于燚，李鑫

（阿菲金（中國(guó)）農(nóng)業(yè)科技有限公司，北京 100025）

擠奶設(shè)備終端的使用情況關(guān)系著擠奶工作效率、牛奶質(zhì)量、奶牛福利和牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。相較于人工擠奶，機(jī)械擠奶具有節(jié)省人力、物力，提升牛奶衛(wèi)生水平，降低奶牛乳房損傷等優(yōu)點(diǎn)[1]。自從19世紀(jì)機(jī)械擠奶出現(xiàn)并逐步代替手工擠奶，擠奶設(shè)備終端的發(fā)展主要經(jīng)歷了手動(dòng)套杯機(jī)械擠奶、手動(dòng)套杯電氣控制擠奶、手動(dòng)套杯電子控制擠奶、牛只數(shù)據(jù)輔助擠奶、牛只數(shù)據(jù)智能擠奶、機(jī)器人擠奶（自動(dòng)套杯）六個(gè)階段。機(jī)械擠奶在我國(guó)應(yīng)用較晚，但隨著近年來(lái)奶牛養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)加快，2021年我國(guó)百頭以上規(guī)模奶牛場(chǎng)機(jī)械化擠奶率已達(dá)到100%[2]。擠奶設(shè)備的發(fā)展與牧場(chǎng)息息相關(guān)，了解擠奶設(shè)備終端的發(fā)展方向，選擇合適、高效益的擠奶系統(tǒng)，對(duì)于提升牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約勞動(dòng)力至關(guān)重要。

1 手動(dòng)套杯機(jī)械擠奶——機(jī)械設(shè)備擠奶代替手工擠奶

機(jī)械擠奶始于1824年，距今已近200年[3]。在這近兩個(gè)世紀(jì)里，大部分時(shí)間擠奶機(jī)只有擠奶一個(gè)功能。擠奶機(jī)研究關(guān)注的重點(diǎn)是如何在不影響奶牛生理需求的同時(shí)，更安全地使用機(jī)械代替人工擠奶。該時(shí)期的擠奶機(jī)主要為移動(dòng)式和提桶式，且功能單一，機(jī)械化程度較低，僅以代替手工擠奶為目的，除此之外基本沒(méi)有其他功能（圖1）。

圖1 移動(dòng)式擠奶機(jī)

2 手動(dòng)套杯電氣控制擠奶——電氣化設(shè)備代替純機(jī)械設(shè)備

進(jìn)入20世紀(jì)70年代，電子化工業(yè)時(shí)代來(lái)臨。電子脈動(dòng)器和電控閥門(mén)在擠奶設(shè)備上開(kāi)始應(yīng)用，通過(guò)電子設(shè)備控制擠奶中的脈動(dòng)和真空，簡(jiǎn)單的電氣化擠奶終端控制器也應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)提高了設(shè)備的可靠性，同時(shí)降低了擠奶工勞動(dòng)強(qiáng)度。

此時(shí)擠奶脈動(dòng)由最初的氣脈動(dòng)（機(jī)械脈動(dòng)）發(fā)展到電子脈動(dòng)。最初的擠奶終端控制是從擠奶脈動(dòng)控制開(kāi)始。與氣脈動(dòng)無(wú)法調(diào)節(jié)脈動(dòng)參數(shù)不同，電子脈動(dòng)器的脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)比率可以通過(guò)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而不受真空度以及氣脈動(dòng)機(jī)械磨損和疲勞程度的影響。這使得整個(gè)擠奶過(guò)程可以保持一個(gè)較為穩(wěn)定的脈動(dòng)節(jié)拍，與氣脈動(dòng)相比，電子脈動(dòng)的脈動(dòng)頻率和比率可以根據(jù)不同牧場(chǎng)的牛只情況進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)，使得擠奶項(xiàng)和按摩項(xiàng)控制在一個(gè)合理的比率范圍，對(duì)奶牛乳頭的保護(hù)程度大幅度提升。

