CN102096993B - 一种奶量集中采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适用于养殖小区的一种奶量集中采集系统，其特点是，包括通过无线方式连接的用于计量单个挤奶台位信息的至少1个采集终端和用于集中采集本小区所有挤奶台位信息的小区集中器，其中小区集中器包括小区集中处理单元，该小区集中处理单元与无线单元连接，而采集终端包括与无线单元连接的终端处理单元，该终端处理单元的输入端分别与流量传感器和液位开关连接从而获取液位及流量信息，该终端处理单元的输出端分别与进气阀、真空阀、和回奶阀的控制端连接从而控制阀门开、闭。本发明系统充分考虑挤奶厅在运作过程当中极其复杂的现场环境，所以采用无线方式进行信息的传输，这样不仅大大简化了系统现场布线，而且很好的提高了系统的稳定性。

Description

一种奶量集中采集系统
技术领域
本发明涉及适用于养殖小区的一种奶量集中采集系统。
背景技术
目前，在国内农业企业提出的“以信息化带动农业产业化”理念的推动下，以及国外″精确农业″在畜牧业当中实践并取得巨大成功的基础上，可以肯定国内奶业发展的当务之急必然是实现奶业的信息化、自动化和智能化。结合目前我国奶业的实情，主要有以下三点原因制约奶业的现代化发展：其一，目前国内市场上的奶业器械大部分为进口设备，进口设备存在价格昂贵、汉化问题和维护不方便等缺点，同时其设备中计量装置所占成本比例较高，严重制约其在国内市场的进一步推广；其二，结合我国奶业实情，行业中养殖户普遍以养殖小区形式存在，而养殖小区大都经济实力薄弱，致使其在挤奶厅建设过程中仅仅安装了自动挤奶设备而未安装计量系统，从而导致奶量的计量仍采用传统的人工读取方式，而人工读取存在精度低，操作性差，工作量大等缺点；其三，奶量信息作为DHI测定的主要组成部分，是判定牛只产奶性能的主要依据，目前的计量系统均未实现对奶量信息的系统加工处理，运用所得结果指导奶场经营管理，这样不利于提高工作效率，不利于提高奶厂经营管理水平，不利于整个奶业的科学化发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种奶量集中采集系统，其具有测量精度高、成本低、实用性强、易于推广、可在线维护、且能实现对奶量信息的系统加工处理，进而用于指导奶厂经营管理。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种奶量集中采集系统，其特别之处在于，包括通过无线方式连接的用于计量单个挤奶台位信息的至少1个采集终端和用于集中采集本小区所有挤奶台位信息的小区集中器，其中小区集中器包括小区集中处理单元，该小区集中处理单元与无线单元连接，而采集终端包括与无线单元连接的终端处理单元，该终端处理单元的输入端分别与流量传感器和液位开关连接从而获取液位及流量信息，该终端处理单元的输出端分别与进气阀、真空阀、和回奶阀的控制端连接从而控制阀门开、闭。
其中小区集中处理单元为上位计算机，该计算机通过电平转换电路与无线单元连接。
其中终端处理单元为单片机。
其中终端处理单元还与人机交互单元通过SPI串行总线连接。
其中小区集中器和采集终端之间通过基于无线RF通信的RS485总线进行连接。
本发明具有以下优点：
1、系统充分考虑挤奶厅在运作过程当中极其复杂的现场环境，所以采用无线方式进行信息的传输，这样不仅大大简化了系统现场布线，而且很好的提高了系统的稳定性；
2、系统软硬件结合，具备一定的自我监测功能，可以动态的对采集终端工作状态进行检查，以及对自身硬件系统进行在线检查，便于维护；
