Способ управления почетвертной доильной установкой с предварительной оценкой качества молока

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к управлению процессом доения по отдельным четвертям вымени на молочных фермах. После надевания доильных стаканов (1) и сдаивания первых струек молока датчики электропроводности (3) измеряют показания и подают информацию в контроллер управления процессом доения (5), где рассчитывается удельная электропроводность и сравнивается с эталонной. Если показания выше нормы, то контроллер подаёт сигнал на клапаны (4) и отделяют маститное молоко в отдельную ёмкость. Сигналы, поступающие от датчика скорости молокоотдачи (2), направляют на контроллер управления процессом доения, который вычисляет интенсивность и скорость молокоотдачи. Подают сигнал на электромагнитные клапаны (8), изменяя соотношение тактов и количество пульсаций. Формируют управляющий сигнал на электропривод (6) регулятора вакуума (7), который в свою очередь ступенчато изменяет глубину вакуума. Повышается эффективность извлечения молока. 2 ил.

 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства, а именно к способам почетвертного управления процессом доения на молочных фермах с предварительным определением качества молока.

Известен способ молокоотдачи по четвертям вымени с изменением глубины вакуума доильного аппарата в зависимости от изменения скорости молокоотдачи заключающийся в том, что в такте сжатия уменьшают подачу вакуума в межстенную камеру и осуществляют воздействия на сосок микроколебаниями вакуума в подсосковой камере и такт сосания, проводят в две фазы: в первой фазе разрежение в подсосковой и межстенной камерах повышают, а во второй - уменьшают (SU 1702985 A1, МПК A01J 7/00, опубл. 07.01.1992).

Недостатком известного способа является то, что используемый жесткий алгоритм управления, не учитывает полностью индивидуальные особенности функции молокоотдачи коровы, что приводит к снижению эффективности процесса доения коров.

Также известно устройство для доения крупного рогатого скота, в котором доение проводится отдельно для каждой четверти вымени. Устройство включает доильные стаканы, каждый из которых имеет канал для транспортировки молока от доильных стаканов под действием вакуума. Расходомер соединен с каждым каналом для измерения потока молока, производимого каждой четвертью вымени, и регулятор вакуума также соединен с каждым каналом для изменения вакуума, прикладываемого к каждой доильной чашке отдельно. При этом блок управления предназначен для увеличения вакуума в любой доильной чашке в ответ на увеличение измеряемой скорости потока из того же доильного стакана, а также для уменьшения вакуума в любой доильной чашке в ответ на уменьшение скорости потока из того же доильного стакана (WO 0119169 A1, МПК A01J5/007, опубл. 22.03.2001).

Недостаток известного устройства заключается в недостаточно эффективном процессе доения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ управления процессом доения коров, включающий выдаивание с одновременным измерением скорости молокоотдачи в каждом доильном стакане и изменение длительности такта сосания в зависимости от характеристик молокоотдачи, в качестве которых используют результаты вычислений скорости молокоотдачи, и заключающемся в том, что после надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают пониженную глубину вакуума 0,8 Р_н, через период времени 4τ_ср глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ_ср по переходной характеристике скорости молокоотдачи вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молокоотдачи данной доли вымени τ_вi и скорость изменения скорости молокоотдачи на данном интервале времени, если интенсивность молокоотдачи увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi, вычисляют скорость изменения скорости молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р_н, при снижении скорости молокоотдачи подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_вi, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения скорости молокоотдачи τ_кi и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р_н, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ_кi, подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_кi и затем вакуум Р_н, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молокоотдачи по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ_ср - среднее значение постоянной времени процесса нарастания скорости молокоотдачи для данной породы коров, Р_н - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р_н≤ΔР≤0,1Р, при этом все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ_вi и спадающих τ_кi участках переходной характеристики скорости молокоотдачи по каждой доле вымени записывают в базу данных управляющего устройства с постоянным запоминающим устройством 4, вычисляют средние за доение значения τ_iср и τ_kcp, и в последующем доении доли вымени коровы τ_ср принимают равным τ_iср, а τ_кi - равным τ_kcp, где i - порядковый номер интервалов вычисления, соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики скорости молокоотдачи (RU 2536456 C1, МПК A01J 7/00,опубл. 27.12.2014).