此階段終端控制也從沒(méi)有控制開(kāi)始形成最簡(jiǎn)單的電氣化手動(dòng)擠奶終端控制器。安裝在擠奶杯組管路上的電控閥門(mén)可以根據(jù)電子信號(hào)打開(kāi)或關(guān)閉管路真空，實(shí)現(xiàn)對(duì)擠奶管路的電子控制。

操作流程如下：將脈動(dòng)和真空這兩個(gè)功能的控制進(jìn)行集成并通過(guò)外部執(zhí)行按鈕進(jìn)行操作，按下按鍵接通電路，打開(kāi)電脈動(dòng)發(fā)生器，接通奶杯組真空管路，開(kāi)始擠奶；再次按下按鍵釋放電路，關(guān)閉電子脈動(dòng)發(fā)生器，關(guān)閉奶杯組真空，擠奶結(jié)束。

在這個(gè)時(shí)期，由于相對(duì)復(fù)雜的電子脈動(dòng)控制是由電子脈動(dòng)發(fā)生器集中控制的，初級(jí)的擠奶終端控制器結(jié)構(gòu)和功能都較為簡(jiǎn)單，內(nèi)部不需要I/O控制，只是控制簡(jiǎn)單電路，因此并沒(méi)有過(guò)多的電子元件。執(zhí)行單元和顯示單元也較簡(jiǎn)單，僅一個(gè)按鈕和1～2個(gè)狀態(tài)指示燈。

3 手動(dòng)套杯電子控制擠奶

3.1 流水線工業(yè)化擠奶：從手工脫杯到自動(dòng)脫杯

此階段自動(dòng)脫杯功能的實(shí)現(xiàn)歸功于流量傳感器的使用。20世紀(jì)80年代起，隨著牧場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，擠奶方式逐步升級(jí)為奶廳式擠奶。主要的擠奶廳形式有并列式、魚(yú)骨式、轉(zhuǎn)盤(pán)式[4]。規(guī)模化牧場(chǎng)對(duì)擠奶功能提出了新的要求，在擠奶終端功能上加入了流量傳感器。早期的流量傳感器雖然還不足以對(duì)牛奶產(chǎn)量進(jìn)行比較準(zhǔn)確地電子計(jì)量，但是卻幫助擠奶終端控制實(shí)現(xiàn)了一個(gè)延續(xù)至今的重要功能，即自動(dòng)脫杯。

此階段的自動(dòng)脫杯是根據(jù)流量傳感器設(shè)定的閾值，當(dāng)判斷擠奶流速低于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)可以自動(dòng)切斷擠奶管路真空，并通過(guò)外部輔助設(shè)備自動(dòng)收回?cái)D奶杯組而結(jié)束擠奶操作。擠奶工只需要在擠奶開(kāi)始階段給奶牛佩戴好擠奶杯組，而無(wú)需花更多的精力和時(shí)間關(guān)注整個(gè)擠奶過(guò)程，也無(wú)需手動(dòng)停止擠奶操作。這樣可避免人工脫杯時(shí)間不準(zhǔn)確導(dǎo)致過(guò)早或過(guò)晚結(jié)束擠奶，自動(dòng)脫杯既能大幅度提升擠奶效率，又能對(duì)擠奶流程進(jìn)行更精準(zhǔn)地控制，同時(shí)通過(guò)擠奶終端控制正確的擠奶結(jié)束時(shí)間，避免了奶牛因擠奶不凈和過(guò)擠造成的乳房健康問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，根據(jù)擠奶流速控制自動(dòng)脫杯的功能使擠奶操作正式邁入了工業(yè)化時(shí)代，使牧場(chǎng)在牛奶生產(chǎn)和動(dòng)物福利方面前進(jìn)了一大步。

