CN104365486A - 一种红外式奶流量监测装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明记载了一种红外式奶流量监测装置，包括上输奶支管、主壳体、下输奶支管以及控制器，主壳体的内部设置有矩形内通道，矩形内通道的外侧设置有红外发射晶体管和红外接收晶体管。同时还记载了一种监测奶流量的方法，包括：S1、监测单位时间内的奶流量；S2、监测时间段内的奶流量；S3、将S2得到的监测值与预设的数值进行比较，判断其是否大于预设值；S4、计算总奶流量。即本发明通过在奶流经的通道内设置了红外发射晶体管和红外接收晶体管，再利用牛奶流经时会对红外线造成阻挡的特点来判断奶流经的时间，从而结合特定的统计方法即可得到精确的总奶流量，进而具备了结构简单，操作简便，精确度高等优点，并最终达到了提高挤奶生产效率的目的。

Description

一种红外式奶流量监测装置及其监测方法

技术领域

本发明涉及乳制品生产领域，尤其涉及一种红外式奶流量监测装置及其监测方法。

背景技术

在现代奶业生产中，大规模挤奶作业的机械化和自动化正不断普及和深入。目前的挤奶机设备，在使用时一般先引导乳牛们(1头以上，含1头)并排站成一列，或围成一圈，尾部朝向员工作业区；除了作业中用药液擦拭乳房、乳头及将吸奶杯套到乳头上的动作是由人工完成，其它工作已实现了完全的自动化。

然而，在统计牛奶的计量时，往往会用到很多的瓶瓶罐罐、液面探测等设备，如此复杂的操作导致了挤奶生产效率的降低，同时监测到的结果也无法保证精确稳定。

发明内容

为了解决上述效率低、精确度低等问题，本发明提供一种红外式奶流量监测装置及其监测方法，通过利用电子信息技术，使得奶流量的统计工作变的简单而精确，从而提高挤奶的生产效率。

上述的一种红外式奶流量监测装置，包括自上至下依次设置的上输奶支管、主壳体、下输奶支管以及控制器，所述上输奶支管的顶部设置有奶流入口，所述下输奶支管的底部设置有奶流出口；其中，所述主壳体的内部设置有矩形内通道，所述矩形内通道的顶部与上输奶支管相连通，所述矩形内通道的底部与下输奶支管相连通；所述矩形内通道的两个不相邻侧壁的外表面分别设置有红外发射晶体管和红外接收晶体管；所述红外发射晶体管设置有发射信号线和地线，所述红外接收晶体管设置有接收信号线和地线。

上述装置中，所述红外发射晶体管和红外接收晶体管位于同一水平面内。

上述装置中，所述红外发射晶体管设置有2根发射信号线和1根地线。

上述装置中，所述红外接收晶体管设置有2根接收信号线和1根地线。

上述装置中，所述上输奶支管、矩形内通道以及下输奶支管的内壁均设置有光滑的食品级塑胶层。

上述装置中，所述矩形内通道为透明塑胶通道。

上述的一种监测奶流量的方法，包括以下步骤：

S1、监测单位时间内的奶流量，具体方法如下：设牛奶密度为n，矩形通道截面积为S，牛奶在矩形通道中流动的单位时间为dt，流动位移为dl，则有：

$C=n\×S\×\frac{\mathrm{dl}}{\mathrm{dt}}=n\×S\×V;$

其中，C表示单位时间奶流量，V表示奶流在矩形通道中的流速；

S2、监测时间段内的奶流量，具体方法如下：设t₀为红外发射晶体管发射红外线的时间，t₁为红外接收晶体管收到红外线的时间，则有：

该段时间内的奶流量＝n×S×V×(t₁-t₀)＝C×(t₁-t₀)；

S3、将S2得到的监测值与预设的数值进行比较，并判断其是否大于预设值：如该时间段内的监测值大于预设数值，则证明输奶过程尚未停止，并返回S2；如该时间段内的监测值不大于预设数值，则证明输奶过程已结束，并进行S4；

S4、计算总奶流量，具体方法如下：对S2和S3得到的(t₀,t₁)、(t₁,t₂)、(t₂,t₃).....(t_i,t_i+1)多个时间段的监测值进行求和，则有：

$Q=C\×\underset{m=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(t_{i+1}-t_i);$

其中，Q表示从t₀到t_i+1时间内的总奶流量。

本发明的优点和有益效果在于：本发明提供了一种红外式奶流量监测装置及其监测方法，通过在奶流经的通道内设置了红外发射晶体管和红外接收晶体管，再利用牛奶流经时会对红外线造成阻挡的特点来判断奶流经的时间，从而结合特定的统计方法即可得到精确的总奶流量，进而具备了结构简单，操作简便，精确度高等优点，并最终达到了提高挤奶生产效率的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中红外式奶流量监测装置的结构示意图；

图2是本发明中矩形内通道的结构示意图；

图3是本发明中监测奶流量方法的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1是本发明中红外式奶流量监测装置的结构示意图；如图1所示，本发明记载了一种红外式奶流量监测装置，包括自上至下依次设置的上输奶支管1、主壳体2、下输奶支管3以及控制器(未在图中标出)，并且在上输奶支管1的顶部设置有奶流入口11，在下输奶支管3的底部设置有奶流出口31，即奶流自奶流入口11流入设备，在经过设备后，由奶流出口31流出设备，从而进行后续的收集工作。

