CN104982338B - 一种智能挤奶系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能挤奶系统及方法，属于畜牧业自动化智能挤奶设备领域。本发明的一种智能挤奶系统，包括液气储存及输送系统、奶杯组、负压系统、废液分离系统和控制系统，液气储存及输送系统包括清洗单元、消毒单元、压缩气单元和药浴单元；废液分离系统包括废液收集容器和奶液储存容器；负压系统包括第一负压装置和第二负压装置；控制系统包括控制器。本发明还公开了一种智能挤奶方法。本发明可以自动完成挤奶过程中的清洗、消毒、风干、预挤、挤奶、药浴和脱杯工作；通过及时有效地对奶畜乳头进行清洗、消毒、风干及药浴，减少了乳房炎的发生及交叉感染，减轻了挤奶工的负担；同时还可以实现及时脱杯，防止对乳房造成过吸而对奶畜造成伤害。

Description

一种智能挤奶系统及方法

技术领域

本发明涉及一种挤奶系统及方法，更具体地说，涉及一种可对动物乳头进行挤奶前的清洗、消毒、风干、预挤和自动挤奶，以及挤奶后的药浴和脱杯的智能挤奶系统和挤奶方法。

背景技术

目前，国内牧场使用的挤奶设备都是比较落后的，大多都是需要手工完成的，因为自动挤奶设备都是国外进口的，价格比较昂贵，不适合中国的国情。现有的挤奶设备不能根据压力大小及奶量变化调整脉动频率实现仿生挤奶，经常对奶牛等奶畜造成过挤或收奶不净的情况。众所周知，规范的挤奶过程包括清洗、消毒、风干、检查三把奶、挤奶和药浴，为了防止交叉感染，同时也规定每头牛都要单独用一块毛巾进行擦拭。而国内牧场奶牛的生活环境是十分恶劣的，奶牛乳头上经常带有一些脏东西，面对这种状况，在一些管理相对规范的牧场，挤奶工还能做到在挤奶前单独清洗奶牛乳头，除了乳头清洗，奶牛乳头的消毒擦干，以及挤完奶后的药浴也都是由挤奶工手动完成的，这样做费时费力，工作效率低下。而对于一些中小牧场来说，管理不规范，挤奶工在挤奶过程中为了省时省力，总会将前文提到的几个挤奶过程有意省去几个，也经常是好几头牛共用一块毛巾进行擦拭，导致乳房炎的交叉感染，这也是目前国内奶牛罹患乳房炎的比例居高不下的主要原因。这样的结果无论是乳品质量还是奶牛的乳房健康都不能得到保障。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于解决上述挤奶现状中存在的客观技术问题，提供一种智能挤奶系统及方法，以解放挤奶工的双手，同时为奶畜和牧场带来福利，采用本发明的技术方案，可以自动完成挤奶过程中的清洗、消毒、风干、预挤、挤奶、药浴和脱杯工作，自动化程度高；通过及时有效地对奶畜乳头进行清洗、消毒、风干及药浴，减少了乳房炎的发生及交叉感染，减轻了挤奶工的负担；同时还可以实现及时脱杯，防止对乳房造成过吸而对奶畜造成伤害。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种智能挤奶系统，包括液气储存及输送系统、奶杯组、负压系统、废液分离系统和控制系统，其中，

所述的液气储存及输送系统包括清洗单元、消毒单元、压缩气单元和药浴单元，所述的清洗单元、消毒单元、压缩气单元和药浴单元分别通过管道与奶杯组中的多个挤奶杯相连，分别用于对乳房进行清洗、消毒、风干和药浴，以及对挤奶杯进行清洗；

所述的废液分离系统包括废液收集容器和奶液储存容器，所述的废液收集容器和奶液储存容器通过三通阀分别与挤奶杯的主奶管相连，分别用于废液和奶液的收集；所述的奶液储存容器与挤奶杯的连接管路上还设有奶量计，用于对奶液流入奶液储存容器的流量进行实时监测；

所述的负压系统包括第一负压装置和第二负压装置，所述的第一负压装置连接至脉动器，所述的脉动器通过管道分别连接至挤奶杯的脉动腔，用于为挤奶杯提供挤奶的压力源；所述的第二负压装置分别通过管道与废液收集容器、奶液储存容器相连，用于为废液和奶液的收集提供负压；

所述的控制系统包括控制器，所述的控制器分别与液气储存及输送系统、负压系统和废液分离系统实现电连接，用于智能控制液气储存及输送系统、负压系统和废液分离系统的工作，实现自动完成挤奶过程。

