1671-0711（2022）03（下）-0029-02牛产生的热能。在遮阳棚下，可以降低奶牛的直肠温度，改变其呼吸频率，降低乳腺炎的发病率。
2.2在牛舍增加通风
牛舍增加通风，通常表现为为牛舍加装风扇，从而改变牛舍的空气流动性，降低牛舍中的温度。但是对一些高温地区的奶牛场来说，增加风扇根本不够，风扇只能降低牛舍周围2～3℃，对于高温地区来说，影响微乎其微。通常，在空气潮热的环境，风扇比干燥高温的地区更有用。但人工养殖环境下，是将遮阳棚、风扇和喷淋系统一起使用。
2.3增加喷淋系统
通常，人工养殖是在奶牛进入挤奶等待区进行喷淋冷却处理。是使用低压洒水将奶牛淋湿，然后再用风扇将奶牛吹干。但是奶牛每天都要进入挤奶区，至少要用这样的方法冷却2～3次。这套冷却系统必须安装在挤奶区以外的地方，这其实是对养殖场的一种资源的浪费，同时，这套系统价格在30～40万左右，价格昂贵，同时对牛场的电力容量也有要求，从而性价比不高。
2.4蒸发冷却
目前，养殖场一般使用的是蒸发冷却系统，这套系统采用高压喷雾和风扇构成的系统。这套系统，通过大功率风扇给奶牛一个向下旋动的气流，同时将雾化的水喷到气流中，使水滴蒸发，降低空气中的温度美国亚利桑纳州有一项关于使用Korra1Koo1系统（上面已经做过解释）和喷淋风扇系统分别在三个设定的温度范围内进行运转后对奶牛生产性能影响的试验，结果见表1。表1仅仅为增加牛奶产量的效益。奶牛的繁殖力、死亡率、淘汰率等因素，因此，在奶产量的效益上需再乘以2。在只考虑产量时，表中带有括号的数值为负值。从表1中可以看出，当折现率为10%和20%以及在全部3个温度范围内使用并且只估计牛奶产量的情况下，KorralKool系统和喷淋风扇冷却系统都体现出它们的价值效果。随着温度的升高，KorralKoo1系统所产生的回报较高一些。
2.5奶牛喂养过程的冷却
还有一种给奶牛降温的办法，就是在畜栏喂料槽的上方安装喷淋设施，这是目前一种效果很好的措施。据在美国加里佛尼亚进行的一项试验研究报道，在喂料区域的上方安装喷淋系统能够改善牛奶产量和奶牛的繁殖性能。这样可以使奶牛在进食的过程，增加空气的流动，达到降温的效果。但是，在无风的情况下，这种系统会因为空气流动，使水雾远离奶牛，使得牛舍变得很潮湿。如果采用定时装置，可以减少水雾过多的问题。使用这套设备，大概需要一年才能收回成本。但是，人工饲养不仅成本过高，而且没有正确的科学喂养和精细化操作，反而还会带来负面影响，因此需要一套智能化的饲养设备改变现状。综上所述，一些物理方法确实能缓解奶牛的热应激，但是这些方法需要耗费大量的人力物力且不能针对某一头奶牛精准进行热应激处理，大大增加了水资源和投入品的消耗，无形之中增加了养殖成本。先来看图1一组数据。实验组，由智能环控系统控制，存栏377头。对照组1与对照组2，由人工控制，环境设施与实验组相同，存栏分别为277头和460头。智能环控系统每3min独立刷新一次各牛舍THI数据，喷淋及风机组合策略完全根据牛舍THI数值运行，24h内不同的THI区段执行不同的降温策略组合。对于牧场来说，评价一个环控系统不能只看是否节水节电，主要是根据减缓奶牛热应激的程度，能否提升产奶量来判断。根据图1中的奶牛生理指标数据，我们可以直观地看出奶牛的热应激程度有所减缓，反刍时间比对照组高出约60min，采食时间高出约50min，活动量减少约50min，重喘息时间减少约90min，有效地缓解了奶牛的热应激程度，让奶牛更加舒适的度过炎炎夏日。
