Способ управления почетвертной доильной установкой с предварительной оценкой качества молока
METHOD FOR CONTROLLING A QUARTERNARY MILKING MACHINE WITH A PRELIMINARY ASSESSMENT OF THE QUALITY OF MILK

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.
н
ср
ср
вi
вi
вi
н
а
вi
кi
н
кi
а
кi
н
ср
н
н
вi
кi
iср
kcp
ср
iср
кi
kcp
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, через период времени 4τ глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ по переходной характеристике скорости молокоотдачи вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молокоотдачи данной доли вымени τ и скорость изменения скорости молокоотдачи на данном интервале времени, если интенсивность молокоотдачи увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ, вычисляют скорость изменения скорости молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р, при снижении скорости молокоотдачи подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р на промежуток времени τ, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения скорости молокоотдачи τ и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ, подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р на промежуток времени τ и затем вакуум Р, так продолжается до тех пор, пока интенсивность молокоотдачи по доле вымени не снизится до значения, равного 3,3 г/с, причем период времени τ - среднее значение постоянной времени процесса нарастания скорости молокоотдачи для данной породы коров, Р - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р≤ΔР≤0,1Р, при этом все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ и спадающих τ 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 и τ, и в последующем доении доли вымени коровы τ принимают равным τ, а τ - равным τ, 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.
н
ср
ср
вi
вi
вi
н
а
вi
ki
н
ki
ср
н
н
н
вi
ki
iср
kcp
iср
ki
kcp
н
н
а
ki
н
-1
-1
-1
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, через период времени 4τ глубину вакуума под соском ступенчато увеличивают на величину ΔР и через период времени 4τ по переходной характеристике интенсивности молоковыведения вычисляют значение постоянной времени процесса нарастания молоковыведения данной доли вымени τ и скорость изменения интенсивности молоковыведения на данном интервале времени, если интенсивность молоковыведения увеличилась, то глубину вакуума снова повышают на ΔР на период времени 4τ, если уменьшилась - то оставляют на прежнем уровне, далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τ, вычисляют скорость изменения скорости молокоотдачи и при ее возрастании повышают глубину вакуума под соском ΔР, но не более значения, равного 1,1Р, при снижении интенсивности молоковыведения подают в подсосковое пространство воздух атмосферного давления Р на промежуток времени τ, в конце которого вычисляют постоянную времени процесса снижения интенсивности молоковыведенияτ и под соском устанавливают номинальную глубину вакуума Р, затем через каждый промежуток времени, равный четырем 4τ, причем период времени τ - среднее значение постоянной времени процесса нарастания интенсивности молоковыведения для данной породы коров, Р - номинальная глубина вакуума в подсосковом пространстве для данного типа доильного аппарата, а 0,01Р≤ΔР≤0,1Р, затем все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ и спадающих τ 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 и τ, и в последующем доении доли вымени коровы τср принимают равным τ, а τ - равным τ, 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, а при достижении параметра ΔР равного 1,1Р, контроллер управления процессом доения переводит электромагнитные клапаны в режим «основное доение» с соотношением тактов 70:30 и частотой пульсов 60 мин, при этом после снижения глубины вакуума на ΔР ниже Р, контроллер управления процессом доения переводит электромагнитные клапаны в режим «додаивание» с соотношением тактов 50:50 и частотой пульсов 120 мин, при этом подают поочередно в подсосковое пространство доильного стакана воздух атмосферного давления Р на промежуток времени τ и затем вакуум Р.
-1
-1
-1
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, 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, подают сигнал и переводят электромагнитные пульсаторы в режим пульсирующего вакуума «основное доение» с соотношением пульсаций 70:30 и частотой пульсов 60 мин. 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. 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.
i
н
i
н
н
ср
i
i
н
н
ср
вi
i
вi
вi
i
н
а
вi
ki
ki
i
а
km
н
km
i
вi
ki
iср
kcp
ср
iср
кi
kcp
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>G, то контроллер 5 подает сигнал на клапан 3, который отводит «маститное» молоко в отдельную емкость, если G≤G, то молоко идет в общую емкость, устанавливают пониженную глубину вакуума 0,8Р через период времени 4τ, сигналы q, 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 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≤ΔР≤0,1Р, на промежуток времени 4τ, по истечении которого переходной характеристике скорости молокоотдачи контроллер управления процессом доения 5 вычисляет значение постоянной времени процесса нарастания скорости молокоотдачи данной доли вымени τ 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 на электропривод 6 регулятор вакуума 7, который увеличивает глубину вакуума на величину ΔР на период времени 4τ, если уменьшилась, то есть, глубина вакуума под соском остается на прежнем уровне. Далее в процессе доения через каждый промежуток времени, равный 4τконтроллер управления процессом доения 5 вычисляет скорость изменения скорости молокоотдачи  и при ее возрастании контроллер управления процессом доения 5 формирует управляющий сигнал u, приводящий к увеличению глубины вакуума под соском, но не более значения, равного 1,1Р. 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 в подсосковом пространстве доильного стакана 1 на промежуток времени τ, а затем вычисляет постоянную времени процесса снижения скорости молокоотдачи τ, если при этом интенсивность молокоотдачи увеличилась, то есть , управляющее устройство оставляет вакуум под соском на прежнем уровне на промежуток времени 4τ, 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, который обеспечивает под соском вымени атмосферное давление Р на промежуток времени τ, затем номинальную глубину вакуума Р на промежуток времени 4τ. Так продолжается до тех пор, пока скорость молокоотдачи q не уменьшится до 50 мл/мин при этом доение данной доли вымени прекращается. Причем все вычисленные значения постоянных времени на возрастающих τ и спадающих τ 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 и τ, и в последующем доении доли вымени коровы τ принимают равным τ, а τ - равным τ, а где i - порядковый номер интервалов вычисления соответственно на возрастающем и спадающем участках переходной характеристики скорости молокоотдачи.
вi
Контроллер управления процессом доения 5 вычисляет значение постоянной времени τ по формуле:
,
1
2
3
1
2
3
ср
ср
ср
где q, q, q - значения скорости молокоотдачи соответственно в моменты времени t, t, t, например, равные τ, 2τ, 3τ (фиг. 2), а скорость изменения скорости молокоотдачи - как .
кi
При снижении скорости молокоотдачи контроллер управления процессом доения 5 вычисляет постоянную времени процесса снижения скорости молокоотдачи τ по формуле:
5
6
где q, q - 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.