Недостатком известного способа является то, что при управлении процессом доения по отдельным четвертям вымени регулируется только значение глубины вакуума, однако при доении высокопродуктивных коров необходимо дополнительное воздействие, которое можно создать изменением параметров пульсирующего вакуума, недостатком является также то, что молоко от животных не проходит предварительную оценку качества и поступает в общую емкость, что влечет за собой попадание в нее «маститного» молока и тем самым снижение его качества.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является устранение перечисленных недостатков наиболее близкого аналога.

Техническим результатом является повышение эффективности извлечения молока у высокопродуктивных коров, а также повышение качества молока в общей емкости, за счет исключения попадания в нее «маститного» молока.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе управления почетвертной доильной установкой с предварительной оценкой качества молока, включающем выдаивание с одновременным измерением интенсивности молоковыведения в каждом доильном стакане и изменение длительности такта сосания в зависимости от интенсивности молоковыведения, после надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают пониженную глубину вакуума 0,8Р_н, через период времени 4τ_ср глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ_ср по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ_вi и скорость изменения интенсивности молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi, вычисляют скорость изменения скорости молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р_н, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_вi, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведенияτ_ki и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р_н, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ_ki, причем период времени τ_ср - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р_н - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р_н≤ΔР≤0,1Р_н, затем все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ_вi и спадающих τ_ki участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения по каждой доле вымени записывают в базу данных управляющего устройства с постоянным запоминающим устройством, вычисляют средние за доение значения τ_iср и τ_kcp, и в последующем доении доли вымени коровы τср принимают равным τ_iср, а τ_ki - равным τ_kcp, где i - порядковый номер интервалов вычисления соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения, согласно изобретению, после надевания доильных стаканов и сдаивания первых струек молока, датчиками электропроводности измеряют показания и подают информацию в контроллер управления процессом доения, где рассчитывают удельную электропроводность и сравнивают с эталонной, если показания выше нормы, то контроллер формирует сигнал на клапаны, которые отделяют маститное молоко в отдельную емкость, в процессе доения в зависимости от скорости молокоотдачи, которую получают от счетчиков молока, изменяют соотношение тактов и количество пульсаций в каждом доильном стакане, после получения данных от счетчика молока переводят электромагнитные клапаны в режим пульсирующего вакуума «раздаивание» с соотношением пульсаций 55:45 и частотой пульсов 180 мин^-1, а при достижении параметра ΔР равного 1,1Р_н, контроллер управления процессом доения переводит электромагнитные клапаны в режим «основное доение» с соотношением тактов 70:30 и частотой пульсов 60 мин^-1, при этом после снижения глубины вакуума на ΔР ниже Р_н, контроллер управления процессом доения переводит электромагнитные клапаны в режим «додаивание» с соотношением тактов 50:50 и частотой пульсов 120 мин^-1, при этом подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_ki и затем вакуум Р_н.

В предлагаемом способе доение осуществляют с одновременным измерением скорости молокоотдачи и предварительным определением качества молока от каждой доли вымени коровы. Для более полной реализации рефлекса молокоотдачи в зависимости от скорости молокоотдачи изменяют параметры не только глубины вакуума, но и соотношение тактов, количество пульсаций. По каждой доле вымени измеряем и электропроводность (предварительная оценка качества молока). В начале процесса доения в подсосковом пространстве устанавливают пониженную величину вакуума, которую затем ступенчато увеличивают, так же подают сигнал и переводят электромагнитные пульсаторы в режим пульсирующего вакуума «раздаивание» с соотношением пульсаций 55:45 и частотой пульсов 180 мин^-1, сдаивают первые струйки молока, включаются датчики электропроводности, которые производят измерение, показатели сравнивают с эталонными, превышение служит сигналом на переключение клапана и отвода молока в отдельную емкость. Вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молокоотдачи данной доли вымени и скорость изменения скорости молокоотдачи на данном интервале времени. Далее через каждый промежуток времени вычисляют скорость изменения скорости молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском, при достижении глубины вакуума 1,1P_н, подают сигнал и переводят электромагнитные пульсаторы в режим пульсирующего вакуума «основное доение» с соотношением пульсаций 70:30 и частотой пульсов 60 мин^-1. При снижении скорости молокоотдачи подают сигнал на снижение величины вакуума в подсосковом пространстве. Вычисляют постоянную времени процесса снижения скорости молокоотдачи и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума, при снижении величины вакуума ниже номинальной, подают сигнал и переводят электромагнитные клапаны в режим «додаивание» с соотношением тактов 50:50 и частотой пульсов 120 мин^-1. Затем через каждый промежуток времени подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления и вакуум, пока скорость молокоотдачи не снизится до 50 мл/мин, после подают сигнал на отключение доильного стакана. Все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих и спадающих участках переходной характеристики скорости молокоотдачи по каждой доле вымени записывают в базу данных контроллера управления процессом доения с привязкой к номеру коровы.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 представлена общая схема автоматизированной доильной установки с управлением процессом доения по отдельным четвертям вымени, на фиг. 2 показана переходная характеристика скорости молокоотдачи - зависимость молокоотдачи от времени q(t) и соответствующий ей график изменения давления под соском вымени, количества пульсаций и соотношения тактов.