其中，在主壳体2的内部设置有矩形内通道4，其结构如图2所示，该矩形内通道4的顶部与上输奶支管1相连通，而底部与下输奶支管3相连通；

优选的，为了便于保证输奶过程的顺畅，在上输奶支管1、矩形内通道4以及下输奶支管3的内壁均设置有光滑的食品级橡胶层。

同时，在矩形内通道4的外部设置有红外发射晶体管5和红外接收晶体管6，该红外发射晶体管5和红外接收晶体管6分别位于矩形内通道4的两个不相邻侧壁的外表面上，优选的，红外发射晶体管5和红外接收晶体管6位于同一水平面内且呈对立式分部，如此便可在矩形内通道4内形成红外线的发射与接收系统，当其两者之间无间隔物时，红外线可以顺利收发信号；而且矩形内通道4为透明塑胶通道，如此更有利于红外线的发送和接收。

此外，为了传递信号，红外发射晶体管5设置了2根发射信号线51和1根地线7，红外接收晶体管6同样设置了2根接收信号线61和1根地线7，从而使得红外发射晶体管5和红外接收晶体管6可以与控制器相连，再利用控制器来实现设备的自动化。

本发明还记载了一种监测奶流量的方法，如图3所示，具体包括以下四个步骤：

S1、监测单位时间内的奶流量，具体方法如下：设牛奶密度为n，矩形通道截面积为S，牛奶在矩形通道中流动的单位时间为dt，流动位移为dl，则有：

$C=n\×S\×\frac{\mathrm{dl}}{\mathrm{dt}}=n\×S\×V;$

其中，C表示单位时间奶流量，V表示奶流在矩形通道中的流速；该步骤的主要是为后续的操作步骤做好准备工作。

S2、监测时间段内的奶流量，具体方法如下：设t₀为红外发射晶体管5发射红外线的时间，t₁为红外接收晶体管6收到红外线的时间，则有：

该段时间内的奶流量＝n×S×V×(t₁-t₀)；

此步骤中，由于t₀与t₁之间的时间间隔非常短暂，所以相对于现有的监测方法具备了很高的监测精确度。

S3、将S2得到的监测值与预设的数值进行比较，并判断其是否大于预设值：

如果该时间段内的监测值大于预设数值，则证明输奶过程尚未停止，并返回S2；之所以需要返回S2重新监测，是由于在现实工作中，奶牛往往是间断式的出奶，所以需要反复的监测多个时间段的奶流量。

如果该时间段内的监测值不大于预设数值，则证明输奶过程已结束，并进行下述的S4；

此步骤是本发明方法的关键环节，即利用奶流在两个晶体管之间会形成阻挡的特点，并会对t₁形成一定的影响，所以可以用来计算该段时间内的奶流量。

S4、计算总奶流量，具体方法如下：对S2和S3得到的(t₀,t₁)、(t₁,t₂)、(t₂,t₃).....(t_i,t_i+1)多个时间段的监测值进行求和，则有：

$Q=C\×\underset{m=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(t_{i+1}-t_i);$

其中，Q表示从t₀到t_i+1时间内的总奶流量；此步骤原理较为简单，只是在确定了奶流状态的前提下进行简单的求和，如此便可得到所要监测的总奶流量，至此完成挤奶工序中对奶流量的监测操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种红外式奶流量监测装置，包括自上至下依次设置的上输奶支管、主壳体、下输奶支管以及控制器，所述上输奶支管的顶部设置有奶流入口，所述下输奶支管的底部设置有奶流出口；其特征在于，所述主壳体的内部设置有矩形内通道，所述矩形内通道的顶部与上输奶支管相连通，所述矩形内通道的底部与下输奶支管相连通；所述矩形内通道的两个不相邻侧壁的外表面分别设置有红外发射晶体管和红外接收晶体管；所述红外发射晶体管设置有发射信号线和地线，所述红外接收晶体管设置有接收信号线和地线。

2.如权利要求1所述的一种红外式奶流量监测装置，其特征在于，所述红外发射晶体管和红外接收晶体管位于同一水平面内。

3.如权利要求1所述的一种红外式奶流量监测装置，其特征在于，所述红外发射晶体管设置有2根发射信号线和1根地线。

4.如权利要求1所述的一种红外式奶流量监测装置，其特征在于，所述红外接收晶体管设置有2根接收信号线和1根地线。

5.如权利要求1所述的一种红外式奶流量监测装置，其特征在于，所述上输奶支管、矩形内通道以及下输奶支管的内壁均设置有光滑的食品级塑胶层。

6.如权利要求1所述的一种红外式奶流量监测装置，其特征在于，所述矩形内通道为透明塑胶通道。

7.一种监测奶流量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、监测单位时间内的奶流量，具体方法如下：设牛奶密度为n，矩形通道截面积为S，牛奶在矩形通道中流动的单位时间为dt，流动位移为dl，则有：

$C=n\×S\×\frac{\mathrm{dl}}{\mathrm{dt}}=n\×S\×V;$

其中，C表示单位时间奶流量，V表示奶流在矩形通道中的流速；

S2、监测时间段内的奶流量，具体方法如下：设t₀为红外发射晶体管发射红外线的时间，t₁为红外接收晶体管收到红外线的时间，则有：

该段时间内的奶流量＝n×S×V×(t₁-t₀)＝C×(t₁-t₀)；

S3、将S2得到的监测值与预设的数值进行比较，并判断其是否大于预设值：如该时间段内的监测值大于预设数值，则证明输奶过程尚未停止，并返回S2；如该时间段内的监测值不大于预设数值，则证明输奶过程已结束，并进行S4；

S4、计算总奶流量，具体方法如下：对S2和S3得到的(t₀,t₁)、(t₁,t₂)、(t₂,t₃).....(t_i,t_i+1)多个时间段的监测值进行求和，则有：

$Q=C\×\underset{m=0}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}(t_{i+1}-t_i);$

其中，Q表示从t₀到t_i+1时间内的总奶流量。