CC BY
31
УДК 631.171:636+631.371:621.311
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ФЕРМА С ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ ОБСЛУЖИВАНИЯ 400 ДОЙНЫХ КОРОВ ПРИ ПРИВЯЗНОМ СОДЕРЖАНИИ ЭЛЕКТРОМОБИЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО
НАЗНАЧЕНИЯ
И.К. Текучев, доктор технических наук
Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства
E-mail: [email protected]
Л.П. Кормановский, академик РАН
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ
E-mail: [email protected]
Аннотация. Обслуживание коров на привязи электромобильными многофункциональными агрегатами обеспечит наивысший уровень автоматизации технологических процессов и комфорта для них. В процессе доения коров будет учитываться их индивидуальный надой, автоматически сниматься доильный аппарат и на каждый выдоенный литр молока выдаваться доза комбикорма, маститное молоко по дополнительному молокопроводу на агрегате будет собираться в специальную емкость, специальные приборы на каждом доильном аппарате будут определять коров, находящихся «в охоте», и выделять их в компьютере с идентификацией их через антенну с помощью чипа, вживленного в верхнюю часть шеи коровы. Облучение коров ультрафиолетовыми лампами и озонирование воздуха в коровнике обеспечит существенное снижение инфекционных заболеваний коров, воспроизводство здоровых телят. При перемещении агрегата одновременно скребками будет удаляться навоз из концов стойл и технологического прохода в продольные каналы и распределяться подстилка. Один оператор с помощью агрегата будет обслуживать 200 дойных коров с производительностью 50 короводоек в час. При этом на одного оператора доения будет производиться 712 т молока в год, затраты труда составят 0,85 челч на 1 ц молока, а затраты кормов - 1,0 корм.ед. на 1 кг молока.
Ключевые слова: интеллектуальная ферма, привязное содержание коров, определение коров «в охоте».
Введение. Молочное скотоводство России имеет неудовлетворительную динамику развития. Многие годы не растет валовое и товарное производство молока и поголовье коров. Технологии и технические средства в молочном скотоводстве России отличаются от используемых на фермах зарубежных стран с развитым скотоводством.
В России около 80% коров содержится на привязи с устаревшей техникой. Труд животноводов на таких фермах малопроизводительный, физически очень тяжелый, с низкой зарплатой и непривлекателен для образованной сельской молодежи. Но привязный способ является более щадящим для коров. При нем коровы используются до 5 лактаций, при беспривязно-боксовом - всего 3,0-3,5 лактации, то есть ежегодно третью часть коров приходится заменять нетелями. Цель разра-
ботки инновационной технологии - доказать возможность создания современной конкурентоспособной фермы с привязным способом содержания коров.
Основные положения инновационной технологии. Суть новаций заключается в обслуживании 400 дойных коров двумя создаваемыми ВНИИМЖем электромобильными агрегатами АПМ-Ф-10 (рис. 1-3) (патент) [1]. Агрегаты АПМ-Ф-10 обеспечивают механизацию и автоматизацию технологических процессов и контроль за их исполнением: доение коров с автоматическим снятием доильных аппаратов со сбором и охлаждением молока в танке на агрегате; распознавание идентификационных номеров коров; уборка навоза из концов стойл и технологического прохода в продольные каналы; индивидуальная дозированная выдача 250-300 г комби-
корма на каждый выдоенный литр молока; распределение подстилки по стойлам; ультрафиолетовое облучение коров и озонирование воздуха; учет индивидуальных надоев молока; определение поступления маститно-го молока от конкретной коровы и направление его в танки сбора маститного молока; определение нахождения коров в «охоте» и выделение их в информации ноутбука на агрегате. Каждый агрегат будет оснащен ноутбуком с программой управления распознаванием образа коров, десятью антеннами, приборами для определения маститного молока с направлением его в отдельный танк емкостью 250 л и нахождения коров в «охоте». Для этого каждой корове будет вживлен чип в верхнюю часть шеи.
