既中国奶业协会品种登记设备开发委托任务考核

一、概述

       DHI是Dairy Herd Improvement的缩写，直译为奶牛群改良计划，在我国也称奶牛生产性能测定。DHI核心可以概括为“测奶科学养牛”，即通过DHI测定积累大量数据对种公牛进行遗传评估、对母牛进行品种登记、科学选种选配，进而推动群体遗传改良；同时DHI报告对奶牛场生产活动具有重要的指导作用。在美国、加拿大、以色列等奶业发达国家，运用DHI技术已超过100年的历史，参测的牛场超过70％。我国DHI技术的应用从上世纪90年代开始，目前参加测定的牛场不足10％，测定的技术和手段远远落后于国际奶业发达国家，因此大力发展DHI技术是发展奶业亟需解决的问题。其中测试奶样采集的准确性、奶样瓶与牛号的 一一对应、奶样测定结果的牛号匹配、牛群异动情况的准确性，DHI报告内容及解读应用等这几个方面是当前急需解决的关键问题，客观上严重制约了我国DHI技术的推广应用。

以RFID为代表的物联网技术近几年取得了巨大进展，在交通、金融等多个领域取得了丰硕的应用成果，应用技术稳定成熟。但物联网技术在奶牛养殖业的应用基本属于空白，奶牛生产性能测定（DHI）方面更是鲜有关注。

本应用实现奶牛养殖专业技术（包括DHI）、软件研发技术、物联网技术、智能化管控技术的融合，以DHI智能化管理为主线，运用最新先进科技完成对传统行业的改造，实现参测牛只、奶样采集、数据分析的全过程智能化管理，且自动集成实验室测定设备，可以大幅减少重复性机械劳动、减轻工作强度和压力、降低人力成本、提高数据准确性，为奶牛场、集团、科研工作提供准确详实的基础数据，实现奶牛养殖科学、精细化管理，填补了国内空白。

二、DHI测定过程

(1)参测牛场基础档案整理：在牛场准备参加DHI测定时，首先需要整理好参测牛只的基础档案，包括牛只编号、系谱、配种、产犊、干奶、流产、转舍、淘汰登记等基本信息，这是开展DHI测定的前期必备工作，建议参测奶牛场采用专业的牛场管理软件对庞大的数据进行集中智能化管理；

(2)测试奶样采集：采样对象为产后5天至干奶这一阶段的个体泌乳牛，间隔时间范围为21－42天，采样需用带有搅拌功能的流量计（如TRUE TEST）每头牛每测试日所取的奶样为40ml。

(3)实验室测定：将采集的奶样送至DHI测定实验室，经过专业设备监测，形成针对每头奶牛的指标，包括日产奶量、乳脂肪、乳蛋白、乳糖、乳固体、体细胞等。

(4)结果分析：完成奶样测试和数据输入后，测试员将数据按牛舍保存为固定格式的文件交给数据处理员，并输入CNDHI软件。CNDHI软件将根据输入的测定结果，结合参测牛只的基本档案，分析并生成反应个体和群体的53项性能指标，同时依据分析的指标为牛场、实验室或专业的科研机构形成各种管理数据报告；

三、DHI测定工作中存在的问题

DHI 工作在种公牛遗传评估、奶牛品种登记、奶牛群体遗传改良、奶牛场生产指导等方面具有显著的效果，但是DHI的数据的准确性是首先要解决的问题，“进去的是垃圾，出来的也是垃圾”，由于奶牛饲养方式、DHI测定方式、采样的方法等原因，我们在DHI测试数据的可利用率极低，大量的垃圾数据严重制约了行业发展。抓好数据源头对DHI至关重要，经过几年的项目运作与实际工作经验总结显示，影响DHI报告准确性主要包括以下四个方面：

(1)测试奶样采集的准确性：现在国内采用的是3次采样，早中晚三次 4:3:3比例混匀，早晨第一次采样比较容易，中晚两次采样首先要找到早晨牛只对应的采样瓶，然后继续采样，工作量很大，准确性不容易保证。牛号一般使用笔记录在采样瓶上，容易识别不清。现在中奶协组织并已经完成一次采样的参数校准工作，配合一次采样的相关设备、软件，这样对测试奶样的采集减轻大量工作的同时，将极大的提高数据的准确性。