3智能环控系统智能环控系统
模型利用奶牛的实时行为数据，在牧场生成可操作的、高效的降温策略，理解群体热应激的概念很重要：在这个概念中，重喘气代表了特定群体中表现出热应激行为的奶牛的百分比。研究表明，重喘气奶牛的比例与奶牛直肠温度呈明显的昼夜循迹关系。基于这个概念调整降温策略可以有效避免奶牛体温超过38.6℃。通过监测重喘气，在采食通道和等待区域时的降温干预可以精确调整监测牛的日常压力和牛对降温频率和强度的反应。在开头的数据中，我们可以明显看到奶牛实验组重喘息时间与对照组相比减少约90min，奶牛的热应激程度得到了有效地改善。该系统还可以上传到云端并通过手机端app远程控制降温设备，实时监测群体“喘息趋势”，作为降温效率的实时指示器，同时以大数据和物联网为手段，综合实现畜舍应激系统的远程调控和本地自动化设备控制，并具有微环境控制能力，并可以及时生成和导出组日常热应激报告。该系统不仅用奶牛的感受来自动调控硬件设备，还实现真正的精准喷淋：通过高科技传感器动态监测牛舍温湿度，精准感知奶牛位置，牛来启动，牛去关闭，不浪费一度电，一滴水，源头控水
3.1提高产奶量
通过对比可以发现处于同一泌乳阶段的奶牛，采用智能环控系统的奶牛产奶量高于使用人工控制喷淋的奶牛产奶量。实验牧场的研究表明，该场奶牛平均增产可达2.4公斤/头/日，且泌乳牛单产量在热应激最严重的八月达到建场以来同期最高。
3.2节水省电
相比较于人工开启喷淋和风机，智能环控系统可以自动调控降温策略，精准控制风扇喷淋开启，即节约了人力成本和能源消耗，又降低了环境保护的压力，系统做到了源头控水，构建精准微环境。实验数据表明，安装智能环控系统后牧场省电高达48%，节水高达65%。通过提升奶量、节水节电、粪污减排等方面，我们可以将牧场收益扩大化，万头牧场每年收益可增加1000万。智能环控系统还可提供奶牛活动数据监测、畜舍环境采集、大数据分析、设备物联控制和预警提醒等多达45项服务，真正将牧场装进口袋。利用奶牛的实时行为数据，在牧场生成可操作的、高效的降温策略，融合奶牛身体指数、环境指数、热应激指数，综合形成算法，智能调控风扇和喷淋，形成宏观大环境控制和精准微环境控制，数据收集，实时反馈，为牧场的畜舍环境管理提供智慧解决方案。真正做到减缓奶牛热应激，让奶牛更加舒适。该系统还有配套的手机端app，实现远程监控，随时随地查看牛只喘息、采食、温度、湿度、THI、用水量和用电量相关信息，真正实现全自动化畜舍环境管理。目前，不仅是奶牛养殖，畜舍热应激环境设施的智能化管理也已经进入了一个新的阶段。跟随科技的脚步，选择智能化养殖设备，为奶牛提供一个更舒适的生活环境，为牧场减轻更多的工作量，带来更多的收益，是推动奶牛行业发展的决定性因素。参考文献：[1]蔡翘.Selye应激学说与生理应激[J].生理科学进展,1963,1:1-10.[2]王加平,王建平.减缓奶牛的热应激技术[J].中国乳液,2010,6:40-41.表1奶牛冷却系统的投资净现值流量表采取冷却措施有利可图吗？如果净现值大于零，答案是肯定的！温度范围＞40℃35℃-40℃＜35℃按产量给牛分群高产中产低产高产中产低产高产中产低产日奶产量（kg）＞3838～27＜27＞3838～27＜27＞3838～27＜27
作者：张婷 单位：宁夏职业技术学院