Технология обслуживания коров оборудованием агрегата заключается в следующем. Оператор поочередно с помощью разовых салфеток готовит вымя к доению и включает в работу доильные аппараты. По мере поступления от одного доильного аппарата 6 порции молока (например, 1 л) в автоматизированную систему 8 его учета и управления процессом доения именно этого аппара-
та автоматизированная система управления 25 дает команду мотор-редуктору 23 дозатора 21 на выдачу порции (например, 300 г) комбикорма. В процессе доения молоко из отделителя воздуха 7 его насосом периодически перекачивается в основную цистерну 2. После автоматического отключения последнего доильного аппарата оператор отключает с помощью крана 33 и муфты 35 вакуумную систему агрегата от магистрального вакуумпровода 32, включает электропривод 36 и перемещает агрегат для доения следующей группы коров. Далее процесс повторяется в аналогичной последовательности до выдаивания всех животных коровника. Один оператор обслуживает 200 дойных коров с производительностью 50 короводоек в час.
Инновационность разработки. Инновационная технология разработана на основе многолетних исследований по поиску и обоснованию принципиально новой технологии для традиционного для животноводов России привязного способа содержания коров с использованием электромобильных многофункциональных агрегатов (МФА), аналогов которым в мировой практике нет.
Рис. 1. Коровник на 400 дойных коров привязного содержания (план): 1 -агрегат АПМ-Ф-10; 2 -четыре установки порционной уборки навоза УПУН-Ф-2; 3 - поперечный шнек (поз. 3); 4- шнек наклонный.
I
ТГГ
Г¥||ч\
1......... т/т Л Л ИК « Ж1...............
_ 2850 .700. 1900 4.00 2000 400 1900 .700. 2300 .700. 1900 4.00 2Й00 4В0 1900 .700 2850 . 24000
Рис. 2. Коровник на 400 дойных коров привязного содержания с двумя электромобильными агрегатами
(разрез А-А на рис. 1)
Лоигпа! оГ УШТ^Н №1(29)-2018
33
■л.
Рис. 3. Агрегат передвижной многофункциональный АПМ-Ф-10: 1 - платформа агрегата; 2 - цистерна для молока; 4 - вакуумпровод агрегата; 5 - молокопровод; 6 - доильный аппарат; 8 - система автоматического снятия доильных аппаратов; 9 - шланги доильных аппаратов; 11 - устройства подъема шлангов доильных аппаратов; 12 - канат подъема шлангов; 13 - кронштейн агрегата; 14 - кормопровод цепочно-шайбового транспортера; 15 - цепочно-шайбовый транспортер; 16 - привод цепочно-шайбового транспортера; 17 - бункер комбикорма; 18 - рама стойлового оборудования; 19 - шнек бункера; 20 - заслонка; 21 - емкость дозатора комбикорма; 22 - барабанный дозатор комбикорма; 23 - привод дозатора комбикорма; 24 - патрубок спуска комбикорма в кормушку; 25 - система управления выдачи дозы комбикорма; 26 - кронштейн; 27 - решетка; 30 - шинопровод; 31 - кронштейн; 32 - магистральный вакуумпровод коровника; 33 и 34 - пробковые краны;
35 - передвижная муфта; 37 - перфорированная направляющая; 38 - направляющие ролики.
