Автоматические системы кормления на молочных фермах КРС

ginekologicheskih zabolevanij u korov v usloviyah privyaznogo soderzhaniya / A.A. Stekol'nikov, M.A. Ladanova, V.A. Tolkachyov, S.M. Kolomijcev // Veterinariya. 2017. № 7. S. 8-11.

2. Rasprostranenie zabolevanij kopytec u sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh / G.T. Mamitov, A.A. Stekol'nikov, V.A. Tolkachyov, S.M. Kolomijcev, Ladanova M.A. // Voprosy normativno-pravovogo regulirovaniya v veterinarii. 2017. № 4. S. 76-77.

3. Stekol'nikov A.A., Semenov B.S. Osnovnye napravleniya v profilaktike hirurgicheskoj patologii v molochnom skotovodstve // Veterinariya sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh. 2017. № 5-6. S. 22-28.

4. Simonov Yu.I., Simonova L.N., Chernenok V.V. Acidoz - prichina laminitov // Intensivnost' i konkurentosposobnost' otraslej zhivotnovodstva: materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchennoj 75-letiyu so dnya rozhdeniya i 50-letiyu trudovoj deyatel'nosti Zasluzhennogo deyatelya nauki RF, Zasluzhennogo uchenogo Bryanskoj oblasti, Pochetnogo professora Bryanskogo GAU, doktora sel'skohozyajstvennyh nauk, professora Gamko Leonida Nikiforovicha. Kokino. 2016. S. 267-270.

5. Simonov Yu.I., Simonova L.N., Koncevaya S.YU. Gistologicheskie pokazateli gnojno-nekroticheskih porazhenij kopytec u korov // Voprosy normativno-pravovogo regulirovaniya v veterinarii. 2014. № 2. S. 130-132.

6. Simonov Yu.I., Simonova L.N. Osobennosti porazheniya kopytec u korov v zimnij period // Aktual'nye problemy veterinarii i intensivnogo zhivotnovodstva: sbornik nauchnyh trudov. Fakul'tet veterinarnoj mediciny i biotekhnologii. Bryansk. 2013. S. 53-57.

7. Simonov Yu.I., Simonova L.N., Koncevaya S.Yu. Kprobleme pokazateli gnojno - nekroticheskih porazhenij kopytec u krupnogo rogatogo skota, Agrokonsul'tant, 2013. №6 (2013). S. 43-49.

8. Simptomologiya vnutrennih boleznej zhivotnyh / V.V. Chernenok, L.N. Simonova, YU.I. Simonov, Yu.N. CHernenok. Bryansk, 2015. 22 s.

9. Simonov Yu.IRasprostranennost' boleznej konechnostej u korov v OAO «UCHKHOZKOKINO» V sbornike: Aktual'nye problemy veterinarii i intensivnogo zhivotnovodstva sbornik nauchnyh trudov.fakul'tet veterinarnoj mediciny i biotekhnologii; L.N. Gamko (otvetstvennyj redaktor). 2013. S. 57-60.

10. Simonov Yu.I., Faktory riska gnojno-nekroticheskih porazhenij kopytec korov // Vestnik Bryanskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii. 2012. № 1. S. 19-21.

УДК 631.3:636

АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КОРМЛЕНИЯ НА МОЛОЧНЫХ ФЕРМАХ КРС

Automatic Feeding Systems in Dairy Farms

Купреенко А.И., д.т.н., доцент, kupreenkoai@gmail.ru Исаев Х.М., к.э.н., доцент Михайличенко С.М., аспирант

Kupreenko A.I., Isaev Kh.M., Mikhaylichenko S.M.

ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University

Реферат. В статье проведен обзор существующих технических решений в области автоматизации процесса кормления на молочных фермах КРС. Дана классификация автоматических систем кормления. Основное внимание уделено системам, в которых функцию раздачи кормов выполняет автоматический кормовагон, перемещающийся на шасси или по подвесному рельсу. Выделено 3 типа данных систем в зависимости от технической сложности и уровня автоматизации, и дано описание каждой из них. Представлен схематичный план коровника с установленной в нем автоматической системой кормления. Указаны положительные и отрицательные стороны автоматических систем кормления.

Summary. The article reviews the existing technical solutions in the field of the automation of cattle feeding in dairy farms. The classification of the automatic feeding systems is given. A particular attention is devoted to the systems with a rail-guided or wheel-powered automatic feed wagon for forage distribution. There are three types of the systems depending on their technical complexity and automation level. The description of each of them is given. The layout of the cowshed with an installed automatic feeding system is demonstrated. The positive and negative aspects of the automatic feeding systems are shown.