3、系统在数据传输过程中采用多种方式进行校验以保证系统数据传输的准确性，减小传输误差；
4、系统设计从我国奶业实际国情出发，采用奶量小区集中采集的方式，有效降低了系统成本，便于大范围推广；
5、系统中采集终端通过对挤奶工作过程中的标志时间点的把握，尽可能多的把原本奶厅工作人员的工作取代，进一步减少工作人员的工作量，提高挤奶工作效率。
附图说明
附图1为本发明中采集终端在挤奶台安装原理示意图；
附图2为本发明的原理框图；
附图3为本发明中小区集中器的主控制流程图；
附图4为本发明中采集终端的主控制流程图。
具体实施方式
本发明的一种奶量集中采集系统，包括小区集中器和采集终端，其中小区集中器由集中处理单元，电平转换电路和无线单元组成，而采集终端由终端处理单元，无线单元，人机交互单元，回奶阀，真空阀，进气阀，液位开关，光电隔离单元和流量传感器组成。
所述小区集中器，其集中处理单元是上位计算机，其上安装上位机处理软件，软件具有对采集终端实现控制和对采集到的数据进行综合处理的功能，同时软件通过与实际挤奶操作过程相结合进而具备一定的自纠错功能，其输入输出端通过电平转换电路分别和无线单元的输出输入端相连接，二者之间通过RS232串行接口连接，其和各个终端通过建立RS485总线实现数据交互，其通信方式为无线RF通信。
所述上位机软件基于.NET平台开发，采用SQL2005数据库，包括奶量采集、清洗模式、设备检测、数据导出、产奶信息和系统设置六部分。
所述采集终端的工作原理为：采集终端通过人机交互单元录入牛只的编号信息，同时通过上位计算机传来的工作状态标志和液位开关的状态，来判断后控制回奶阀，真空阀和进气阀的打开和闭合，配合实现奶量的计量，在计量过程中，终端处理单元通过对流量传感器的输出信号进行相应处理得到奶量，并将奶量送人机交换单元显示，最终在得到小区集中器传来的控制信息后，采集终端再将奶量传送到小区集中器。
所述采集终端用于计量每个台位的奶量，小区集中器用于集中采集本小区所有终端奶量信息，一个养殖小区内应该包含一台小区集中器和多台采集终端，每个采集终端对应挤奶厅当中的一个挤奶台位，小区集中器最多可以控制128个采集终端，完全能够满足奶厅建设的需要，其中小区集中器与采集终端之间的通信是主从式一对多通信，其中小区集中器处理单元通过无线单元连接向采集终端传输控制信息，同时采集终端通过无线单元连接小区集中器向其传输数据信息和状态信息。
所述主从式一对多通信的实现方法为：首先把各个采集终端统一编址，每个采集终端的地址唯一，然后把小区集中器和各个终端的数据帧格式和对应终端的地址相关联，建立一一映射关系，这样小区集中器便可以通过发送不同格式的数据帧对不同的采集终端进行控制，也就实现了一个小区集中器集中采集小区内的多个采集终端的信息的目标。
所述采集终端处理单元是8052系列单片机，其中采集终端的处理单元的输入输出端分别与无线单元的输出输入端连接，二者通过串行通信接口连接，其中采集终端的处理单元的输出端和回奶阀的控制端连接，其中采集终端的处理单元的输出端和进气阀的控制端连接，其中采集终端的处理单元的输出端和真空阀的控制端连接，其中采集终端的处理单元的输入输出端分别和人机交互单元的输出输入端相连接，二者之间通过SPI串行总线进行连接，其中采集终端的处理单元的输入端和液位开关的输出端连接，其中采集终端的处理单元的输入端和流量传感器的输出端连接，该流量传感器为涡轮流量传感器，其中流量传感器需要接光电隔离单元后和采集终端的处理单元相连接，采集终端的工作过程紧密结合挤奶设备操作流程，实现对奶量的准确计量。