更进一步地，所述的清洗单元包括清洗储液桶、清洗泵、液位传感器、加温元件和温度传感器，所述的清洗泵、液位传感器、加温元件和温度传感器均设于清洗储液桶中，所述的清洗泵通过管道及清洗阀与挤奶杯相连接，所述的清洗阀、液位传感器、温度传感器、清洗泵的开关、加温元件的开关均与控制器相连；所述的清洗泵用于将清洗储液桶内的清洗液输送至挤奶杯的杯口中；所述的液位传感器用于监测清洗液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器进行报警；所述的加温元件用于为清洗液进行加热，所述的温度传感器用于监测清洗液的温度，并反馈给控制器，使清洗液温度达到设定温度阈值。

更进一步地，所述的消毒单元包括消毒储液桶、消毒泵和液位传感器，所述的消毒泵和液位传感器均设于消毒储液桶中，所述的消毒泵通过管道及消毒阀与挤奶杯相连接，所述的消毒阀、液位传感器、消毒泵的开关均与控制器相连；所述的消毒泵用于将消毒储液桶内的消毒液输送至挤奶杯的杯口中；所述的液位传感器用于监测消毒液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器进行报警。

更进一步地，所述的压缩气单元包括压缩泵和调压油水分离器，所述的压缩泵通过管道及出气阀与挤奶杯相连接，所述的调压油水分离器设于压缩泵与挤奶杯的连接管路上，所述的出气阀、压缩泵的开关均与控制器相连；所述的压缩泵用于将气体输送至挤奶杯的杯口中，所述的调压油水分离器用于过滤压缩空气中的水分并稳定气体输出压力。

更进一步地，所述的药浴单元包括药浴储液桶、药浴泵和液位传感器，所述的药浴泵和液位传感器均设于药浴储液桶中，所述的药浴泵通过管道及药浴阀与挤奶杯相连接，所述的药浴阀、液位传感器、药浴泵的开关均与控制器相连；所述的药浴泵用于将药浴储液桶内的药液输送至挤奶杯的杯口中；所述的液位传感器用于监测药液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器进行报警。

更进一步地，所述的废液收集容器和奶液储存容器中均设有与控制器连接的液位传感器，用于监测废液收集容器和奶液储存容器内的液位高度，并在液位高于设定高度时反馈给控制器进行报警；所述的废液收集容器与第二负压装置的连接管路上还设有废液阀，所述的奶液储存容器与第二负压装置的连接管路上还设有奶液阀，所述的废液阀和奶液阀分别与控制器相连。

更进一步地，所述的第一负压装置包括第一真空稳压罐和第一真空泵，所述的第一真空泵与第一真空稳压罐相连，所述的第一真空稳压罐与脉动器相连，所述的第一真空稳压罐上还设有第一调压阀和第一压力表，所述的脉动器与控制器相连；所述的第二负压装置包括第二真空稳压罐和第二真空泵，所述的第二真空泵与第二真空稳压罐相连，所述的第二真空稳压罐分别与废液收集容器和奶液储存容器相连，所述的第二真空稳压罐上还设有第二调压阀、球阀、泄压消音阀和第二压力表。

更进一步地，所述的控制器包括中央处理模块、信息存储模块、时序控制模块、通信模块、自诊断模块和报警模块。

本发明的一种智能挤奶方法，包括以下步骤：

(a)准备：首先将清洗单元中的清洗液自动加热至与动物体温相近；然后打开第二负压装置使废液收集容器中实现负压环境，并通过三通阀使废液收集容器与挤奶杯的主奶管相连通，利用清洗单元实现挤奶杯的清洗；之后打开第一负压装置和第二负压装置，并通过调节使第一负压装置中的第一真空稳压罐和第二负压装置中的第二真空稳压罐达到相同的第一负压值；

(b)乳房清洗：人工完成套杯，首先使第二真空稳压罐的压力下降到第二负压值，从而使挤奶杯的内套扩张；然后依次利用清洗单元、消毒单元和压缩气单元对乳房进行清洗、消毒和风干；

(c)挤奶：打开脉动器，并将挤奶杯与废液收集容器相连通，完成预挤；然后使第一真空稳压罐和第二真空稳压罐再次达到相同的第一负压值，并将奶液储存容器与挤奶杯相连通，调节脉动器的脉动频率和占空比，进行挤奶；

(d)药浴：挤奶完成后，切断奶液储存容器与挤奶杯的通路，并使挤奶杯与废液收集容器相连通，同时使第二真空稳压罐的压力再次下降到第二负压值，使挤奶杯的内套扩张；依次利用药浴单元和压缩气单元对乳房进行药浴和风干；