3.2 電氣化數(shù)據(jù)擠奶：從手工計(jì)量到電子計(jì)量

隨后幾年，擠奶機(jī)逐步進(jìn)入工業(yè)化，發(fā)展速度越來(lái)越快。隨著微型電路控制芯片的普及和電子傳感器的應(yīng)用，擠奶終端功能得到了快速發(fā)展。通過(guò)各類(lèi)傳感器在擠奶設(shè)備上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的電子計(jì)量后，產(chǎn)量數(shù)據(jù)結(jié)合時(shí)間與擠奶的脈動(dòng)控制，為電氣化擠奶操作提供了更多的擠奶流程內(nèi)部數(shù)據(jù)支持。這種數(shù)據(jù)支持可以在擠奶過(guò)程中實(shí)時(shí)地采集、分析擠奶相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)控制器內(nèi)部的設(shè)定程序立刻進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)處理結(jié)果直接調(diào)整相關(guān)的擠奶參數(shù)。使擠奶操作的對(duì)象——奶牛與擠奶操作的過(guò)程和方式更加緊密地聯(lián)系在一起。具體應(yīng)用功能主要有以下幾點(diǎn)：

（1）刺激按摩：是指在擠奶開(kāi)始階段，以高速的脈動(dòng)頻率刺激奶牛乳房，使奶牛快速產(chǎn)生泌乳反射的一種輔助擠奶功能。

（2）擠奶初期低比率脈動(dòng)控制（仿生控制）：是指在擠奶開(kāi)始階段以低脈動(dòng)比率擠奶，當(dāng)出奶量達(dá)到設(shè)定值時(shí)再自動(dòng)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)設(shè)定的脈動(dòng)比率擠奶。這樣可以在擠奶初始階段給奶牛一段適應(yīng)時(shí)間，減少奶牛應(yīng)激。

（3）流速控制脈動(dòng)：是指擠奶時(shí)根據(jù)出奶流速來(lái)調(diào)整脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)比率。

隨著擠奶終端控制程序的不斷完善和擴(kuò)展，21世紀(jì)初期，擠奶終端已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)擠奶過(guò)程準(zhǔn)確且精細(xì)的控制。規(guī)?；翀?chǎng)的擠奶操作也實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化。這些功能不僅極大地提高了生產(chǎn)效率，保證了牛奶質(zhì)量，也進(jìn)一步推動(dòng)了擠奶流程的優(yōu)化，改善了擠奶對(duì)奶牛乳房健康的影響。

為了達(dá)到精準(zhǔn)擠奶的效果，需要相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)牧場(chǎng)整體牛只產(chǎn)奶情況設(shè)定好相關(guān)的擠奶參數(shù)。擠奶工僅需要在擠奶初期進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)擠（前藥浴和頭三把奶）和套杯操作，之后的擠奶過(guò)程均由擠奶終端控制器自動(dòng)完成。這樣的操作模式不僅減少了擠奶工的工作強(qiáng)度，也減少了整個(gè)擠奶過(guò)程中的人為參與度，降低了人為因素對(duì)擠奶過(guò)程的影響，使擠奶操作類(lèi)似于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化流水線的操作。在擠奶參數(shù)設(shè)置合理的情況下，該方式對(duì)于牧場(chǎng)中大多數(shù)奶牛的擠奶都是高效且健康的。但針對(duì)一些有個(gè)體差異的奶牛，例如高產(chǎn)、低產(chǎn)以及泌乳反射偏慢的奶牛，則有些難度。另外，擠奶參數(shù)的設(shè)定也需要根據(jù)牧場(chǎng)奶牛的實(shí)際狀況進(jìn)行調(diào)整。參數(shù)調(diào)整的工作不僅需要牛群產(chǎn)奶的相關(guān)數(shù)據(jù)，也需要相關(guān)人員專(zhuān)業(yè)的技術(shù)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。如果參數(shù)設(shè)置不合理，將會(huì)對(duì)整個(gè)牧場(chǎng)的牛奶生產(chǎn)和奶牛乳房健康產(chǎn)生影響[5]。