Ключевые слова: кормление КРС, автоматические системы кормления, кормовагон на шасси, подвесной кормовагон, кормовой робот.

Key words: feeding cattle, automatic feeding systems, wheel-powered automatic feed wagon, rail-guided feed wagon, feeding robot.

Введение. В настоящее время в сельское хозяйство и, в частности, в молочное скотоводство активно внедряются современные технологии. Одна из текущих тенденций - роботизация технологических процессов. Вслед за доильными роботами на фермах стали появляться автоматические системы для кормления животных. Уже в 2013 году по всей Европе работало порядка 1000 таких систем [1, с. 48]. По сравнению с распространенной системой кормления мобильными кормоцехами автоматические системы кормления обладают целым рядом преимуществ: существенное снижение трудоемкости процесса кормления и энергопотребления, экономия рабочего времени, повышение кратности кормления, увеличение полезной площади животноводческих помещений за счет уменьшения ширины кормовых проходов до 2 и менее метров, рост возможностей ответственных специалистов при составлении программ кормления, повышение точности кормления [2, с. 882]. Главным препятствием для внедрения данных систем является их высокая стоимость.

Материалы и методы. В данном исследовании был проведен обзор существующих технических решений в области автоматизации процесса кормления КРС, в частности таких производителей, как DeLaval (Швеция), Trioliet (Нидерланды), Pellon (Финляндия), Lely (Нидерланды), GEA Farm Technologies GmbH (Германия), EDER GmbH (Германия), Jeantill (Франция), Cormall (Дания), Hetwin (Австрия), Schuitemaker (Нидерланды).

Результаты и их обсуждение. В настоящее время на рынке существует большое многообразие автоматических систем для кормления крупного рогатого скота, отличающихся назначением, уровнем автоматизации, технической сложностью. В общем виде автоматические системы кормления (АСК) можно классифицировать следующим образом (рис. 1).

Рис. 1. Классификация автоматических систем для кормления КРС

При индивидуальном кормлении для выдачи концентратов применяются кормовые станции (GEA DairyFeed C 8000, DeLaval Feed Stations FSC40 и FSC400, Lely Cosmix) и специальные кормова-гоны с возможностью точно дозированной выдачи корма (DeLaval FM и FW200, Pellon Concentrate Feeder). Также эту операцию могут выполнять доильные роботы (Lely Astronaut A4, DeLaval VMS), в боксах которых животные получают заданную порцию корма. Идентификация коров описанным оборудованием осуществляется при помощи специальных устройств - транспондеров, либо по расположению в стойле.

Частично автоматизировать процесс кормления позволяют ленточные кормораздатчики. У большинства производителей они располагаются над кормовым столом или непосредственно над животными, например: Pellon Belt Feeder, Cormall Belt Feeder, GEA Belt Feeder (рис. 2) [3]. В первом случае одна установка может выдавать корм как налево, так и направо, сбрасывая его с ленты на кормовой стол при помощи поворачивающегося скрепера. Во втором случае при расположении над животными, как показано на рис. 2, обслуживается только один ряд. Также существуют решения с расположением в кормушках (EDER feedstar) [4].

Рассмотренные ленточные кормораздатчики работают в автоматическом режиме. Участие человека требуется только для загрузки стационарного смесителя необходимыми компонентами рациона и для составления программ кормления. Главное преимущество данных систем заключается в том, что они занимают наименьшую площадь в расчете на одно животное среди всех видов АСК [1, с. 50].

Рис. 2. Схема работы (слева) и общий вид ленточного кормораздатчика

GEA Belt Feeder

Наибольший интерес представляют АСК, в которых выдачу готовой смеси животным выполняет автоматический кормовагон (или кормовой робот). В зависимости от уровня автоматизации и технической сложности система также может включать в себя стационарный смеситель с весовой системой для приготовления кормосмеси и для автоматической загрузки кормовагона, бункеры для автоматической подачи компонентов в смеситель или напрямую в кормовой робот с функцией смешивания, транспортеры.

Кормовагон представляет собой кормораздатчик с небольшим объемом бункера, подвешенный на рельс или передвигающийся на шасси, с возможностью работы в запрограммированном автоматическом режиме (рис. 3). Данные устройства работают от электромоторов, питание на которые поступает через токопроводящий рельс или кабель, либо от аккумуляторов. Также существуют исполнения с приводом от двигателя внутреннего сгорания (Cormall Robot Feeder, Schuitemaker INNOVADO) [5]. В зависимости от компоновки АСК кормовагон может иметь один или несколько рабочих органов (вертикального, горизонтального и др. типов) для смешивания, а в некоторых исполнениях - и для доизмельчения компонентов рациона. Также данные устройства могут оснащаться специальными толкателями различных конструкций для подравнивания кормов. Для выдачи рационов используется поперечный реверсивный транспортер или выгрузное окно. Перемещение робота и в целом его работа выполняются согласно программам кормления, которые можно составлять для обслуживания групп животных, находящихся в одном или нескольких помещениях.