(e)脱杯：步骤(d)结束后，将挤奶杯取下，并关闭第一负压装置和第二负压装置。

更进一步地，在步骤(c)中，根据挤奶杯流入奶液储存容器中的流量变化调节脉动器的脉动频率，并且在流量低于设定值时关闭脉动器，停止挤奶。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种智能挤奶系统及方法，仅需人工套上挤奶杯，其他工作够可以通过智能挤奶系统完成，解放挤奶工的双手；利用控制器按照相应的工作时序来控制相关通断阀及开关的通断自动完成挤奶过程，可以自动完成挤奶过程中的清洗、消毒、风干、预挤、挤奶、药浴和脱杯工作，自动化程度高，减少了乳房炎的发生及交叉感染，减轻了挤奶工的负担；

(2)本发明的一种智能挤奶系统及方法，系统结构简单，使用成本低廉，有助于牧场的规范管理，有效保障了奶畜乳房健康及提高乳品质量；并且可以应用于转盘式、管道式以及移动推车式挤奶设备中，适用范围广，值得推广普及；

(3)本发明的一种智能挤奶系统，设置两组独立的负压装置，一组用于挤奶，一组用于废液及奶液收集，在挤奶前的清洗、消毒、风干以及挤奶后的药浴工作中，第二负压装置在保证主奶管压力的情况下，第一负压装置通过加大脉动腔中的真空压，造成两组负压装置间形成压差，可使挤奶杯的内套向外扩张，最大限度扩大奶衬内套和乳头之间的空间，便于清洗时，将乳头粘上的杂物快速冲刷到废液收集容器，也有助于水、药、气的顺利通过，提高清洗、消毒、风干和药浴的效果；同时，两组负压装置可以根据水、药、气及泌乳速度，自动调节真空压的大小，进行真空压的补偿，最大限度地减少压力波动，保护乳头

(4)本发明的一种智能挤奶系统，利用废液分离系统有效地将废液与奶液进行分离，保证了乳品的质量安全；

(5)本发明的一种智能挤奶系统，根据挤奶杯流入奶液储存容器中的流量变化调节脉动器的脉动频率，并且在流量低于设定值时关闭脉动器，停止挤奶，防止对乳房造成过吸而对奶畜造成伤害。

附图说明

图1为本发明的一种智能挤奶系统的原理示意图；

示意图中的标号说明：

1、液气储存及输送系统；10、清洗单元；100、清洗阀；101、开关；102、加温元件；103、温度传感器；104、液位传感器；105、清洗泵；106、开关；107、清洗储液桶；11、消毒单元；110、消毒阀；111、液位传感器；112、消毒泵；113、开关；114、消毒储液桶；12、压缩气单元；120、出气阀；121、压缩泵；122、调压油水分离器；123、开关；13、药浴单元；130、药浴阀；131、液位传感器；132、药浴泵；133、开关；134、药浴储液桶；

2、奶杯组；20、挤奶杯；

3、负压系统；30、第一调压阀；31、脉动器；32、第一真空稳压罐；33、第一真空泵；34、开关；35、第二调压阀；36、球阀；37、第二真空稳压罐；38、泄压消音阀；39、第二真空泵；390、开关；391、第一压力表；392、第二压力表；

4、废液分离系统；40、三通阀；41、液位传感器；42、废液收集容器；43、废液阀；44、奶液阀；45、奶液储存容器；46、液位传感器；47、奶量计；

5、控制系统；50、控制器。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1所示，本实施例的一种智能挤奶系统，以其在移动挤奶车中的应用为例，主要包括液气储存及输送系统1、奶杯组2、负压系统3、废液分离系统4和控制系统5，其中，

液气储存及输送系统1包括清洗单元10、消毒单元11、压缩气单元12和药浴单元13，清洗单元10、消毒单元11、压缩气单元12和药浴单元13分别通过管道与奶杯组2中的多个挤奶杯20相连，分别用于对乳房进行清洗、消毒、风干和药浴，以及对挤奶杯20进行清洗；

废液分离系统4包括废液收集容器42和奶液储存容器45，废液收集容器42和奶液储存容器45通过三通阀40分别与挤奶杯20的主奶管相连，分别用于废液和奶液的收集；奶液储存容器45与挤奶杯20的连接管路上还设有奶量计47，用于对奶液流入奶液储存容器45的流量进行实时监测；利用废液分离系统4有效地将废液与奶液进行分离，保证了乳品的质量安全；

负压系统3包括第一负压装置和第二负压装置，第一负压装置连接至脉动器31，脉动器31通过管道分别连接至挤奶杯20的脉动腔，用于为挤奶杯20提供挤奶的压力源；第二负压装置分别通过管道与废液收集容器42、奶液储存容器45相连，用于为废液和奶液的收集提供负压；