該階段隨著擠奶終端功能的不斷增加，擠奶終端控制器本身也變得越來(lái)越復(fù)雜。為了顯示牛奶產(chǎn)量等參數(shù)和狀態(tài)信息，增加了數(shù)碼顯示屏；為了滿足擠奶終端控制器各種功能的設(shè)定，增加了數(shù)字輸入鍵盤(pán)；為了方便操作，增加了不同的功能鍵（擠奶、清洗、手動(dòng)脫杯等）。至此，擠奶終端控制器已經(jīng)成為了現(xiàn)代化奶廳不可或缺的設(shè)備（圖2）。

圖2 阿菲金擠奶終端控制面板

4 牛只數(shù)據(jù)輔助擠奶——人機(jī)互動(dòng)，精細(xì)化擠奶和計(jì)算機(jī)化管理

雖然電氣化擠奶終端控制器已經(jīng)具備了相當(dāng)?shù)淖詣?dòng)控制功能，但由于還處于單機(jī)狀態(tài)，所有的控制及程序設(shè)定都是在擠奶終端上獨(dú)立操作的。

隨著擠奶設(shè)備進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，牧場(chǎng)管理軟件的應(yīng)用越來(lái)越普及（圖3）。作為牧場(chǎng)管理軟件功能的延伸，擠奶終端的功能也越來(lái)越多，逐漸由單一的擠奶功能擴(kuò)展開(kāi)來(lái)，增加了擠奶終端與奶廳相關(guān)設(shè)備的聯(lián)控聯(lián)動(dòng)功能、人機(jī)交互的數(shù)據(jù)終端顯示/報(bào)警功能和電腦軟件的數(shù)據(jù)輸入功能等。

圖3 牧場(chǎng)管理軟件

擠奶終端與其他硬件的聯(lián)控聯(lián)動(dòng)是通過(guò)奶廳管理軟件（模塊）實(shí)現(xiàn)的。而擠奶終端與奶牛的數(shù)據(jù)交互是通過(guò)牧場(chǎng)管理軟件（模塊）聯(lián)結(jié)的。

4.1 擠奶終端與奶廳相關(guān)設(shè)備的聯(lián)控聯(lián)動(dòng)功能，輔助擠奶功能的擴(kuò)展

當(dāng)擠奶終端控制器與奶廳管理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)通后，擠奶終端就可以和奶廳中的其他硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和聯(lián)控聯(lián)動(dòng)。例如：擠奶控制單元與識(shí)別系統(tǒng)聯(lián)控聯(lián)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)在位牛號(hào)識(shí)別，準(zhǔn)確獲取不同擠奶位奶牛的身份數(shù)據(jù)；與并列/魚(yú)骨臺(tái)架的聯(lián)控聯(lián)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)奶廳分區(qū)/分組、脫杯后自動(dòng)落杯、擠奶前一鍵全組提杯、延時(shí)接通真空等操作；與轉(zhuǎn)盤(pán)臺(tái)架的聯(lián)控聯(lián)動(dòng)的功能更多，包括脫杯后自動(dòng)落杯、套杯前自動(dòng)提杯、自動(dòng)接通真空/脈動(dòng)、阻退門(mén)自動(dòng)控制（多信號(hào)）、自動(dòng)藥浴控制、反沖洗等。

4.2 人機(jī)交互的數(shù)據(jù)終端顯示/報(bào)警功能和軟件的數(shù)據(jù)輸入功能，提供牛只數(shù)據(jù)輔助信息

在奶牛管理和牛奶生產(chǎn)的數(shù)據(jù)方面，之前的擠奶終端控制器處理的數(shù)據(jù)只有奶量、流速、脈動(dòng)等擠奶數(shù)據(jù)。隨著現(xiàn)代化牧場(chǎng)對(duì)效益和管理水平要求的不斷提升，對(duì)奶牛的精細(xì)化飼養(yǎng)和生產(chǎn)潛力的挖掘逐漸得到重視。飼養(yǎng)、繁殖、疾病、擠奶等數(shù)據(jù)越來(lái)越多地被綜合應(yīng)用到奶牛管理和牛奶生產(chǎn)上。擠奶廳作為牧場(chǎng)牛奶生產(chǎn)的主要場(chǎng)所，各類(lèi)數(shù)據(jù)在這里進(jìn)行傳遞和聯(lián)系。

