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近十年奶牛挤奶技术研究进展,从传统工艺到智能化管理的文献综述

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近十年奶牛挤奶技术研究进展,从传统工艺到智能化管理的文献综述-图1
(图片来源网络,侵删)

核心研究方向与代表性文献

自动化挤奶系统与挤奶机器人

这是近十年最活跃的研究领域,重点在于提高效率、降低劳动力成本和实现精准管理。

  1. The milking robot: A review of the current state and future prospects

    • 作者: Hogeveen, H., Ouweltjes, W., Kamphuis, C., Steeneveld, W., & Huirne, R.
    • 期刊: Journal of Dairy Research
    • 年份: 2025
    • 本文全面回顾了挤奶机器人的发展历程、关键技术(如激光定位、自动上杯)、经济效益、对奶牛行为和福利的影响,并探讨了其在未来牧场管理中的整合应用,是了解挤奶机器人全貌的经典综述。
    • DOI: https://doi.org/10.1017/S0022029916000211
  2. Automatic milking: A review of the state of the art and prospects for the future

    • 作者: Wegner, J., & Broom, D. M.
    • 期刊: Journal of Dairy Science
    • 年份: 2025
    • 这篇综述深入探讨了自动化挤奶系统对奶牛福利的影响,包括乳房健康、行为模式、应激水平以及人机交互,文章强调了“智能”AMS在改善动物福利方面的潜力。
    • DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-17394
  3. Economic and labor aspects of automatic milking systems: A global perspective

    近十年奶牛挤奶技术研究进展,从传统工艺到智能化管理的文献综述-图2
    (图片来源网络,侵删)
    • 作者: de Koning, C. J.
    • 期刊: Journal of Dairy Science
    • 年份: 2025
    • 本文从经济学角度分析了全球范围内采用AMS的成本效益,文章指出,虽然初始投资高,但通过提高劳动生产力和牛奶产量,长期来看具有显著的经济回报,尤其是在劳动力成本高的地区。
    • DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-10248

挤奶过程中的牛奶质量与乳房健康监控

利用传感器技术实现挤奶过程中的实时监测,是保障牛奶安全和奶牛健康的关键。

  1. Online detection of mastitis in dairy cows: A review

    • 作者: Halachmi, I., & Maltz, E.
    • 期刊: Journal of Dairy Research
    • 年份: 2025
    • 详细综述了各种用于在线检测乳腺炎的技术,包括导电率、体细胞计数、pH值、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶活性、牛奶颜色和温度等传感器,文章比较了不同技术的优缺点和适用场景。
    • DOI: https://doi.org/10.1017/S0022029920000405
  2. A review of technologies for automated detection of clinical mastitis in dairy cows

    • 作者: Rajala-Schultz, P. J., & Gröhn, Y. T.
    • 期刊: Journal of Dairy Science
    • 年份: 2025
    • 重点关注临床乳腺炎的自动化检测方法,包括基于机器人系统的数据(如挤奶时间、流速)、传感器数据(如导电率)以及计算机视觉技术(如识别牛只行为异常)。
    • DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-19329
  3. Potential of milk mid-infrared spectroscopy as a phenotyping tool for milk composition and mastitis

    近十年奶牛挤奶技术研究进展,从传统工艺到智能化管理的文献综述-图3
    (图片来源网络,侵删)
    • 作者: van Hulzen, K. J., Jansen, J., van der Kaaij, N. P., & Bovenhuis, H.
    • 期刊: Journal of Dairy Science
    • 年份: 2025
    • 探讨了红外光谱技术在牛奶成分分析和乳腺炎筛查中的应用,该技术无需额外试剂,可快速、低成本地获取牛奶的多种成分和健康指标,是实现精准育种和管理的有力工具。
    • DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-13563

奶牛行为学、福利与挤奶效率

研究奶牛如何与AMS互动,优化系统设计以提升牛只福利和产奶效率。

  1. Cow traffic in automatic milking systems: A review

    • 作者: Hogeveen, H., & Ouweltjes, W.
    • 期刊: Journal of Dairy Science
    • 年份: 2025
    • “牛流”(Cow Traffic)是AMS管理的核心,本文详细分析了影响奶牛在采食区、休息区和挤奶区之间流动的因素,并提出了优化牛流管理的策略,以提高挤奶频率和整体效率。
    • DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-15741
  2. The effect of automatic milking systems on cow behavior and welfare

    • 作者: Borderas, T. F., & O'Connell, J. M.
    • 期刊: Journal of Animal Science
    • 年份: 2025
    • 本文系统评估了AMS对奶牛行为(如采食、躺卧、社交活动)和福利(如应激、跛行、乳房健康)的积极和消极影响,结论指出,良好的管理和设施设计是发挥AMS福利优势的前提。
    • DOI: https://doi.org/10.1093/jas/skz178
  3. Can we use robot data to improve cow welfare and health on dairy farms?

    • 作者: Borchers, M. R., Bewley, J. M., & Gandhi, A.
    • 期刊: Journal of Dairy Science
    • 年份: 2025
    • 探讨了如何利用机器人系统收集的海量数据(如活动量、采食时间、挤奶频率)来建立预测模型,早期预警健康问题(如乳腺炎、蹄病、代谢病),从而实现精准的个体化管理。
    • DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-17695

数据科学与精准挤奶

利用大数据、机器学习和人工智能技术,从海量数据中挖掘价值,实现决策的自动化和智能化。

  1. Machine learning for dairy farming: A review

    • 作者: Kamilaris, A., & Prenafeta-Boldú, F. X.
    • 期刊: Computers and Electronics in Agriculture
    • 年份: 2025
    • 这是一篇关于机器学习在农业中应用的广泛综述,其中很大一部分涉及奶牛养殖,文章介绍了如何使用机器学习算法分析来自AMS、传感器和可穿戴设备的数据,用于预测产奶量、检测疾病和优化饲喂策略。
    • DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2025.02.018
  2. Application of artificial intelligence in precision dairy farming

    • 作者: van Hertem, T., Maltz, E., Antler, A., & Halachmi, I.
    • 期刊: Journal of Dairy Research
    • 年份: 2025
    • 本文聚焦于人工智能在精准畜牧中的具体应用,包括计算机视觉(识别牛只行为和体况)、声学分析(识别咳嗽声)、以及利用深度学习模型整合多源数据,为牧场管理提供决策支持。
    • DOI: https://doi.org/10.1017/S0022029921000224

总结与趋势展望

近十年的研究清晰地表明,奶牛挤奶技术已经从单纯的机械化操作,发展成为一个集自动化、传感化、数据化和智能化于一体的复杂系统。

主要趋势:

  1. 从自动化到智能化: 早期的AMS重点是“自动”,而现在的重点是“智能”,通过AI和机器学习,系统不仅能自动执行任务,还能学习、预测并主动进行决策(如自动隔离生病的牛)。
  2. 从群体管理到个体管理: 传感器和可穿戴设备使得对每一头奶牛进行24/7的个体监控成为可能,未来的管理将更加精细化,根据每头牛的独特数据提供定制化的饲喂、健康和挤奶方案。
  3. 从数据采集到数据应用: 研究重点不再是如何收集数据,而是如何有效利用这些数据,建立强大的数据分析平台,将数据转化为可操作的洞察,是未来研究的核心。
  4. 整合动物福利与经济效益: 现代研究越来越强调,一个成功的牧场系统必须是高效的,同时也必须保障牛只的福利,二者相辅相成,共同决定牧场的长期可持续发展。

希望这份整理对您有所帮助!如果您对某个具体方向感兴趣,我可以为您提供更详细的文献列表。

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