科技化養牛

 
2017/06/07 李國華 | 行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所
賈玉祥 | 行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所     743
 

昔日長輩為激勵晚輩好好讀書,常常告誡:「不讀書就去養牛」。但這句話現今已翻轉為「要養牛就要讀書」,特別是乳牛,因為現代的乳牛飼養技術,已從單靠人力的模式進步到e化、雲端化與智慧養牛科技化的時代了。

 

乳牛產業的挑戰

 

我國目前有527戶酪農,12萬頭乳牛,年產36萬公噸生乳,產值95億元。在高產值的情況下,乳牛場經營也是一資本、勞力、知識及技術密集的農業,全年無休,每日都要餵養、繁殖管理與擠乳。

 

我國乳牛產業正面臨酪農人口老化、第2代接班意願不高、勞動力不足、養牛資訊無法有效整合運用等的瓶頸。同時,近20年來,乳牛場平均規模擴增50%,大規模牛群的管理更需花費人力與時間。例如,需投入更多的勞力於每日兩次的擠乳、牛群餵飼,以及全天候乳牛群的行為、活動量與發情訊號等的觀察。加上國內近70%的酪農仍以紙本記錄牛隻日常的泌乳、營養、繁殖、疾病等資料,無法精準管理牛群,致使乳牛仍面臨乳房炎、繁殖障礙、蹄病3大困擾,無法及早發現及早治癒,造成酪農的重大經濟損失。

 

要解決這困境,必須朝向乳牛群經營規模愈大時,人機愈需協同的牛乳生產運作及電腦資訊化管理,也就是應用現代的資通訊科技來建置智慧型感測系統,建構省工、省時、精準的全方位乳牛生產模式,讓勞力不足與養牛資訊無法有效整合運用的瓶頸迎刃而解,創造更高的生乳品質與國際競爭力。

 

無線射頻辨識系統

 

乳牛的生命周期長,可達7~10年以上,且每一頭牛之間的性能表現差異很大,而性能好壞直接影響酪農的收益。

 

要如何知道哪些乳牛是好牛,哪些是較差的,唯有透過每一頭乳牛的生產紀錄才能精確判定,以用於擇優汰劣的育種。因此,畜主必須長年累月收集每一頭乳牛80種以上的各種性能資料,而其首要條件就是須有準確、方便、快速的身分識別系統,以減少收集個別乳牛性能紀錄時因身分識別所造成的錯誤。因此,無線射頻辨識(radio frequency identification, RFID)的應用已逐漸成為乳牛產業最重要的工具了。

 

2009年,畜產試驗所新竹分所建立了一套被動式RFID電子耳標做為個別牛隻身分識別系統並應用於乳牛群的管理,可以取代人腦的記憶,並精準估算哪一頭牛何時要妊檢、哪一頭牛何時要分娩、哪一頭牛何時要擠乳,進入e化管理牛群。

 

乳牛發情偵測系統

 

乳牛必須經歷配種、懷孕與分娩才能泌乳,因此乳牛的發情觀察牽繫著酪農的營收,也是乳牛場繁殖管理很重要的一環。觀察發情的牛隻數愈多、發情的次數與時間愈多愈正確,便愈能提高受胎率。

 

以往牛隻發情觀察依賴人的肉眼判定,是一項繁瑣且高勞力需求的工作。酪農為了達到高配種率及高懷孕率,必須全年無休地輪班守在牧場觀察牛群發情徵兆的出現,以掌握最佳的配種時間。最容易判定乳牛發情行為的是發情時的駕乘動作,利用無線型牛隻發情偵測器偵測牛隻發情的騎乘狀態,並即時以簡訊通知管理者,讓其掌握哪一頭母牛在發情、發生騎乘狀況的時間,進而決定其配種時間,可以讓管理者很便捷地全天候了解所有發情牛隻的狀況。

 