擠奶終端控制器通過(guò)識(shí)別系統(tǒng)獲取的奶牛身份信息將擠奶終端與奶牛建立起聯(lián)系。在這個(gè)基礎(chǔ)上，通過(guò)擠奶終端與管理軟件之間的數(shù)據(jù)通訊，操作人員既可以在擠奶終端查看所對(duì)應(yīng)奶牛的各類(lèi)擠奶/生產(chǎn)數(shù)據(jù)，也可以在操作面板對(duì)奶牛進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)管理。例如，查看相關(guān)奶牛的擠奶數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前/預(yù)期電導(dǎo)率、當(dāng)前/預(yù)期牛奶產(chǎn)量、組別、當(dāng)前/平均擠奶流速、擠奶時(shí)間等；查看相關(guān)奶牛的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括發(fā)情天數(shù)、泌乳天數(shù)、輸精天數(shù)、產(chǎn)犢日期等；提示相關(guān)奶牛的警報(bào)數(shù)據(jù)，包括電導(dǎo)率過(guò)高、產(chǎn)量低于預(yù)期、乳房炎預(yù)警、瞎乳頭及對(duì)應(yīng)位置、干奶牛、初乳牛以及抗生素牛等特殊情況。

通過(guò)這些數(shù)據(jù)，操作人員可以有針對(duì)性地在第一時(shí)間對(duì)相應(yīng)的奶牛進(jìn)行處置，并通過(guò)擠奶終端控制器將相關(guān)事件以代碼方式記錄到管理軟件數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)應(yīng)奶牛。例如干奶、抗生素治療、分群或其他自行設(shè)定的各種操作。

4.3 擠奶點(diǎn)與在線乳成分分析儀聯(lián)控聯(lián)動(dòng)，執(zhí)行更多監(jiān)測(cè)功能

乳成分分析儀的品牌雜多，但在線型產(chǎn)品較少，阿菲金公司在此領(lǐng)域積極探索，研發(fā)出一款優(yōu)質(zhì)實(shí)用產(chǎn)品——“魔盒”（圖4）。該產(chǎn)品在擠奶過(guò)程中可實(shí)時(shí)檢測(cè)牛奶中的乳脂、乳蛋白、乳糖等乳成分?？梢园凑彰總€(gè)計(jì)量單位（200g）將牛奶根據(jù)乳成分高低等級(jí)分離收集，并在檢測(cè)到血乳時(shí)自動(dòng)停止擠奶操作。

圖4 阿菲金在線乳成分分析儀-魔盒

牛只數(shù)據(jù)輔助擠奶使得奶廳不再僅僅是擠奶操作場(chǎng)所，而是成為牧場(chǎng)綜合管理的中心。這種通過(guò)牛只數(shù)據(jù)輔助擠奶的操作方式為奶牛的精細(xì)化管理和差異化擠奶提供了技術(shù)平臺(tái)。但最終的執(zhí)行步驟仍需要操作人員通過(guò)人機(jī)互動(dòng)的數(shù)據(jù)交流依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作。這些操作所需要的技能、知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)超出了普通擠奶工的水平，獸醫(yī)、配種、飼喂以及牧場(chǎng)管理人員都需要參與其中。