控制系统5包括控制器50，控制器50分别与液气储存及输送系统1、负压系统3和废液分离系统4实现电连接，用于智能控制液气储存及输送系统1、负压系统3和废液分离系统4的工作，实现自动完成挤奶过程。

本实施例的一种智能挤奶系统，从功能角度来看，包括清洗、消毒、风干、预挤、挤奶、药浴和脱杯这七个功能，具体地，

清洗单元10包括清洗储液桶107、清洗泵105、液位传感器104、加温元件102和温度传感器103，清洗泵105、液位传感器104、加温元件102和温度传感器103均设于清洗储液桶107中，清洗泵105和液位传感器104设于清洗储液桶107的底部，清洗泵105通过管道及清洗阀100与挤奶杯20相连接，清洗阀100、液位传感器104、温度传感器103、清洗泵105的开关106、加温元件102的开关101均与控制器50相连；清洗泵105用于将清洗储液桶107内的清洗液输送至挤奶杯20的杯口中，实现对挤奶杯20及奶畜乳房的清洗；液位传感器104用于监测清洗液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器50进行声光报警，提醒操作人员给清洗储液桶107加清洗液；加温元件102用于为清洗液进行加热，温度传感器103用于监测清洗液的温度，并反馈给控制器50，使清洗液温度达到设定温度阈值，一般认为，清洗液水温应与奶畜体温相近，可激发其排乳反应，因此清洗液的温度阈值设置为奶畜体温范围即可；这里，当清洗液温度低于设定温度值时，控制器50自动控制加温元件102进行加热，当清洗液温度达到设定温度值时，控制器50会控制加温元件102断电，停止加热。

消毒单元11包括消毒储液桶114、消毒泵112和液位传感器111，消毒泵112和液位传感器111均设于消毒储液桶114中，且位于消毒储液桶114的底部，消毒泵112通过管道及消毒阀110与挤奶杯20相连接，消毒阀110、液位传感器111、消毒泵112的开关113均与控制器50相连；消毒泵112用于将消毒储液桶114内的消毒液输送至挤奶杯20的杯口中，实现对奶畜乳房的消毒；液位传感器111用于监测消毒液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器50进行声光报警，提醒操作人员给消毒储液桶114加消毒液。

压缩气单元12包括压缩泵121和调压油水分离器122，压缩泵121通过管道及出气阀120与挤奶杯20相连接，调压油水分离器122设于压缩泵121与挤奶杯20的连接管路上，出气阀120、压缩泵121的开关123均与控制器50相连；压缩泵121用于将气体输送至挤奶杯20的杯口中，实现对奶畜乳房清洗消毒、以及药浴后的风干；调压油水分离器122用于过滤压缩空气中的水分并稳定气体输出压力。

药浴单元13包括药浴储液桶134、药浴泵132和液位传感器131，药浴泵132和液位传感器131均设于药浴储液桶134中，且位于药浴储液桶134的底部，药浴泵132通过管道及药浴阀130与挤奶杯20相连接，药浴阀130、液位传感器131、药浴泵132的开关133均与控制器50相连；药浴泵132用于将药浴储液桶134内的药液输送至挤奶杯20的杯口中，实现对奶畜乳房挤奶后的药浴；液位传感器131用于监测药液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器50进行声光报警，提醒操作人员给药浴储液桶134添加药液。

上述的奶杯组2中一般设有4个挤奶杯20，在挤奶杯20的杯口处应当设有用于通入清洗液、消毒液、压缩气及药浴用的药液的通道，并且在挤奶杯20的杯口处还应当有将清洗液、消毒液、压缩气及药浴用的药液均匀施加于奶畜乳房上的开孔。由于在清洗、消毒、预挤和药浴过程中会产生废液，因此需要利用废液分离系统4将废液与奶液分离开，保证乳液质量。这其中，废液收集容器42与第二负压装置的连接管路上还设有废液阀43，奶液储存容器45与第二负压装置的连接管路上还设有奶液阀44，废液阀43和奶液阀44分别与控制器50相连，废液收集容器42和奶液储存容器45中还均设有与控制器50连接的液位传感器41，46，且液位传感器41，46均设于废液收集容器42和奶液储存容器45的上部，用于监测废液收集容器42和奶液储存容器45内的液位高度，并在液位高于设定高度时反馈给控制器50进行声光报警，并及时关闭废液阀43或奶液阀44，防止废液或奶液溢出。在本实施例中，三通阀40为电动三通球阀，且也与控制器50相连，在控制器50的控制下，自动控制废液收集容器42、奶液储存容器45与挤奶杯20连通的管路通断；具体地，三通阀40的三路进出口分别与挤奶杯20的主奶管、废液收集容器42和奶液储存容器45相连。