Рис. 3. Подвесной кормовагон Triomatic HP 2 300

В настоящее время на рынке существует большое многообразие кормовагонов и автоматических систем кормления, включающих данные устройства.

Компания Trioliet производит два типа кормовагонов вместимостью 3 м3 - подвешенный на рельс Triomatic HP 2 300 и Triomatic WP 2 300 на шасси. Данные кормовагоны оснащаются двумя вертикальными шнеками [6].

У производителя DeLaval для раздачи основных кормов или полноценных кормосмесей представлена модель RA 135 объемом 2,5, 3,1 и 3,7 м3 и модель OTS100 объемом 1,6 м3.

Компания Pellon предлагает кормовагоны для привязного содержания - серия Combi (раздача основных кормов + дозирование концентрированных кормов) объемом 1,5, 2,1, 2,5 и 3,1 м3, а также для беспривязного содержания - модель TMR объемом 2 м3 и Free Stall Robot объемом 1,5 и 2,5 м3 [7].

В зависимости от уровня автоматизации и технической сложности можно выделить три типа АСК с кормовагоном для выдачи рационов:

№ 1: погрузочное средство ^ стационарный смеситель ^ кормовагон ^ животные (рис. 4).

Загрузка компонентов в стационарный смеситель осуществляется погрузочными средствами с участием человека, затем в автоматическом режиме следуют операции по загрузке готовой смеси в кормовагон и раздаче ее животным.

Рис. 4. Схема автоматической системы кормления № 1

№ 2: зона загрузки ^ кормовагон с функцией смешивания ^ животные (рис. 5).

Загрузка кормовагона осуществляется в автоматическом режиме согласно заданной программе кормления из соответствующих бункеров для хранения основных и концентрированных кормов (кормовых бункеров). Затем компоненты перемешиваются рабочим органом, и готовая смесь выдается животным. Данная система полностью автоматизирована. Участие человека требуется только для своевременного наполнения кормовых бункеров и для составления программ кормления.

Рис. 5. Схема автоматической системы кормления № 2

№ 3: кормовые бункеры ^ стационарный смеситель ^ кормовагон ^ животные (рис. 6).

Компоненты рациона загружаются в стационарный смеситель из кормовых бункеров через конвейерные транспортеры и трубопроводы, затем следуют операции по загрузке готовой смеси в кормовагон и раздаче ее животным. Система полностью автоматизирована. Участие человека требуется только для своевременного наполнения кормовых бункеров и для составления программ кормления.

Рис. 6. Схема автоматической системы кормления № 3 (слева);

DeLaval Optimat Master

Рассмотренные системы с кормовагоном для раздачи кормов по расположению можно разделить на 3 вида - установленные внутри животноводческого помещения, вне коровника на открытой площадке или под навесом и вариант с монтажом кормовых бункеров в стене здания. Схематичный план коровника с применением автоматической системы GEA Mix & Carry (тип № 3) внутри помещения показан на рис. 7.

Рис. 7. План коровника с автоматической системой кормления № 3

1 - оборудование для подготовки соломы, 2, 3 - кормовые бункеры для основных кормов, 4, 5 - бункеры для концентратов, 6 - стационарный смеситель, 7 - кормовагон, 8 - поворотный рельс, 9 - подвесной ходовой рельс, 10 - зарядное устройство

В настоящее время описанные автоматические системы кормления мало изучены и представляют большой интерес для ученых. Отдельные исследования посвящены сравнению данных систем с распространенными мобильными кормоцехами по затратам труда и энергопотреблению [2, с. 882]. Также изучается влияние данных систем на поведение и физиологические показатели животных. Большое количество зарубежных исследований посвящено изучению эффекта от повышения кратности кормления, что положительно влияет на такие показатели, как рН рубца у животных, уровень их активности, качество корма и др. [1, с. 48]. Одним из перспективных исследований является определение времени кормления животных кормовагонами, для чего требуется разработать соответствующую методику по аналогии с предложенной ранее для мобильных кормоцехов [8, с. 25; 9, с. 24-28; 10, с. 47-52]. Это позволит правильно подобрать кормовагон необходимого объема в зависимости от конкретных производственных условий, а также определиться с кратностью и в целом со схемой кормления, которые будут отвечать требованиям зоотехнических норм.