牛只數(shù)據(jù)輔助擠奶功能適用于對(duì)擠奶精細(xì)化要求較高的牧場(chǎng)。擠奶終端的數(shù)據(jù)輔助功能是否能夠發(fā)揮出實(shí)際作用，還與牧場(chǎng)的規(guī)模、管理以及運(yùn)營(yíng)模式有很大關(guān)系。在歐洲占據(jù)主導(dǎo)地位的家庭式中小型牧場(chǎng)，由于管理水平和人員素質(zhì)較高，對(duì)牧場(chǎng)的精細(xì)化管理及對(duì)個(gè)體奶牛生產(chǎn)潛力的挖掘有較大的需求，同時(shí)牧場(chǎng)操作人員身兼數(shù)職，具備不同工種的各項(xiàng)基本技能，其牛群規(guī)模程度也使得牧場(chǎng)管理人員在擠奶過(guò)程中能有精力與時(shí)間對(duì)奶牛數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、輸入和管理。因此擠奶終端的數(shù)據(jù)管理功能能夠得到較好地應(yīng)用。在全世界奶牛單產(chǎn)最高的以色列，奶廳管理人員對(duì)在擠奶過(guò)程中進(jìn)行人機(jī)交互的數(shù)據(jù)檢查和調(diào)整操作更是習(xí)以為常。

規(guī)?；翀?chǎng)在發(fā)展初期，由于人員和設(shè)備所限，精細(xì)化擠奶需求不強(qiáng)烈。在注重規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)化的北美大型牧場(chǎng)和注重成本控制的澳大利亞與新西蘭放牧型牧場(chǎng)，這種相對(duì)復(fù)雜操作的擠奶終端功能并沒(méi)有發(fā)揮重要的作用。牧場(chǎng)的管理者更喜歡通過(guò)規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化以及較高的淘汰率來(lái)提高牧場(chǎng)的生產(chǎn)效率。即使是在使用這些擠奶終端數(shù)據(jù)信息的牧場(chǎng)，由于牛群的規(guī)模巨大，奶廳的流水操作速度較快，給予相關(guān)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)和處理的時(shí)間也非常緊張，很難做到針對(duì)每頭牛的精細(xì)化管理和擠奶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)273個(gè)擠奶機(jī)型號(hào)中只有15個(gè)有管理軟件，只占統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的5%。在智能化管理方面，我國(guó)奶牛養(yǎng)殖還處于初級(jí)階段[6]。

5 牛只數(shù)據(jù)智能擠奶——智能化人工擠奶

隨著奶牛養(yǎng)殖水平不斷提升，設(shè)備智能化水平逐步提升，全球規(guī)?；翀?chǎng)對(duì)精細(xì)化擠奶的需求越來(lái)越高。隨著人們對(duì)擠奶過(guò)程的不斷深入探索，以及新型傳感器的應(yīng)用和軟件算法能力的幾何級(jí)增長(zhǎng)，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)分析每頭牛最適合的擠奶操作并執(zhí)行的擠奶方式已經(jīng)在一些國(guó)際領(lǐng)先的擠奶數(shù)據(jù)化系統(tǒng)供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)分為以下3個(gè)步驟：

5.1 生成代碼：在牧場(chǎng)/奶牛管理軟件中設(shè)置篩選條件，為牛只自動(dòng)生成相關(guān)代碼

以阿菲金牧場(chǎng)生產(chǎn)管理系統(tǒng)AfiFarm為例，其可以根據(jù)管理者的要求自動(dòng)分析和篩選數(shù)據(jù)。技術(shù)人員只需設(shè)定相關(guān)的篩選條件，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為滿足條件的奶牛生成相關(guān)代碼，并且可以在每次擠奶前動(dòng)態(tài)刷新，保證每次擠奶都以最新的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和代碼匹配。

5.2 代碼綁定：通過(guò)代碼綁定實(shí)現(xiàn)差異化擠奶功能

此步主要是將根據(jù)條件篩選出的不同代碼與對(duì)應(yīng)的擠奶功能進(jìn)行綁定并設(shè)置不同等級(jí)的參數(shù)。主要的差異化擠奶功能有：