上述废液和奶液的收集以及挤奶工作均需要负压系统3辅助实现，本实施例中的负压系统3采用两个独立且互不影响的第一负压装置和第二负压装置实现。其中，第一负压装置包括第一真空稳压罐32和第一真空泵33，第一真空泵33与第一真空稳压罐32相连，第一真空稳压罐32与脉动器31相连，脉动器31连接至各个挤奶杯20的脉动腔，第一真空稳压罐32上还设有第一调压阀30和第一压力表391，脉动器31与控制器50相连，控制器50可以根据挤奶杯20流入奶液储存容器45中的流量变化调节脉动器31的脉动频率，并且在流量低于设定值时关闭脉动器31，停止挤奶，防止对乳房造成过吸而对奶畜造成伤害，上述的流入奶液储存容器45中的流量由上述的奶量计47实时监测，并反馈给控制器50；上述的第一调压阀30可以手动调节，也可以电动调节，当为电动调节时，可由控制器50控制，在挤奶过程中实现对第一真空稳压罐32输出的真空压力进行分级调节。第二负压装置包括第二真空稳压罐37和第二真空泵39，第二真空泵39与第二真空稳压罐37相连，第二真空稳压罐37分别与废液收集容器42和奶液储存容器45相连，用于为废液与奶液的收集提供负压源；第二真空稳压罐37上还设有第二调压阀35、球阀36、泄压消音阀38和第二压力表392，球阀36连接至废液收集容器42和奶液储存容器45。采用两个独立的第一负压装置和第二负压装置，一组用于挤奶，一组用于废液及奶液收集，在挤奶前的清洗、消毒、风干以及挤奶后的药浴工作中，具有以下两个作用：

一、第二负压装置在保证主奶管压力的情况下，第一负压装置通过加大脉动腔中的真空压，造成两组负压装置间形成压差，可使挤奶杯20的内套向外扩张，最大限度扩大奶衬内套和乳头之间的空间，便于清洗时，将乳头粘上的杂物快速冲刷到废液收集容器42，也有助于水、药、气的顺利通过，提高清洗、消毒、风干和药浴的效果；

二、同时两组负压装置可以根据水、药、气及泌乳速度，自动调节真空压的大小，进行真空压的补偿，最大限度地减少压力波动，保护乳头。

在本实施例中，各个功能均由控制器50智能控制，控制器50通过线缆分别与液气储存及输送系统1、负压系统3和废液分离系统4中的各个通断阀、球阀、相关开关以及各个传感器相连，并优选地放置在带防水保护功能的箱体内。控制器50可以对清洗液进行精确的加温控制、液位控制，并根据工作流程对通断阀和球阀进行通断控制，实现清洗液、消毒液、药液、压缩空气的输送，还可以对清洗后污液、药液和奶液进行分离，在整个挤奶过程中对输出的真空压力进行分级调压，对脉动器脉动节拍进行加减速控制，以实现对奶牛的仿生挤奶，同时可以根据用户要求将步骤重新组合、编程，最优化地执行挤奶规范。此外，控制器50还应当包括但不限于以下功能，例如，信息存储、控制流程时序、监控工作流程、接收传感器反馈的数据、自诊断功能、异常情况报警等，并且，控制器50可通过编程对各流程参数进行任意设定，以方便操作人员根据现场情况进行参数调整。控制器50还可以通过有线或无线通信，远程发送和接收数据和控制命令。此外，控制器50能够将每头奶畜的泌乳特征及泌乳曲线存储下来，通过系统分析，针对每头奶畜的特点，调整真空压力及脉动频率，实现最佳的挤奶过程。因此，本实施例中的控制器50至少包括中央处理模块、信息存储模块、时序控制模块、通信模块、自诊断模块和报警模块。