Способ управления почетвертной доильной установкой с предварительной оценкой качества молока содержит доильные стаканы 1, датчики измерения скорости молокоотдачи 2 и датчики измерения электропроводности 3 связанные с контроллером управления процессом доения 5, который формирует и подает сигналы на клапаны отведения «маститного» молока 4,электропривод 6, который управляет регулятором вакуума 7, электромагнитные клапаны 8 соединенные с контроллером управления процессом доения 5.

Способ управления почетвертной доильной установкой с предварительной оценкой качества молока осуществляют следующим образом, после надевания доильных стаканов 1, контроллер управления процессом доения5 получает сигнал от датчика скорости молокоотдачи 2 и от датчиков измерения электропроводности 3, если G_i>G_н, то контроллер 5 подает сигнал на клапан 3, который отводит «маститное» молоко в отдельную емкость, если G_i≤G_н, то молоко идет в общую емкость, устанавливают пониженную глубину вакуума 0,8Р_н через период времени 4τ_ср, сигналы q_i, поступающие от датчика скорости молокоотдачи 2 направляют на контроллер управления процессом доения 5, который вычисляет интенсивность q и скорость молокоотдачи , подают сигнал на электромагнитные клапаны 8, изменяя соотношение тактов и количество пульсаций, переводя их в режим «раздой», формируют управляющий сигнал u_i на электропривод 6 регулятора вакуума 7, который в свою очередь ступенчато изменяет глубину вакуум, а в подсосковом пространстве доильного стакана 1 на величину ΔР, находящуюся в пределах: 0,01Р_н≤ΔР≤0,1Р_н, на промежуток времени 4τ_ср, по истечении которого переходной характеристике скорости молокоотдачи контроллер управления процессом доения 5 вычисляет значение постоянной времени процесса нарастания скорости молокоотдачи данной доли вымени τ_вi и скорость изменения молокоотдачи (фиг. 2) на данном интервале времени, если интенсивность молокоотдачи увеличилась, то есть , то контроллер управления процессом доения 5 вновь формирует управляющий сигнал u_i на электропривод 6 регулятор вакуума 7, который увеличивает глубину вакуума на величину ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась, то есть, глубина вакуума под соском остается на прежнем уровне. Далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi контроллер управления процессом доения 5 вычисляет скорость изменения скорости молокоотдачи и при ее возрастании контроллер управления процессом доения 5 формирует управляющий сигнал u_i, приводящий к увеличению глубины вакуума под соском, но не более значения, равного 1,1Р_н. При достижении такой величины вакуума контроллер управления процессом доения 5 подает сигнал на электромагнитные клапаны 8, изменяя соотношение тактов и количество пульсаций, переводя их в режим «основное доение». При снижении скорости молокоотдачи, то есть при , контроллер управления процессом доения 5 подает сигнал на электропривод 6 регулятора вакуума 7, который создает атмосферное давление Р_а в подсосковом пространстве доильного стакана 1 на промежуток времени τ_вi, а затем вычисляет постоянную времени процесса снижения скорости молокоотдачи τ_ki, если при этом интенсивность молокоотдачи увеличилась, то есть , управляющее устройство оставляет вакуум под соском на прежнем уровне на промежуток времени 4τ_ki, если уменьшилась, то контроллер управления процессом доения 5, подает сигнал на электромагнитные клапаны 8, изменяя соотношение тактов и количество пульсаций, переводя их в режим «додаивание» и вновь формирует управляющий сигнал u_i, который обеспечивает под соском вымени атмосферное давление Р_а на промежуток времени τ_km, затем номинальную глубину вакуума Р_н на промежуток времени 4τ_km. Так продолжается до тех пор, пока скорость молокоотдачи q_i не уменьшится до 50 мл/мин при этом доение данной доли вымени прекращается. Причем все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ_вi и спадающих τ_ki участках переходной характеристики скорости молокоотдачи по каждой доле вымени записывают в базу данных контроллер управления процессом доения 5 с привязкой данных к номеру животного, вычисляют средние за доение значения τ_iср и τ_kcp, и в последующем доении доли вымени коровы τ_ср принимают равным τ_iср, а τ_кi - равным τ_kcp, а где i - порядковый номер интервалов вычисления соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики скорости молокоотдачи.