(2)奶样瓶对应牛号的识别：现在所有DHI实验室对奶样瓶牛号的识别基本都是采用人工的办法，采样时使用粗笔在采样瓶上加以标注，奶样测试完成之后，人工识别出牛号，再记入测试结果。这样的过程存在很大的风险隐患，只要有一头牛识别错误或识别的顺序错误，整个牛场的测试结果将失去意义。

(3)奶样测定结果的牛号处理：现在国内主流DHI测定设备出来的测定结果都只有顺序号，没有牛号，设备本身不能识别测定的奶样是那头牛的，需要实验室技术人员根据上样的顺序，记录牛号，再按照顺序牛号修改测定设备出来的测定结果，工作枯燥乏味，错误率不容忽视。

(4)牛群档案的准确性：DHI测定分析报告包括了三十多张专业表格，这些表格是综合了测定设备的结果，以及牛只个体的详细档案生成的，因此牛只编号、系谱、繁殖、产奶等信息的准确性将直接影响报告的准确性。

针对上述四个方面，采用物联网的先进技术，结合业务需求，可以大幅减少重复性机械劳动、减轻工作强度和压力、降低人力成本、提高数据准确性，为奶牛场、集团、科研工作提供准确详实的基础数据，是实现奶牛养殖精细化管理的基础。

四、物联网产品化解决方案

（一）牛只个体标识与电子奶样瓶

 (1)牛只个体标识：采用超高频只读无源标签技术，实现一牛一号管理，每头牛设计佩戴1～2枚电子耳标。电子耳标是其他智能软件系统运行基础，一般电子耳标如下图所示：

         (2)电子奶样瓶：采用瓶盖和瓶体分体设计，底部设置超高频 （ISO 18000-6C标准）电子芯片，瓶体内置容积刻度线，瓶体设计有自动抓取凸槽，瓶盖尺寸为：6mm(高)×34.5mm(直径)，瓶体尺寸 为：84mm(高)×30mm(直径)。该奶样瓶可以配套RFID自动设备设备、自动化奶样检测设备、自动化奶样瓶清洗设备使用，可以大幅提高检测效率， 降低检测错误率，提高检测数据质量。电子奶样瓶如下图所示：

（二）牛场智能采样系统

（1）牛号自动识别系统：对DHI参测场的自动挤奶设备做技术升级，在奶厅入口加装电子耳标自动读取设备，按顺序识别每头进入奶厅奶位的奶牛。

  (2)流量计与采样:实现对奶牛产奶量的精确自动计量，同时配备奶样采集端口，使得采集简单快。

        （3）奶样标识系统:自动将当前采样的牛只电子耳标号及牛场名写入电子奶样瓶，即使奶样瓶随意摆放也不会错乱。

 （4）牛场智能化档案管理软件系统：总结了国内外奶牛饲养专家的育种、日粮、疫病、以及经营管理实践经验，遵循我国奶牛饲养标准规范开发，并经千家以上奶牛场实施应用发展成熟。产品业务功能包括：基础档案管理、智能预警、牛群管理、繁殖管理、产奶管理、DHI分析、兽医保健、饲喂与营养、物资管理、财务分析、绩效评价、决策支持、OA等。

   改变以往牛场向DHI测定中心报送数据的做法，测定中心自动抓取生成DHI报告需要的牛场生产数据。

（三）DHI中心数据采集与分析系统

（1）奶样瓶自动识别系统：对DHI奶样检测设备进行改造，加装自动读取设备，当电子奶样瓶经过自动读取设备时，系统自动读取出电子奶样瓶对应牛号，并登记进入CNDHI软件。

       （2）数据综合处理系统：系统的业务功能包括：基本信息、数据处理、个体分析报告、群体分析报告、牧场测定报告、系统管理、系统帮助。

五、应用成果鉴定