Выводы. Появление автоматических систем кормления на фермах КРС позволяет добиться це-

лого ряда преимуществ по сравнению с использованием мобильных кормоцехов. К ним относятся: снижение трудоемкости процесса приготовления и раздачи кормов и соответствующих энергозатрат, расширение полезной площади помещений за счет сокращения ширины кормовых проходов, более точное кормление стада по группам, увеличение кратности кормления.

Наряду с преимуществами можно выделить и недостатки данных систем: высокая стоимость, техническая сложность, необходимость в проведении ремонтных и монтажных работ при установке.

Библиографический список

1. Da Borso F., Chiumenti A., Sigura M., Pezzuolo A. Influence of automatic feeding systems on design and management of dairy farms. Journal of Agricultural Engineering, 2017, in press.

2. Pezzuolo A., Chiumenti A., Sartori L., Da Borso F. Automatic feeding systems: evaluation of energy consumption and labour requirement in north-east Italy dairy farm. Engine. Rural Develop. 15: 882-7.

3. Официальный сайт GEA Farm Technologies GmbH [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.gea.com/ru/productgroups/farm-equipment/automatic-feeding/index.jsp, свободный. - (дата обращения: 03.04.2018).

4. Официальный сайт Eder GmbH [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.eder-feedstar.de/en/media/feedstar-prospekt-en-web-01.pdf, свободный. - (дата обращения: 03.04.2018).

5. Официальный сайт Schuitemaker [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.sr-schuitemaker.com/products/feeding/automated-feeding-innovado/, свободный. - (дата обращения: 03.04.2018).

6. Официальный сайт Trioliet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://products.trioliet.ru/samozagruzhajushchiesja-kormora.html, свободный. - (дата обращения: 03.04.2018).

7. Официальный сайт Pellon [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.pellon.fi/ru/, свободный. - (дата обращения: 03.04.2018).

8. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Исаханян А.В. Определение эксплуатационных показателей мобильных кормоцехов // Вестник МГАУ им. В.П. Горячкина. 2012. № 5. С. 25-27.

9. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Михайличенко С.М. Определение эксплуатационных показателей мобильных кормоцехов на основе теории графов // Инновационная техника и технологии. 2017. № 1 (10). С. 24-28.

10. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Михайличенко С.М. Решение системы уравнений Колмогорова для обобщенного графа состояний мобильного кормоцеха // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 7. С. 47-52.

References

1. Da Borso F., Chiumenti A., Sigura M., Pezzuolo A. Influence of automatic feeding systems on design and management of dairy farms. Journal of Agricultural Engineering, 2017, in press. DOI: 10.4081/jae.2017.642.

2. Pezzuolo A., Chiumenti A., Sartori L., Da Borso F. Automatic feeding systems: evaluation of energy consumption and labour requirement in north-east Italy dairy farm. Engine. Rural Develop. 15: 882-7.

3. Official website GEA Farm Technologies GmbH [Electronic resource]. - Access mode: https://www.gea.com/ru/productgroups/farm-equipment/automatic-feeding/index.jsp, free. - (last accessed data: 03.04.2018).

4. Official website Eder GmbH [Electronic resource]. - Access mode: http://www.eder-feedstar.de/en/media/feedstar-prospekt-en-web-01.pdf, free. - (last accessed data: 03.04.2018).

5. Official website Schuitemaker [Electronic resource]. - Access mode: https://www.sr-schuitemaker.com/products/feeding/automated-feeding-innovado/, free. - (last accessed data: 03.04.2018).

6. Official website Trioliet [Electronic resource]. - Access mode: https://products.trioliet.ru/samozagruzhajushchiesja-kormora.html, free. - (last accessed data: 03.04.2018).

7. Official website Pellon [Electronic resource]. - Access mode: https://www.pellon.fi/ru/, free. - (last accessed data: 03.04.2018).

8. Kupreenko A.I., Isaev Kh.M., Isakhanyan A.V. Defining Performance Mobile Feed Preparation Center // Vestnik of MSAUnamed after V.P. Goryachkin. 2012. № 5. P. 25-27.

9. Kupreenko A.I., Isaev Kh.M., Michaylichenko S.M. Identification of Operation Indices of Moving Feeding Installations on the Basis of the Graph Theory // Innovative Machinery and Technology. 2017. № 1 (10). P. 24-28.

10. Kupreenko A.I., Isaev Kh.M., Michaylichenko S.M. Solution of the Kolmogorov System of Equations for the Generalized State Graph of a Mobile Feed Center // Tractors and Agricultural Machines. 2017. № 7. P. 47-52.