Контроллер управления процессом доения 5 вычисляет значение постоянной времени τ_вi по формуле:

,

где q₁, q₂, q₃ - значения скорости молокоотдачи соответственно в моменты времени t₁, t₂, t₃, например, равные τ_ср, 2τ_ср, 3τ_ср (фиг. 2), а скорость изменения скорости молокоотдачи - как .

При снижении скорости молокоотдачи контроллер управления процессом доения 5 вычисляет постоянную времени процесса снижения скорости молокоотдачи τ_кi по формуле:

где q₅, q₆ - скорость молокоотдачи на спадающей части переходной характеристики (фиг. 2).

В результате использования предлагаемого способа повышается эффективность извлечения молока у высокопродуктивных коров за счет управления параметрами пульсирующего вакуума (соотношение тактов, количество пульсаций) по каждой доле вымени адекватно молокоотдаче, помимо этого исключается попадание «маститного» молока в общую емкость, за счет получения данных с датчиков электропроводности, которые в контроллере управления процессом доения сравниваются с эталонными и в случае превышения показателя электропроводности выше нормы, «маститное» молоко отводится в отдельную емкость, тем самым исключается его попадание в общую емкость.

Способ управления почетвертной доильной установкой с предварительной оценкой качества молока, включающий выдаивание с одновременным измерением интенсивности молоковыведения в каждом доильном стакане и изменение длительности такта сосания в зависимости от интенсивности молоковыведения, после надевания доильного аппарата в подсосковом пространстве доильных стаканов устанавливают пониженную глубину вакуума 0,8Р_н, через период времени 4τ_ср глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ_ср по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ_вi и скорость изменения интенсивности молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ_вi, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ_вi, вычисляют скорость изменения скорости молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р_н, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_вi, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведения τ_ki и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р_н, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ_ki, подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р_а на промежуток времени τ_ki и затем вакуум Р_н, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молоковыведения по доле вымени не снизится до значения, равного 50 мл/мин, причем период времени τ_ср - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р_н - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р_н≤ΔР≤0,1Р_н, затем все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ_вi и спадающих τ_ki участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения по каждой доле вымени записывают в базу данных управляющего устройства с постоянным запоминающим устройством, вычисляют средние за доение значения τ_iср и τ_kcp, и в последующем доении доли вымени коровы τ_ср принимают равным τ_iср, а τ_ki - равным τ_kcp, где i - порядковый номер интервалов вычисления соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики интенсивности молоковыведения, отличающийся тем, что после надевания доильных стаканов и сдаивания первых струек молока датчики электропроводности измеряют показания и подают информацию в контроллер управления процессом доения, где рассчитывается удельная электропроводность и сравнивается с эталонной, если показания выше нормы, то контроллер подаёт сигнал на клапаны и отделяют маститное молоко в отдельную ёмкость, в процессе доения в зависимости от скорости молокоотдачи, которую получают от счётчиков молока, изменяют соотношение тактов и количество пульсаций в каждом доильном стакане, после получения данных от счётчика молока переводят электромагнитные клапаны в режим пульсирующего вакуума «раздаивание» с соотношением пульсаций 55:45 и частотой пульсов 180 мин^-1, а при достижении параметра ΔР, равного 1,1Р_н, контроллер управления процессом доения переводит электромагнитные клапаны в режим «основное доение» с соотношением тактов 70:30 и частотой пульсов 60 мин^-1, при этом после снижения глубины вакуума на ΔР ниже Р_н контроллер управления процессом доения переводит электромагнитные клапаны в режим «додаивание» с соотношением тактов 50:50 и частотой пульсов 120 мин^-1.