Таблица 1. Основные проектно-технологические решения коровников с инновационной _и типовой технологиями привязного содержания коров_
Наименование показателя Варианты технологий
инновационная типовая привязная
Поголовье фермы, гол 534 448
Поголовье дойных коров, гол 400 348
Фиксация коров в стойлах ОСА-Ф-25 ОСК-Ф-25
Доение коров АПМ-Ф-10 2АДМ-Ф-200
Индивидуальная дозированная раздача комбикорма АПМ-Ф-10 вручную с УТР-300
Раздача кормов РКП-Ф-6 КТУ-10А
Размер коровника с молочным блоком, м 24Х156 2(21х72)+12х18
Удельная площадь на дойную корову, м2/гол. 9,36 9,3
Уборка навоза из продольных каналов 4 УПУН-Ф-100 4 ТСН-160А
Уборка навоза из концов стойл АПМ-Ф-10 вручную
Уборка навоза из технологического прохода АПМ-Ф-10 вручную
Распределение подстилки по концам стойл АПМ-Ф-10 вручную с УТР-300
Ультрафиолетовое облучение коров лампами ПРК-2 АПМ-Ф-10 отсутствует
Очистка воздуха от бактерий Озонаторы РИОС-ЭЛ-В на АПМ-Ф-10 отсутствует
Идентификация коров АПМ-Ф-10 отсутствует
Учет индивидуальных надоев молока при каждом доении АПМ-Ф-10 отсутствует
Определение маститного молока и направление его в отдельный танк АПМ-Ф-10 отсутствует
Определение коровы «в охоте» АПМ-Ф-10 отсутствует
Таблица 2. Сравнительные технико-экономические показатели различных технологий производства
Наименование показателя Технологии
инновационная типовая привязная
Поголовье одновременно обслуживаемых дойных коров, гол. 400 348
Численность операторов доения, чел. 4 12
Производительность операторов доения, короводоек/ч 50 27
Надой молока на одного оператора доения, т/год 712 298,7
Затраты кормов на 1 кг молока, корм.ед. 0,85 1,00
Впервые в отечественной и мировой практике предлагается создать базовую ферму с привязным содержанием коров, на которой будут механизированы все ныне выполняемые вручную технологические процессы и операции в коровнике, а именно: перенос доильных аппаратов; автоматический съем с вымени доильных аппаратов; раздача индивидуальных доз комбикорма пропорционально каждому выдаиваемому литру молока; уборку навоза из концов стойл и технологического прохода в продольные каналы; распределение подстилки по концам стойл.
Многофункциональный агрегат обеспечит ультрафиолетовое облучение коров и озонирование воздуха. Агрегат обеспечит контроль процессов обслуживания коров, выполняемых оборудованием доильного зала, но без создания длительных стрессов у коров в период нахождения их в скотопрогонах и накопительных площадках, т.к. не корову будут перемещать к оборудованию, а оборудование к корове. Практически агрегат представляет собой передвижной доильный зал с выполнением многих дополнительных операций по обслуживанию коров. Агрегат исключит необходимость наличия «селективных» ворот и повторного возвращения мас-титных коров в доильный зал. Для фиксации коров будет использовано новое стойловое оборудование с автопривязью ОСА-Ф-25 [2]; раздача кормосмесей - новым с более простой технологической схемой раздатчиком РКП-Ф-6 [3]; уборка навоза - новой установкой порционного действия УПУН-Ф-100 [4].
Результаты исследований. На сегодня разработано и изготовлено экспериментальное оборудование и исследованы технологические процессы и операции для коровника с инновационной технологией. Разработаны рабочие чертежи экспериментального образца платформы агрегата с технологическим оборудованием: дозаторами комбикормов, скребками для уборки навоза из концов стойл и технологического прохода, распределителями подстилки, лампами ПРК-2, озонаторами РИОС-ЭЛ-В. Проведены экспериментальные исследования технологических процессов дозирования комбикорма и распределения подстилки (рис. 4).
а) б)
Рис. 4. Экспериментальные исследования технологических процессов дозирования комбикорма и распределения подстилки: а - общий вид дозатора комбикорма (в процессе выдачи комбикорма); б - процесс распределения подстилки
В результате исследований установлено, что дозатор, в зависимости от времени работы от 1,5 до 3,0 с, обеспечивает выдачу индивидуальных доз комбикорма на 1 л молока от 180 до 360 г с отклонениями от средней дозы 3,3%. Исследован процесс распределения подстилки по стойлам оборудованием агрегата в виде бункера емкостью 1 м3 с рабочим органом в виде швырялки. Установлено, что швырялка распределяет по 3,2 кг на длине стойла до 1,1 м высотой слоя от 5 до 15 мм с отклонением по массе 4,4%.
Преимущества предлагаемой к реализации технологии привязного содержания коров. Расчетные показатели производительности по процессу доения многофункционального агрегата и станковых доильных установок приведены в таблице 3.