以上详细介绍了本实施例的一种智能挤奶系统的组成及相互作用关系，现结合图1给出本实施例的一种智能挤奶方法，以更好地阐述上述系统的工作过程和原理。

以奶牛为例，本实施例的一种智能挤奶方法，由控制器50智能控制，包括以下步骤：

(a)准备：首先打开加温元件102的开关101，将清洗单元10的清洗储液桶107中的清洗液自动加热至与动物体温相近，即保持温度在35±2℃，此时，液位传感器104和温度传感器103也会开始检测清洗液的液位和温度，只有检测到液位高于下限值和温度低于33℃时，加温元件102才会开始工作；然后打开第二负压装置使废液收集容器42中实现负压环境，并打开废液阀43，通过三通阀40使废液收集容器42与挤奶杯20的主奶管相连通，这可以将清洗过程中产生的废水吸入废液收集容器42内，利用清洗单元10中的清洗泵105将清洗液输送到挤奶杯20中，实现挤奶杯20的清洗；废液收集容器42中的液位传感器41也同时检测废液的液位高度，当液位高于上限值时，废桶阀42会自动关闭，并通过蜂鸣器报警防止废液溢出；之后打开第一真空泵33的开关34和第二真空泵39的开关390，并通过第一调压阀30和第二调压阀35调节使第一负压装置中的第一真空稳压罐32和第二负压装置中的第二真空稳压罐37达到相同的第一负压值，在本实施例中，第一负压值设定为50Kpa。

(b)乳房清洗：人工完成套杯，首先打开泄压消音阀38使第二真空稳压罐37的压力自动下降到第二负压值，该第二负压值设定为33Kpa，从而使挤奶杯20的内套中的压力与脉动腔中的压力不一致，致使挤奶杯20的内套扩张，相当于给了乳头更充裕的空间，更有利于清洗液、消毒液和压缩气喷洒的更均匀更有效，并且在一定时间内，压力达不到33±2Kpa，蜂鸣器(未示出)自动报警；然后依次利用清洗单元10、消毒单元11和压缩气单元12对乳房进行清洗、消毒和风干；具体的清洗、消毒和风干步骤如下：

(b-1)清洗：打开清洗泵105的开关106，启动清洗泵105供应清洗乳房的清洗液，打开清洗阀100，使挤奶杯20与清洗储液桶107相连通，让清洗液进入每个挤奶杯20的杯口中，完成对乳房和挤奶杯20的清洗；在清洗过程中，液位传感器104始终处于待命状态，一旦检测到清洗液液位低于下限值时，则关闭清洗泵105，并蜂鸣报警；

(b-2)消毒：清洗完成后，关闭清洗阀100及清洗泵105的开关106，打开消毒泵112的开关113，启动消毒泵112供应消毒乳房的消毒液，同时打开消毒阀110使挤奶杯20与消毒储液桶114相连通，让消毒液进入每个挤奶杯20的杯口中，完成对乳房和挤奶杯20的消毒；在消毒过程中，液位传感器111始终处于待命状态，一旦检测到消毒液液位低于下限值时，则关闭消毒泵112并蜂鸣报警；

(b-3)二次清洗：消毒完成后，关闭消毒阀110和消毒泵112的开关113，同时打开清洗阀100及清洗泵105的开关106，进行二次清洗，将消毒后残留下的消毒液冲洗干净，防止污染牛奶；

(b-4)风干：二次清洗完成后，关闭清洗阀100及清洗泵105的开关106，同时打开出气阀120，使压缩泵121与挤奶杯20相连通，启动压缩泵121，将一定压力的热空气输送到挤奶杯20中，对挤奶杯20中的乳头进行风淋，去除残余水分，优选地，以脉冲形式间歇吹气，对乳头进行风干；风干完成后，关闭出气阀120和压缩泵121的开关123。

(c)挤奶：打开脉动器31，并将挤奶杯20与废液收集容器42相连通，进行预挤，优选地，预挤的脉动频率设置为90Hz，占空比为50％；预挤完成后，关闭废液阀43，打开奶液阀44，并使奶液储存容器45与挤奶杯20相连通；关闭泄压消音阀38，使第一真空稳压罐32和第二真空稳压罐37再次达到相同的第一负压值，即50Kpa，调节脉动器31的脉动频率为60次/min、占空比为60％，进行挤奶；为了实现仿生挤奶，在该步骤中，可以根据挤奶杯20流入奶液储存容器45中的流量变化调节脉动器31的脉动频率，并且在流量低于设定值时关闭脉动器31，停止挤奶。

(d)药浴：挤奶完成后，关闭奶液阀44，切断奶液储存容器45与挤奶杯20的通路，并使挤奶杯20与废液收集容器42相连通，同时打开泄压消音阀38，使第二真空稳压罐37的压力再次自动下降到第二负压值，即33Kpa，使挤奶杯20的内套扩张，在一定时间内，压力达不到，蜂鸣器报警；依次利用药浴单元13和压缩气单元12对乳房进行药浴和风干；具体地，在药浴过程中，由于乳房经过了5～8分钟的挤奶过程，乳头在负压下都会产生不同程度的水肿，导致乳头直径变大，从而挤在奶衬内套中，如果直接这样喷药，会导致药液无法喷淋到乳头所有的外表面上，导致药浴的不均匀。使第二真空稳压罐37的压力低于第一真空稳压罐32后，实现挤奶杯内套和脉动腔形成压力差，从而使得挤奶杯内套膨胀外扩，增加了挤奶杯内套的内部空间，使得喷淋更加均匀；药浴结束后，关闭药浴阀130和药浴泵132的开关133，重复上述步骤(b-4)，对乳头进行风干。

