CN103931515B - 一种即温式牛用智能控温饮水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种即温式牛用智能控温饮水装置，属畜牧业养殖技术领域，其特征在于在其结构中设置有：水流传感器（1）、水流控制器（2）、入水温度传感器（3）、加热单元（4）、过热保护器（5）、电源复位器（6）、电源指示灯（7）、数据处理控制中心（8）、出水温度数显调节器（9）、功率调节器（10）、出水温度传感器（11）、牛用饮水碗（12）、入水管（13）、出水管（14）；通过数据处理控制中心（8）控制水流控制器（2）、入水温度传感器（3）、出水温度传感器（11）和功率调节器（10）、保证了在不同的水压、水流、水温的情况下都可以得到预设的恒温的水源，比传统的热水器省电30%以上，降低了养殖成本，具有体积小、易安装，经济效益好的特点。

Description

一种即温式牛用智能控温饮水装置

技术领域：

本发明涉及一种即温式牛用智能控温饮水装置，属畜牧业养殖技术领域。

背景技术：

牛只每天需要摄入大量的水，主要由饮水、饲料中的水及机体代谢产生的水提供，其中直接饮水是牛只最主要的摄水途径。

有研究表明奶牛犊牛饮水的温度最好控制在35℃-38℃之间，因为犊牛本身抗寒能力尚未发育完全，如果一直提供低于5℃的饮水，不仅会影响犊牛的采食和饮水量，对犊牛整个身体的成长发育都会产生不良的影响。对于泌乳牛来说，在寒冷的冬春季节，普通泌乳牛的饮水温度也不应低于8℃，如果给奶牛长期供给低温的饮水，首先饮水量会大大下降，直接导致奶牛的产奶量也会下降；另外，饮用冷水对奶牛是一个冷刺激，奶牛要消耗一部分本来可以用于产奶的能量来抵御寒冷，这样必然导致产奶量下降。有研究报道称，在寒冷的冬春季节，将奶牛的饮水温度控制在9℃-15℃，可比饮水温度没有控制（其饮水温度在0℃左右）的奶牛日均产奶量高出0.57公斤，即仅通过饮水温度的控制就可提高产奶量约8.7%。奶牛产奶后一般会由于大量损失水分而饮水，在寒冷的冬春季节，如果我们给刚生产的奶牛提供足量的温度在40℃左右的麦麸水来代替温度在5℃甚至更低的水，能起到很好的补充体液、温暖身体的功效，同时也会减少一些产后疾病的发生。因此在规模化的奶牛场，保证奶牛饮用9℃以上的水十分重要。

目前，绝大部分奶牛场均未对奶牛的饮用水作加温处理，即使在寒冷的冬春季节，奶牛也只能饮用温度只有几度的水，致使犊牛的身体发育受到不良影响，泌乳牛的产奶量下降，产后牛易发生产后疾病。

而对于奶牛数量较少的农户，采用饮水盆或箱体，在冬天采用电热棒对水加热，这种饮水盆或箱体的不足在于，虽然能提高水温，但能耗高，安全性差，提高了饲养成本。

综上所述，目前亟需一种节能恒温的饮水设备，能够为牛只提供恒温的温热的饮水，以避免在寒冷的天气牛只饮用冰冷的饮水，从而避免产奶量下降、胃肠道疾病和产后疾病的发生，避免造成的重大的经济损失。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种即温式牛用智能控温饮水装置，设置了数据处理控制中心等控制部件，保证了在不同的水压、水流、水温的情况下都可以得到预设的恒温的水源，比传统的热水器省电30%以上，降低了养殖成本，具有体积小、易安装，经济效益好的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

