过程控制工程在牧场中应用探析

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摘要：现代化牧场是指超过一定数量规模，采用大量机械化设备，集中治疗、挤奶、饲喂、繁殖、污粪集中无害化处理的牧场。传统的管理方式给牧场生产带来诸多困扰，使牧场的经济效益不能保持在一个稳定的水平。本文引入全局化思维，将化学工程中的过程控制技术应用于牛只乳房炎监控、繁殖监控、搅拌车故障监控和生乳菌落总数监控领域，以提升牧场管理水平和经济效益。

关键字：牧场；过程控制；应用；提升管理

0引言

过程控制（ProcessControlSystems）的定义：以表征生产过程的参量为被控制量，使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制。这里的“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程，即在生产全过程中，通过各种技术手段，对产品质量、数量等结果进行分析、诊断和监控。挤奶环节是奶牛养殖中非常重要的环节，挤奶过程中的每一个节点都关系着牛奶最终的产量和品质[1]，也关系着泌乳牛只的健康和牧场收益，只要出现微小失误，就会产生直接或间接损失。如挤奶厅停电超过2h，就会延迟挤奶，奶牛会因为应激而减产，甚至会增加牛只乳房炎发病率，也会导致饲喂时间推迟，打乱牧场的整体节奏，造成多方面的损失，从而降低牧场养殖效益。因此，本文在对牛只乳房炎监控、繁殖监控、搅拌车故障监控和生乳菌落总数监控方面运用过程控制，为牧场管理提供参考。

1乳房炎监控

牛只乳房炎是世界性难题，影响因素非常多[2]。各个牧场管理水平不同会影响乳房炎发病率。但在过程控制监测中，泌乳牛只的乳房炎发病率会维持在一个稳定的水平，突然升高或降低都值得分析和判断[3]。如乳房炎发病率通常控制在2%以内，某段时间突然升高到3%～4%，就需要查明原因，主要措施为：（1）查看牛群发病整体分布，确认牛只发病率增长的圈舍；（2）分析乳房炎发病牛只泌乳胎次和泌乳天数，查看是否为年龄较大牛只或泌乳天数较高牛只；（3）分析奶厅设备，检查真空度和收杯流量；（4）检查挤奶设备保养情况和上次设备测试时间；（5）检查奶厅和病牛挤奶厅真空度是否一致，包含病牛挤奶设备保养是否到位；（6）检查人员操作和新挤奶员培训和工作程度；（7）检查待挤区通风和冬季保暖情况，是否有贼风（从牧场建筑缝隙漏出的阴冷且流速较大、风量偏小的风）伤害奶牛乳头的情况；（8）检查牛舍卫生和牛床垫料是否达标；（9）检查奶厅消毒和奶牛乳头消毒状态，并检查病牛挤奶环境卫生和乳头消毒状况；（10）检查牧场饲草料等原料是否合格；（11）检查奶牛乳头药浴液和橡胶内衬更换频次是否合格；（12）确认牧场近期是否有引起牛只应激的事件发生，如停水、停电、人员变动等。

2牛只繁殖监控

牛只繁殖是奶牛养殖中非常重要的环节，根据牧场规模和牛只年龄分布，会达到一定的繁殖率，若某段时间发现繁殖率有所下降，可以通过过程控制分析找到解决方案[4]。主要措施为：（1）首先检查牛只年龄胎次和是否已经配种；（2）检查冻精和配种员操作顺序及相应的操作器材；（3）检查发情检测系统是否正常或蜡笔涂蜡检测是否到位；（4）检查流产牛只是否正常，查明流产原因，如牛只过于肥胖或饲草料中黄曲霉毒素超标；（5）检查牧场消毒等环节是否做到位；（6）检查近期饲料等方面是否有大变动；（7）检查围产群和大育成牛只整体状态（吃、喝、拉、卧）和环境；（8）检查环境中是否有异常声音和气味；（9）检查发情探测项圈完好性和数据维护是否到位。

3牧场搅拌车故障监控

牧场饲喂是奶牛饲养管理关键的一环[5]，传统拖拉机带全混合日粮（TMR）饲喂的模式[6]已非常普遍，饲喂牛只的准确性、准时性、搅拌质量关系着牛只是否高产和有无产量波动。如车辆突然出现故障，会影响牧场的正常饲喂工作，此时可通过过程控制方法查明原因，及时排除故障。主要措施为：（1）区分是拖拉机故障还是搅拌车故障，若是拖拉机故障应首先排除电器类故障还是动力供油故障，电器类故障需要启动马达继电器和其他线路；动力油故障则需要检查电子油泵、动力油过滤系统和各个位置传感器；（2）检查后动力输出变速箱和传感器；（3）如果拖拉机部分正常启动，再检查搅拌车部分，搅拌车首先将料斗中剩余饲料清除（如车厢内有异物卡住绞龙，应清除），检查传动轴及其保险螺栓；（4）检查齿轮箱是否正常。

4生鲜乳中菌落总数监控

牧场最终目的就是将合格的生鲜乳提供给乳品企业，其中菌落总数是非常重要的指标[7]。一般乳品企业要求：细菌数在30万CFU/mL内为合格，10万CFU/mL以内会有奖励。如在正常情况下，牧场生鲜乳菌落总数控制在合格范围内，但某段时间逐步升高或无规律的超标，可通过过程控制方法来排除异常因素[8]。主要措施有：（1）检查清洗水温度是否达到80℃；（2）检查清洗水量是否满足生产需求；（3）检查清洗剂是否按照标准添加；（4）检查牛只乳头擦拭是否符合要求；（5）检查制冷设备是否按照规范迅速使生鲜乳达到目标温度；（6）检查挤奶区域和生鲜乳储存区域卫生及消毒是否合格；（7）检测牛只隐性乳房炎发病情况和体细胞数量；（8）检查清洗用水和环境空气；（9）检查挤奶设备浪涌装置是否运行正常。

5小结

过程控制最早被应用在连续生产的化工领域，随着社会发展进而走向各行各业。采用过程控制方法排除故障或查明原因已经成为常态。分析、解决单一问题不再是未来牧场工作的重点，将化学工程中的过程控制技术应用于牧场养殖的关键环节，提升牧场管理水平，并取得更好的经济、社会效益，是未来发展的方向。

作者:冯海清 曹立坤 孙志轶 单位:天津嘉立荷牧业集团有限公司第十一牧场分公司 宁夏农垦贺兰山奶业有限公司生产技术部