(e)脱杯：步骤(d)结束后，将挤奶杯20取下，并关闭第一负压装置和第二负压装置，等待下一次使用。

本发明的一种智能挤奶系统及方法，仅需人工套上挤奶杯，其他工作够可以通过智能挤奶系统完成，解放挤奶工的双手；利用控制器按照相应的工作时序来控制相关通断阀及开关的通断自动完成挤奶过程，可以自动完成挤奶过程中的清洗、消毒、风干、预挤、挤奶、药浴和脱杯工作，自动化程度高，减少了乳房炎的发生及交叉感染，减轻了挤奶工的负担。另外，本发明的一种智能挤奶系统，结构简单，使用成本低廉，有助于牧场的规范管理，有效保障了奶畜乳房健康及提高乳品质量；并且可以应用于转盘式、管道式以及移动推车式挤奶设备中，适用范围广，值得推广普及。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能挤奶系统，其特征在于：包括液气储存及输送系统(1)、奶杯组(2)、负压系统(3)、废液分离系统(4)和控制系统(5)，其中，

所述的液气储存及输送系统(1)包括清洗单元(10)、消毒单元(11)、压缩气单元(12)和药浴单元(13)，所述的清洗单元(10)、消毒单元(11)、压缩气单元(12)和药浴单元(13)分别通过管道与奶杯组(2)中的多个挤奶杯(20)相连，分别用于对乳房进行清洗、消毒、风干和药浴，以及对挤奶杯(20)进行清洗；

所述的废液分离系统(4)包括废液收集容器(42)和奶液储存容器(45)，所述的废液收集容器(42)和奶液储存容器(45)通过三通阀(40)分别与挤奶杯(20)的主奶管相连，分别用于废液和奶液的收集；所述的奶液储存容器(45)与挤奶杯(20)的连接管路上还设有奶量计(47)，用于对奶液流入奶液储存容器(45)的流量进行实时监测；

所述的负压系统(3)包括第一负压装置和第二负压装置，所述的第一负压装置连接至脉动器(31)，所述的脉动器(31)通过管道分别连接至挤奶杯(20)的脉动腔，用于为挤奶杯(20)提供挤奶的压力源；所述的第二负压装置分别通过管道与废液收集容器(42)、奶液储存容器(45)相连，用于为废液和奶液的收集提供负压；

所述的控制系统(5)包括控制器(50)，所述的控制器(50)分别与液气储存及输送系统(1)、负压系统(3)和废液分离系统(4)实现电连接，用于智能控制液气储存及输送系统(1)、负压系统(3)和废液分离系统(4)的工作，实现自动完成挤奶过程。

2.根据权利要求1所述的一种智能挤奶系统，其特征在于：所述的清洗单元(10)包括清洗储液桶(107)、清洗泵(105)、液位传感器(104)、加温元件(102)和温度传感器(103)，所述的清洗泵(105)、液位传感器(104)、加温元件(102)和温度传感器(103)均设于清洗储液桶(107)中，所述的清洗泵(105)通过管道及清洗阀(100)与挤奶杯(20)相连接，所述的清洗阀(100)、液位传感器(104)、温度传感器(103)、清洗泵(105)的开关(106)、加温元件(102)的开关(101)均与控制器(50)相连；所述的清洗泵(105)用于将清洗储液桶(107)内的清洗液输送至挤奶杯(20)的杯口中；所述的液位传感器(104)用于监测清洗液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器(50)进行报警；所述的加温元件(102)用于为清洗液进行加热，所述的温度传感器(103)用于监测清洗液的温度，并反馈给控制器(50)，使清洗液温度达到设定温度阈值。

3.根据权利要求1所述的一种智能挤奶系统，其特征在于：所述的消毒单元(11)包括消毒储液桶(114)、消毒泵(112)和液位传感器(111)，所述的消毒泵(112)和液位传感器(111)均设于消毒储液桶(114)中，所述的消毒泵(112)通过管道及消毒阀(110)与挤奶杯(20)相连接，所述的消毒阀(110)、液位传感器(111)、消毒泵(112)的开关(113)均与控制器(50)相连；所述的消毒泵(112)用于将消毒储液桶(114)内的消毒液输送至挤奶杯(20)的杯口中；所述的液位传感器(111)用于监测消毒液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器(50)进行报警。