所述采集终端通过人机交互单元实现人机交互功能，其中人机交互单元包括按键输入和数码显示两部分，其主要功能包括以下几点：查询采集终端各部件工作状态并显示、输入命令控制终端使其各部件按要求动作、通过特殊通信规约修改终端运行参数、录入牛只编号信息、检测输入确定挤奶过程当中的标志时间点、实时显示奶量信息等。
并且，所述系统的工作流程是建立在实际挤奶流程基础之上，实现二者的高度结合，从而达到提高生产效率的目标。这需要所述整个系统的工作需要考虑以下几方面的内容：第一，在整个挤奶过程当中，每一批次奶牛进入挤奶厅花费的时间大概为1分钟到2分钟，每一批次的奶牛的挤奶过程花费时间大概为10分钟到15分钟，每一批次奶牛走出挤奶厅花费的时间大概为1分钟到2分钟，也就是说在每两批次奶牛之间有2分钟到4分钟的时间，这也就要求系统必须在一批次的奶牛挤完奶后的2分钟内完成所有台位奶量的计量和数据的收集；第二，在挤奶过程中，会有空气进入挤奶管道，致使牛奶中产生相当一部分的泡沫，所产生泡沫将会直接影响系统的计量结果，需要在计量过程中消去牛奶中的泡沫；第三，系统工作过程和挤奶过程实现高度结合的同时，二者之间也具有了高度的依赖性，这就要求所述系统在控制流程设计上要具备高度的稳定性。
本发明中一种奶量集中采集系统的实现方法，其包括以下步骤：
1.打开小区内所有采集终端。
2.打开上位机软件，进入软件的“系统设置”功能，设置通信参数，如果不是第一次使用上位机软件，同时上位机硬件设备无改动，则可跳过这一步。
3.进入“奶量采集”界面，点击开始采集按钮，上位机进入监听状态。
4.牛只开始进入挤奶厅，此时操作人员需在一特定采集终端输入牛只开始进入奶厅标志所对应命令，之后，这一采集终端会将这一事件经过无线信道告知小区集中器。
5.小区集中器在收到牛只开始进场标志后，上位机软件系统延时8分钟，之后，上位机软件系统开始循环呼叫所有未上传奶量数据的采集终端，此呼叫过程每10秒钟重复一次，直到软件系统采集到了所有采集终端的奶量数据。
6.在步骤5过程当中，对于各个采集终端，其计量奶量的工作流程为：操作人员按照正常操作流程进行挤奶操作，在牛只进场后在人机交互单元上输入此次挤奶的牛只编号，在牛只完成挤奶过程后，点击采集终端面板上的“开始”按键，通过回奶阀和进气阀的规律动作消除牛奶当中的泡沫，然后采集终端自行完成奶量计量。
7.在小区集中器收到牛只开始离开奶厅标志后，软件系统将本次采集的奶量数据写入数据库，并判断所得数据的完整性和正确性。
8.小区集中器回到步骤3当中的监听状态，如此循环，直至一班次挤完奶。

Claims (5)

1.一种奶量集中采集系统，其特征在于：包括通过无线方式连接的用于计量单个挤奶台位信息的至少1个采集终端和用于集中采集本小区所有挤奶台位信息的小区集中器，其中小区集中器包括小区集中处理单元，该小区集中处理单元与无线单元连接，而采集终端包括与另外一个无线单元连接的终端处理单元，该终端处理单元的输入端分别与流量传感器和液位开关连接从而获取液位及流量信息，该终端处理单元的输出端分别与进气阀、真空阀和回奶阀的控制端连接从而控制阀门开、闭。
2.如权利要求1所述的一种奶量集中采集系统，其特征在于：其中小区集中处理单元为上位计算机，该计算机通过电平转换电路与无线单元连接。
3.如权利要求1或2所述的一种奶量集中采集系统，其特征在于：其中终端处理单元为单片机。
4.如权利要求1所述的一种奶量集中采集系统，其特征在于：其中终端处理单元还与人机交互单元通过SPI串行总线连接。
5.如权利要求1所述的一种奶量集中采集系统，其特征在于：其中小区集中器和采集终端之间通过基于无线RF通信的RS485总线进行连接。
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