在漫长的人类发展进程中，农业是支撑人类繁衍生息走向文明的基础。从原始时代的茹毛饮血，到农耕时代伊始的刀耕火种，农业实现了由采集向种植发展的第一次革命；从作物轮作及其改良技术的系统使用，到以系统性育种、人造化肥、杀虫剂的使用为特征的“绿色革命”，农业完成了第二次革命向第三次革命的转变。进入21世纪，信息、通信和相关技术（ICT）在农业中的使用呈指数增长，已成为推动农业质量变革、效率变革、动力变革的重要驱动力，农业正在经历着第四次革命，我们称之为“智能农业”。

什么是“智能农业”？智能农业是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续的现代超前农业生产方式。与传统农业不同的是，智能农业把农业技术、作物和牲畜系统及网络和机构(即市场和政策) 结合起来，整合了物联网、大数据、云计算等新技术，并正在不断引入更多的机器人和人工智能技术[1]。智能设备（智能机器和传感器）则以农场系统的实物为节点，将实物与互联网连接起来，自动捕获或人工输入大量数据，经与传感器等智能设备相匹配的决策支持系统（计算机管理软件）的解释、分析，使农业流程被数据驱动和支持，执行自主行动或远程操作。

1 智能奶牛场的发展历程与现状

奶牛场的智能管理起始于应用电导率自动检测异常牛奶指标的研究，该研究最早发表在上世纪60年代。1977年，Charles揭示了牛活动量与发情行为之间的关系[2]，之后人们发明了计步器，以奶牛活动量的相对变化量作为衡量标准，揭发发情期的牛只，提高繁殖人员的工作效率。自上世纪80年代以来，人们一直在努力研发能够测量单个奶牛参数的传感器，但直到自动挤奶系统（AMS）的应用才获得成功。传感器作为一种测量牛与健康或发情有关的生理或行为参数的设备，能够自动对乳房炎、跛行、反刍、发情情况等进行监测，并要求牧场主采取行动（如治疗）。

1983年，西欧各国已普遍使用由自动识别器、产奶量记录器、定量配料器和微处理机组成的自动饲料配给系统。以美国、加拿大和日本为代表的集约化奶牛场，全面地将信息技术与营养模型调控技术结合起来，实现了以个体奶牛体况为基础的精细饲养，使得奶牛场的整体生产水平较传统的管理模式提高了30%以上[3]。

1985年，Rossing等首次研究了自动挤奶系统（AMS）的可行性。1992年，第一个商业农场在荷兰推出了自动挤奶系统(AMS)。截至2009年，全球使用自动挤奶系统的农场数量已增至8 000多家，其中西欧和北欧共占90%，加拿大占9%，美国占1%[4]。目前，使用AMS已成为西欧牧场的发展趋势，这极大地改变了奶牛场的经营管理现状。2010年，瑞典的DeLaval International AB（Tumba）推出了第一个全自动机器人挤奶系统（AMR）的挤奶厅，每台AMR有24个挤奶位，5只机器人手臂，每小时最多可容纳90头奶牛，一共可容纳300～800头奶牛，这意味着机器人挤奶系统可进一步提高牧场的工作效率[5]。

在中国，奶牛场使用的智能化设备主要包括TMR饲喂设备、奶牛发情监控系统、奶量自动上传设备三大板块，且所用设备大都是进口品牌。国内仅有少数奶牛场使用奶牛精料自动饲喂系统，设备也多为进口品牌。奶牛场使用的智能化软件设施主要包括电子识别系统、牧场管理软件系统、奶牛发情自动检测系统、奶牛信息管理系统、TMR精确饲喂系统、奶牛采食量测定系统等。目前牧场对这些软件的应用分析功能掌握度还很差，对其利用呈现模块化，不能全面系统运用信息化技术对奶牛场进行精准饲养管理。

2 “智能农业”引发的奶牛养殖模式变革

奶牛养殖向智能化模式变革着重于两个层面：一是技术层面，集成运用物联网、移动互联、云计算与大数据服务平台等获取、汇聚、分析奶牛生产流程中的客观数据，与管理及技术人员的经验与智慧深度融合，从群体甚至个体水平对奶牛管理、操作与决策；二是目标层面，将创新驱动、提质增效、绿色安全、开放共享作为发展目标[6]。

智能奶牛场的构建模块包括：（1）构建奶牛生产决策支持系统和数据平台，即应用辅助奶牛场生产管理、决策的计算机应用软件系统或平台，进行大数据分析、模块化分类报告、数据挖掘分析，使管理者根据数据分析结果提出更有效更实用的决策，有针对性地及时解决问题，提高奶牛场的经济效益。（2）安装基于射频识别（RFID，Radio Frequency Identification）和适机无线网络（Opportunistic Wireless Networking）技术的各种传感器装置，以牛、设备、原材料等实物为节点进行数据采集、自动识别、自动控制、硬件集成等。（3）应用移动智能终端，随时随地记录奶牛数据信息，实现生产和技术流程的常态现场管理和动态即时管理，增强奶牛数据信息的及时性、准确性、客观性、全面性。（4）引入人工智能机器，如挤奶机器人、理槽机器人等。目的是减少对人的依赖，实现标准化、程序化、精细化管理。