Journal of VNHMZH №1(29)-2018
35
Таблица 3. Технологические показатели
АПМ «Елочка»
-Ф-10 или «Параллель»
Кол-во доильных 10 16 24 36 48
аппаратов, шт. (2х8) (2х12) (2х18) (2х24)
Производительность, короводоек/ч 50 80 120 180 240
Обслуживающий 1 2 3 4 5
персонал, чел
Производитель-
ность, короводоек /ч на 1 работника 50 40 40 45 48
По производительности на одного обслуживающего установку работника МФА не уступает установкам в доильном зале (50 против 40-48 короводоек в час). Срок продуктивного использования коров 5 лактаций и более (против 3,0-3,5). Снижение удельных затрат кормов на 8-10%. Снижение затрат на лечение коров из-за УФ-облучения и озонирования воздуха. Агрегат обеспечит снижение общей капиталоемкости фермы, т.к. не требуется строительства скотопрогонов и доильного зала с накопительными площадками. Улучшение экологической обстановки в зоне действия фермы, обусловленное получением навоза без разбавления водой (влажностью 84-86% с содержанием 16-14% сухого вещества) по сравнению с навозом (влажностью 90-92% с содержанием 10-8% сухого вещества), разбавленным сливными водами с площадок доильных установок. Фермы с привязным содержанием коров не
предъявляют повышенных требований к чистоте дорог, а с беспривязным - предъявляют.
Заключение. Инновационная технология обслуживания 200 дойных коров привязного содержания одним оператором МФА не имеет аналогов в отечественной и мировой практике, по многим показателям не будет уступать технологии беспривязно-боксового содержания коров, будет превосходить ее по сроку продуктивного использования коров, по экономии кормов, по созданию оптимальной среды в коровнике, по экологической безопасности функционирования фермы. Эта технология будет превосходить в два раза по основным показателям существующую технологию привязного содержания коров, создаст более привлекательные условия труда для образованной сельской молодежи.
Литература:
1. Пат. РФ №2622724. Многофункциональный агрегат для обслуживания коров / Текучев И. Опубл. 19.06.17
2. Пат. РФ №2617595. Оборудование стойловое для коров / Текучев И.К. Опубл. 25.04.17, Бюл. №12
3. Пат. РФ №2466535. Кормораздатчик. Бюл. №32
4. Пат. РФ №2527793. Установка порционной уборки навоза / Текучев И.К. и др. Опубл. 10.09.14, Бюл. №25
Literatura:
1. Pat. RF №2622724. Mnogoíunkcional'nyj agregat dlya obsluzhivaniya korov / Tekuchev I.K. Opubl. 19.06.17
2. Pat. RF №2617595. Oborndovanie stojlovoe dlya korov / Tekuchev I.K. Opubl. 25.04.17, Byul. №12
3. Pat. RF №2466535. Kormorazdatchik. Byul. №32
4. Pat. RF №2527793. Ustanovka porcionnoj uborki na-voza / Tekuchev I.K. i dr. Opubl. 10.09.14, Byul. №25
THE INTELLIGENT FARM WITH INNOVATIVE TECHNOLOGY OF 400 DAIRY COWS AT TIED KEEPING FOR SERVICING AT MULTY APPOINTMENTS' ELECTROMOBIL AGGREGATES I.K. Tekuchev, doctor of technical sciences All-Russian research Institute of livestock mechanization L.P. Kolmanovsky, RAS academician Federal agricultural research centre of VIM
Abstract. The cows' servicing on a leash keeping by electromobile multipurpose aggregates will provide the highest level of technological processes' automation and comfort for them. During the cows milking process it will be taken into account their individual milk yield, the milking machine automatically removing and for each yielded liter of milk a dose of feed will be given, mastitis milk on the additional milkpipe's line on this aggregate will be collected in a special container, the special devices on each milking machine will determine the cows that are "in estrus", and to accent them in a computer with its identification through the chipping antenna implanted in the upper part of the cow neck's using. The cows' irradiation with ultraviolet lamps and air ozonation in the cowshed will provide a significant reduction of cows' infectious diseases, healthy calves reproduction. At aggregate moving simultaneously by scrapers all manure will be removed from the ends of the stalls and technological process's channel into the longitudinal channels and bedding distributing. One operator at the aggregate's help will serve of200 dairy cows at a capacity of 50 cowmilking per hour. At the same time, one milking operator will produce about 712 tons of milk per year, labor costs will amount to 0,85 people*h per 1 center of milk, and feed's costs - as 1,0 feed units per 1 kg of milk. Keywords: intellectual farm, cows tie keeping, definition of cow "in estrus".