①差異化自動(dòng)脫杯控制：可以根據(jù)不同代碼設(shè)定不同的脫杯條件。如：設(shè)定不同的首次套杯最短擠奶時(shí)間、不同的脫杯流速、是否啟動(dòng)快速脫杯流程等。②差異化脈動(dòng)控制：可設(shè)置不同的脈動(dòng)頻率和脈動(dòng)比率。③差異化刺激按摩控制：可通過(guò)設(shè)定代碼啟動(dòng)刺激按摩功能，并設(shè)定不同的刺激按摩時(shí)間、按摩頻率、按摩比率。④差異化擠奶鎖定控制：可設(shè)置不同的基礎(chǔ)擠奶鎖定等級(jí)，分為不能擠奶操作、兩次確認(rèn)啟動(dòng)擠奶功能和正常擠奶功能三種。⑤差異化報(bào)警：可設(shè)置不同的報(bào)警狀態(tài)，有警報(bào)燈閃爍、產(chǎn)量數(shù)字閃爍、牛號(hào)閃爍和報(bào)警信息閃爍等。⑥血乳自動(dòng)脫杯控制：可通過(guò)設(shè)定代碼啟動(dòng)血乳自動(dòng)脫杯控制，并設(shè)定不同等級(jí)的血含量脫杯值。

5.3 代碼執(zhí)行：奶牛進(jìn)入奶廳擠奶，被識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別后根據(jù)所匹配的代碼進(jìn)行差異化擠奶

當(dāng)被貼上代碼“標(biāo)簽”的奶牛進(jìn)入奶廳擠奶時(shí)，識(shí)別系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別奶牛ID。管理軟件則會(huì)同步獲取該奶牛ID匹配的代碼。如果發(fā)現(xiàn)有與特殊擠奶控制綁定的代碼，則奶廳管理軟件會(huì)啟動(dòng)與該代碼綁定的特殊擠奶控制以取代預(yù)設(shè)的通用擠奶控制，為該奶牛實(shí)現(xiàn)定制化的個(gè)性擠奶控制流程。

在這個(gè)過(guò)程中，以阿菲金數(shù)字奶廳為例，代碼的篩選與生成通過(guò)牧場(chǎng)生產(chǎn)管理軟件AfiFarm中完成；代碼與差異化擠奶功能的綁定通過(guò)奶廳管理軟件AfiControl中完成；最后執(zhí)行的過(guò)程需要在牧場(chǎng)生產(chǎn)管理軟件AfiFarm中完成。數(shù)據(jù)在AfiFarm、AfiControl軟件和奶廳數(shù)字化硬件設(shè)備MPC之間完成一個(gè)閉環(huán)。所以，最佳的現(xiàn)代化牧場(chǎng)配置，牛群管理、奶廳管理和設(shè)備管理應(yīng)是一套有機(jī)整體系統(tǒng)，不能相互脫離。否則很多功能無(wú)法按初始設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，功能交互、功能連接缺失，數(shù)字化無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)。

智能擠奶和數(shù)據(jù)輔助擠奶階段相比，前者更為依賴(lài)設(shè)備完成擠奶，后者更依賴(lài)人員。智能擠奶有多種應(yīng)用場(chǎng)景，其一是外部啟動(dòng)控制單元，智能擠奶功能使人員操作簡(jiǎn)化。與數(shù)據(jù)輔助擠奶階段相比，本階段擠奶終端控制器在內(nèi)部程序的復(fù)雜度、數(shù)據(jù)傳輸以及計(jì)算能力上進(jìn)行了大幅提升以應(yīng)對(duì)更為龐大的數(shù)據(jù)處理需要，功能上并沒(méi)有發(fā)生太大變化。但是在操作上，由于絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)處理都由系統(tǒng)自動(dòng)完成，不再需要過(guò)多的人機(jī)互動(dòng)，相應(yīng)地顯示和輸入功能都基本失去了實(shí)際意義。為了便于操作和提升擠奶終端控制器的工作環(huán)境，可以將一個(gè)外部啟動(dòng)控制單元連接在擠奶終端控制器上，用于最基本的啟動(dòng)、停止等擠奶操作。而將實(shí)際的擠奶控制器安裝在包廂或設(shè)備坑道中，以延長(zhǎng)使用壽命。