在一种即温式牛用智能控温饮水装置的结构中，设置有：水流传感器、水流控制器、入水温度传感器、加热单元、过热保护器、电源复位器、电源指示灯、数据处理控制中心、出水温度数显调节器、功率调节器、出水温度传感器、牛用饮水碗、入水管、出水管；水流传感器、水流控制器、入水温度传感器安装在入水管上，并与数据处理控制中心相连接；出水温度传感器安装在出水管上，并与数据处理控制中心相连接；加热单元中的电加热管的一端与入水管相连接，另一端与出水管相连接；在加热单元中安装有过热保护器；出水管的一端与加热单元中的电加热管相连接，另一端与牛用饮水碗相连接，功率调节器的一端与加热单元相连接，另一端与数据处理控制中心相连接；电源复位器的一端与外接电源相连接，另一端与数据处理控制中心相连接；在数据处理控制中心上安装有电源指示灯和出水温度数显调节器；数据处理控制中心与水流传感器、水流控制器、入水温度传感器、过热保护器、电源复位器、电源指示灯、出水温度数显调节器、功率调节器和出水温度传感器相连接。

控制原理为：已知水的比热容为c，所述的水流控制器测定的每秒钟的水流量为m，所述的入水温度传感器测定的入水温度为T₁（t），所述的功率调节器调节加热单元的功率为W，所述的温度数显调节器设定的出水温度为T₀（t），所述的即温式牛用智能控温饮水装置的热转换系数为K，根据热平衡原理得到公式cm(T₀(t)-T₁(t))=WK；保持每秒钟的水流量为m不变，已知所述的出水温度数显调节器的设定出水温度为T₀（t），数据处理控制中心控制所述的功率调节器的输出功率为W，则：W=cm(T₀(t)-T₁(t))/K。

水流传感器将水流信号传递至数据处理控制中心，控制其他元件的电源状态；加热单元是具有中空的电加热管，该电加热管的材质为陶瓷、石英、水晶或者玻璃中的一种，该电加热管的外表面覆有一层纳米级的导电发热薄膜，并在其表面覆盖一层极薄的远红外绝缘保护层，以加强其远红外辐射率，增加其绝缘性能和防潮性能，由功率调节器控制其功率；在数据处理控制中心上设有电源指示灯，当加热单元上的过热保护器测得的温度值超过指定温度或者出水温度传感器测得的温度值高于指定值时，通过数据处理控制中心控制电源复位器的双金属片突跳，切断外接电源，使电源指示灯熄灭；数据处理控制中心通过分析处理出水温度数显调节器设定的出水温度T₀（t）和出水温度传感器测得的出水温度T₂（t），计算出即温式牛用智能控温饮水装置的热转换系数K，当K值稳定后储存在数据处理控制中心中以代替上次储存的K值；电源复位器位于数据处理控制中心的电源接入端，电源复位器接受数据处理控制中心的指令，当过热保护器测得的温度值超过指定温度或者出水温度传感器测得的温度值高于指定值时，电源复位器的双金属片突跳，传动触头迅速动作，断开整个即温式牛用智能控温饮水装置的电源；触点不自动复位；数据处理控制中心采集入水温度传感器、过热保护器、出水温度数显调节器和出水温度传感器的数据，并经过处理和运算后控制水流控制器和功率调节器，恒定出水温度。

本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：

1、本发明设置了入水温度传感器、出水温度传感器和数据处理控制中心等控制部件，保证了在不同的水压、水流、水温的情况下都可以得到预设的恒温的水源。

2、本发明在加热单元设有过热保护器，当加热单元高于设定温度时，可立即切断加热单元的电源，以防干烧，增加了装置的安全性。

3、本发明采用即热式加热方式，不需要预热也不需要以冷水调合，且呈恒温出水，因此，没有多余的热水被浪费，比传统的热水器省电30%以上。

4、本发明不需要设置储水箱和保温胆，体积小、易安装。

5、本发明有利于提高牛只的饮水量、采食量和抗病能力，提高了肉牛的饲料转化率和奶牛的产奶量，降低了养殖成本，经济效益好。

附图说明:

图1为本发明的框架结构示意图。

在图中：1.水流传感器，2.水流控制器，3.入水温度传感器，4.加热单元，5.过热保护器，6.电源复位器，7.电源指示灯，8.数据处理控制中心，9.出水温度数显调节器，10.功率调节器，11.出水温度传感器，12.牛用饮水碗，13.入水管，14.出水管。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的一种即温式牛用智能控温饮水装置由水流传感器1、水流控制器2、入水温度传感器3、加热单元4、过热保护器5、电源复位器6、电源指示灯7、数据处理控制中心8、出水温度数显调节器9、功率调节器10、出水温度传感器11、牛用饮水碗12、入水管13和出水管14组成；水流传感器1安装在入水管13上，用于感应入水管13的入水流速，且将其感测所得的数据传送至数据处理控制中心8；水流控制器2安装在入水管13上，接受数据处理控制中心8的指令，用于控制调节入水管13中的水流速度；入水温度传感器3安装在入水管13上，用于感应入水管13中的入水温度，且将其感测所得的数据传送至数据处理控制中心8；加热单元4中的电加热管的一端与入水管13相连接，另一端与出水管14相连接；在加热单元4中安装有过热保护器5；加热单元4是具有中空的电加热管，该电加热管的材质为陶瓷、石英、水晶或者玻璃中的一种，该电加热管的外表面覆有一层纳米级的导电发热薄膜，并在其表面覆盖一层极薄的远红外绝缘保护层，以加强其远红外辐射率，增加其绝缘性能和防潮性能；由功率调节器10控制其功率；过热保护器5设在加热单元4上，作为加热单元4中的温度感测，且将其感测所得的数据传送至数据处理控制中心8；电源复位器6位于数据处理控制中心8的电源接入端，一端与外接电源相连接，另一端与数据处理控制中心8相连接；电源复位器6接受数据处理控制中心8的指令，当过热保护器5测得的温度值超过指定温度或者出水温度传感器11测得的温度值高于指定值时，电源复位器6的双金属片突跳，传动触头迅速动作，断开整个饮水装置的电源，触点不自动复位，如需重新接通需采用作用力将将电源复位器6的复位柄按下，达到通断电路及人为重新起动开关的目的；电源指示灯7连接数据处理控制中心8，当加热单元4上的过热保护器5测得的温度值超过指定温度或者出水温度传感器11测得的温度值高于指定值时，通过数据处理控制中心8控制电源复位器6的双金属片突跳，切断电源，电源指示灯7熄灭；电源指示灯7提示饮水装置的工作状态；数据处理控制中心8与水流传感器1、水流控制器2、入水温度传感器3、过热保护器5、电源复位器6、电源指示灯7、出水温度数显调节器9、功率调节器10和出水温度传感器11相连接；水流传感器1、入水温度传感器3、过热保护器5、出水温度数显调节器9和出水温度传感器11将其感测得到的数据或状态传送至数据处理控制中心8，经数据处理控制中心8运算处理后，数据处理控制中心8发出指令控制水流控制器2的水流和功率调节器10的输出功率；出水温度数显调节器9连接数据处理控制中心8，并设定最终的出水温度，将设定的数据传送至数据处理控制中心8；功率调节器10连接加热单元4和数据处理控制中心8，并接受数据处理控制中心8的指令，用于调节加热单元4的加热功率；出水温度传感器11安装在出水管14上，用于感应出水管14中的出水温度，且将其感测所得的数据传送至数据处理控制中心8；出水管14的一端与加热单元4中的电加热管相连接，另一端与牛用饮水碗12相连接。

本发明的工作原理是：当该即温式牛用智能控温饮水装置被启动时，水流传感器1、入水温度传感器3、过热保护器5、出水温度数显调节器9和出水温度传感器11分别对其所感测的数据进行检测，同时随时将其所感测得到的相关数据送至数据处理控制中心8，数据处理控制中心8便针对这些相关数据进行分析运算，得出即温式牛用智能控温饮水装置的热转换系数K值，先通过控制水流控制器2调节控制水流的大小，当调至最大时，出水温度仍高于出水温度数显调节器9所设定的温度值时，进而调节功率调节器10，控制加热单元4的加热功率。已知水的比热容为c，所述的水流控制器2测定的每秒钟的水流量为m，所述的入水温度传感器3的入水温度为T₁（t），所述的功率调节器10调节加热单元4的功率为W，所述的温度数显调节器9设定的出水温度为T₀（t），所述的即温式牛用智能控温饮水装置的热转换系数为K，根据热平衡原理得到公式cm(T₀(t)-T₁(t))=WK，保持每秒钟的水流量为m不变，已知所述的出水温度数显调节器9的设定出水温度为T₀（t），数据处理控制中心8控制所述的功率调节器10的输出功率W，则：W=cm(T₀(t)-T₁(t))/K。