新竹分所研發的乳牛發情偵測器系統,主要是利用牛隻發情時步伐數會增加與表現出駕乘動作,再依據牛前肢高低位置變化的訊息、步伐數與前肢位移資料相互彙整與統計分析,精準判定出發情閥值。後端電腦立即傳簡訊給酪農,讓酪農不用時時刻刻守候在牛舍現場就能得到牛隻發情的即時訊息與資料。

 

乳牛反芻偵測系統

 

反芻是乳牛飼養措施是否得宜、飼料營養是否平衡、飢餓或飽食、健康或生病,以及牛隻感受舒適或緊迫等的重要行為指標。

 

反芻代表牛隻當時很快樂,一旦每日反芻的次數或時間下降,表示有潛在問題,可列為牛隻異常的早期警訊。例如,當牛隻1日的反芻時間低於400分鐘,就表示可能飼養不當(如芻料和精料比不適、芻料的粗細度比不對)、營養失調(如酮症、第四胃異位)、生理反應(如發情、近分娩)、健康問題(如乳房炎、蹄病)等。畜主面對大量牛群,往往無法及早發現牛群中有反芻異常的牛隻而錯失先機,造成情況惡化與重大經濟損失。

 

要取得每頭牛反芻的數據非常不容易,需耗費相當的人力,且在一段時間內用肉眼觀察與記錄。拜科技之賜,應用電子產品可以偵測牛隻反芻時的聲紋,再經分析處理後可得到個別牛隻的反芻數。目前從國外引進的乳牛反芻偵測系統,包含反芻聲紋感測器,可精準偵測牛隻每天24小時的採食反芻聲音,定時自動傳至電腦的乳牛反芻偵測軟體,以報表或圖表把有異常反芻的牛隻列出。

 

貯乳槽溫度監控系統

 

為生乳品質把關的貯乳槽溫度監控系統雖然出大狀況的機率不高,但一旦出狀況就會立即造成整場生乳的品質下降,甚至不能交乳。乳牛場貯乳槽內的溫度需保持在攝氏3~4度才能貯存生乳,若貯乳槽機器內部的感測元件故障造成溫度異常,機器本身無法立即通知畜主,就可能導致槽內的生乳結冰而造成經濟上的損失。

 

為管理上述風險因子,新竹分所建立了一套貯乳槽溫度監控系統,透過外掛式的溫度感測記錄器,電腦及智慧型裝置能即時取得貯乳槽內溫度。當溫度出現異常狀況時,也能即時把狀況透過手機簡訊、電子郵件發送給工作人員,以維持槽內溫度在最佳狀態,提升生乳保存的品質。

 

機器人擠乳機系統

 

酪農最希望能由機器人代勞的工作就是擠牛乳,不論晴雨、颱風或寒流來襲,每天都需早晚兩次擠乳,不然牛隻乳腺會發炎,造成經濟損失。同時,擠乳工作是所有乳牛場經營管理中最花時間的,約占牧場全部勞動力的25~35%。因此,若能以全自動擠乳系統(機器人擠乳機)替代傳統擠乳方式,對酪農來說是一大福音。

 

擠乳系統的控制感測器與軟體介面必須能取代傳統擠乳人為操作時手、腳、眼與耳的功能,因此機器人擠乳機主要可區分為牛隻辨識系統、乳頭清潔系統、擠乳系統與辨別異常乳設備等,以符合嚴格的牛乳品質標準。另外,機器人擠乳系統的應用成敗與牛群的擠乳意願有很大的關聯。因此在擠乳過程中會搭配自動給料系統,以提高牛群使用擠乳設備的動機與意願。

 

機器人擠乳除了讓酪農不再需要每日定時定點進行擠乳作業外,自動化控制技術也會自動偵測牛隻乳房的健康狀況,因而大幅減少管理牧場的人力需求,也改變了乳牛場的運作模式。我國乳牛產業一如乳業先進國家般正面臨著酪農人口老化、第2代接班意願不高、勞動力不足等瓶頸,加上重視食品安全與動物福祉已是全球的趨勢,乳牛科技與自動化暨資通訊科技的整合應用,已為未來的智慧養牛導引出一條大道。