智能擠奶應(yīng)用場(chǎng)景還有奶廳終端控制器，即用一個(gè)界面對(duì)一套轉(zhuǎn)臺(tái)所有擠奶點(diǎn)進(jìn)行控制。當(dāng)存在人工查看擠奶終端數(shù)據(jù)和進(jìn)行操作的需求時(shí)，可以通過(guò)安裝一臺(tái)奶廳終端控制器來(lái)顯示所有擠奶終端的擠奶狀態(tài)和查看詳細(xì)數(shù)據(jù)，也可以在終端控制器上對(duì)每頭牛進(jìn)行簡(jiǎn)單管理和數(shù)據(jù)操作（圖5）。

圖5 阿菲金轉(zhuǎn)臺(tái)終端控制器

6 機(jī)器人擠奶——智能化自動(dòng)擠奶，機(jī)械臂套杯

在智能化人工擠奶的基礎(chǔ)上，機(jī)器人擠奶將機(jī)械臂和乳房掃描識(shí)別系統(tǒng)引入了擠奶機(jī)。全自動(dòng)擠奶機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作奶牛自愿擠奶，達(dá)到保證奶牛健康、有效控制牛奶品質(zhì)、提高產(chǎn)奶量和大幅度節(jié)省勞動(dòng)力的目標(biāo)[7]。

機(jī)器人擠奶經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家的奶業(yè)生產(chǎn)中投入使用[8]，主要分布在歐美一些中小型牧場(chǎng)。這些地區(qū)的特點(diǎn)是牧場(chǎng)規(guī)模小、人工費(fèi)用昂貴。現(xiàn)階段的機(jī)器人擠奶在解放了人員的同時(shí)也伴隨著擠奶效率受限的難題。當(dāng)前一臺(tái)擠奶機(jī)器人匹配70～90頭擠奶牛，以一個(gè)400頭擠奶牛的牧場(chǎng)為例，需要配置5臺(tái)機(jī)器人擠奶機(jī)，投資額較高，這在一定程度上限制了機(jī)器人目前在中國(guó)牧場(chǎng)大范圍的使用。尤其是中國(guó)更多的新建牧場(chǎng)向著規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，是否用機(jī)器人擠奶設(shè)備大部分代替現(xiàn)有的擠奶流程，對(duì)于牧場(chǎng)管理者來(lái)說(shuō)是需要慎重考慮的問(wèn)題。但是隨著AI技術(shù)的普及以及不斷攀升的用工成本，相信在不久的將來(lái)部分中小型牧場(chǎng)會(huì)更樂(lè)于嘗試機(jī)器人擠奶設(shè)備。

當(dāng)擠奶終端發(fā)展到全智能自動(dòng)化機(jī)器人擠奶階段時(shí)，由于擠奶操作人員已經(jīng)不再是其中的一個(gè)組成因素了，因此無(wú)法再?gòu)娜伺c設(shè)備的交互層面來(lái)界定擠奶終端的功能。所以，擠奶終端未來(lái)的功能可以是“全功能”（對(duì)于設(shè)備），或者是“無(wú)功能”（對(duì)于人）。

7 結(jié)語(yǔ)

擠奶設(shè)備終端的發(fā)展主要經(jīng)歷了手動(dòng)套杯機(jī)械擠奶、手動(dòng)套杯電氣控制擠奶、手動(dòng)套杯電子控制擠奶、牛只數(shù)據(jù)輔助擠奶、牛只數(shù)據(jù)智能擠奶、機(jī)器人擠奶（自動(dòng)套杯）六個(gè)階段，從擠奶機(jī)發(fā)展的不同階段所對(duì)應(yīng)的擠奶終端功能來(lái)看，基本上與所有的智能化系統(tǒng)功能發(fā)展類(lèi)似。對(duì)于操作人員，需要經(jīng)歷由“簡(jiǎn)單-復(fù)雜-簡(jiǎn)化-無(wú)人”的過(guò)程。對(duì)人和設(shè)備的能力要求在不同的階段相輔相成，有時(shí)是此消彼長(zhǎng)。而對(duì)于設(shè)備而言，一直是向著更復(fù)雜、更數(shù)字和更智能的方向發(fā)展。