由于加热单元4中的电加热管的外表面覆有一层纳米级的导电发热薄膜，可使冷水瞬间升温，出水温度传感器11可随时感测出水管中的水温，若其水温已达到出水温度数显调节器9所设定的温度时，出水温度传感器11会将此信息送至数据处理控制中心8，通过数据分析计算出即温式牛用智能控温饮水装置的热转换系数为K，并储存在数据处理控制中心8代替上次储存的K值，维持目前加热状态；若其水温高于或者低于出水温度数显调节器9所设定的温度时，出水温度传感器11也会将此信息送至数据处理控制中心8，通过控制水流控制器2调节水流和/或功率调节器10的输出功率，使出水管中的水温维持在所设定的温度值，出水温度便呈恒温状态，供牛只饮用。

而当该饮水装置有元件，如水流传感器1、水流控制器2、入水温度传感器3、出水温度数显调节器9、功率调节器10或出水温度传感器11损坏时，发生了不当加热的情形，过热保护器5一旦检测加热单元4的温度高于指定温度时，数据处理控制中心8立即指令电源复位器6切断电源，避免过度加热造成即温式牛用智能控温饮水装置的损毁。

Claims (4)

1.一种即温式牛用智能控温饮水装置，包括加热单元(4)、电源复位器(6)、电源指示灯(7)、牛用饮水碗(12)、入水管(13)、出水管(14)；其特征在于在其结构中还设置有水流传感器(1)、水流控制器(2)、入水温度传感器(3)、过热保护器(5)、数据处理控制中心(8)、出水温度数显调节器(9)、功率调节器(10)、出水温度传感器(11)；水流传感器(1)、水流控制器(2)、入水温度传感器(3)安装在入水管(13)上，并与数据处理控制中心(8)相连接；出水温度传感器(11)安装在出水管(14)上，并与数据处理控制中心(8)相连接；加热单元(4)中的电加热管的一端与入水管(13)相连接，另一端与出水管(14)相连接；出水管(14)的一端与加热单元(4)中的电加热管相连接，另一端与牛用饮水碗(12)相连接，功率调节器(10)的一端与加热单元(4)相连接，另一端与数据处理控制中心(8)相连接；电源复位器(6)的一端与外接电源相连接，另一端与数据处理控制中心(8)相连接；数据处理控制中心(8)与水流传感器(1)、水流控制器(2)、入水温度传感器(3)、过热保护器(5)、电源复位器(6)、电源指示灯(7)、出水温度数显调节器(9)、功率调节器(10)和出水温度传感器(11)相连接；

所述加热单元(4)中的电加热管的外表面覆有一层纳米级的导电发热薄膜，使冷水瞬间升温；所述出水温度传感器(11)测得出水管中的水温，如果水温已达到出水温度数显调节器(9)所设定的温度，所述出水温度传感器(11)将测量温度送至数据处理控制中心(8)，所述数据处理控制中心(8)通过数据分析计算出即温式牛用智能控温饮水装置的热转换系数为K，并储存在数据处理控制中心(8)代替上次储存的K值，维持目前加热状态；如果所述出水温度传感器(11)测量水温高于或者低于出水温度数显调节器(9)所设定的温度，出水温度传感器(11)将测量温度送至数据处理控制中心(8)，通过控制水流控制器(2)调节水流和/或功率调节器(10)的输出功率，使出水管中的水温维持在所设定的温度值，出水温度便呈恒温状态，供牛只饮用。

2.根据权利要求1所述的一种即温式牛用智能控温饮水装置，其特征在于在加热单元(4)中安装有过热保护器(5)。

3.根据权利要求2所述的一种即温式牛用智能控温饮水装置，其特征在于在数据处理控制中心(8)上安装有电源指示灯(7)和出水温度数显调节器(9)。

4.根据权利要求3所述的一种即温式牛用智能控温饮水装置，其特征在于加热单元(4)是具有中空的电加热管，该电加热管的材质为陶瓷、石英、水晶或者玻璃中的一种。