4.根据权利要求1所述的一种智能挤奶系统，其特征在于：所述的压缩气单元(12)包括压缩泵(121)和调压油水分离器(122)，所述的压缩泵(121)通过管道及出气阀(120)与挤奶杯(20)相连接，所述的调压油水分离器(122)设于压缩泵(121)与挤奶杯(20)的连接管路上，所述的出气阀(120)、压缩泵(121)的开关(123)均与控制器(50)相连；所述的压缩泵(121)用于将气体输送至挤奶杯(20)的杯口中，所述的调压油水分离器(122)用于过滤压缩空气中的水分并稳定气体输出压力。

5.根据权利要求1所述的一种智能挤奶系统，其特征在于：所述的药浴单元(13)包括药浴储液桶(134)、药浴泵(132)和液位传感器(131)，所述的药浴泵(132)和液位传感器(131)均设于药浴储液桶(134)中，所述的药浴泵(132)通过管道及药浴阀(130)与挤奶杯(20)相连接，所述的药浴阀(130)、液位传感器(131)、药浴泵(132)的开关(133)均与控制器(50)相连；所述的药浴泵(132)用于将药浴储液桶(134)内的药液输送至挤奶杯(20)的杯口中；所述的液位传感器(131)用于监测药液的液位高度，并在液位低于设定高度时反馈给控制器(50)进行报警。

6.根据权利要求1所述的一种智能挤奶系统，其特征在于：所述的废液收集容器(42)和奶液储存容器(45)中均设有与控制器(50)连接的液位传感器(41，46)，用于监测废液收集容器(42)和奶液储存容器(45)内的液位高度，并在液位高于设定高度时反馈给控制器(50)进行报警；所述的废液收集容器(42)与第二负压装置的连接管路上还设有废液阀(43)，所述的奶液储存容器(45)与第二负压装置的连接管路上还设有奶液阀(44)，所述的废液阀(43)和奶液阀(44)分别与控制器(50)相连。

7.根据权利要求1所述的一种智能挤奶系统，其特征在于：所述的第一负压装置包括第一真空稳压罐(32)和第一真空泵(33)，所述的第一真空泵(33)与第一真空稳压罐(32)相连，所述的第一真空稳压罐(32)与脉动器(31)相连，所述的第一真空稳压罐(32)上还设有第一调压阀(30)和第一压力表(391)，所述的脉动器(31)与控制器(50)相连；所述的第二负压装置包括第二真空稳压罐(37)和第二真空泵(39)，所述的第二真空泵(39)与第二真空稳压罐(37)相连，所述的第二真空稳压罐(37)分别与废液收集容器(42)和奶液储存容器(45)相连，所述的第二真空稳压罐(37)上还设有第二调压阀(35)、球阀(36)、泄压消音阀(38)和第二压力表(392)。

8.根据权利要求1所述的一种智能挤奶系统，其特征在于：所述的控制器(50)包括中央处理模块、信息存储模块、时序控制模块、通信模块、自诊断模块和报警模块。

9.一种智能挤奶方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)准备：首先将清洗单元(10)中的清洗液自动加热至与动物体温相近；然后打开第二负压装置使废液收集容器(42)中实现负压环境，并通过三通阀(40)使废液收集容器(42)与挤奶杯(20)的主奶管相连通，利用清洗单元(10)实现挤奶杯(20)的清洗；之后打开第一负压装置和第二负压装置，并通过调节使第一负压装置中的第一真空稳压罐(32)和第二负压装置中的第二真空稳压罐(37)达到相同的第一负压值；

(b)乳房清洗：人工完成套杯，首先使第二真空稳压罐(37)的压力自动下降到第二负压值，从而使挤奶杯(20)的内套扩张；然后依次利用清洗单元(10)、消毒单元(11)和压缩气单元(12)对乳房进行清洗、消毒和风干；

(c)挤奶：打开脉动器(31)，并将挤奶杯(20)与废液收集容器(42)相连通，完成预挤；然后使第一真空稳压罐(32)和第二真空稳压罐(37)再次达到相同的第一负压值，并将奶液储存容器(45)与挤奶杯(20)相连通，调节脉动器(31)的脉动频率和占空比，进行挤奶；

(d)药浴：挤奶完成后，切断奶液储存容器(45)与挤奶杯(20)的通路，并使挤奶杯(20)与废液收集容器(42)相连通，同时使第二真空稳压罐(37)的压力再次自动下降到第二负压值，使挤奶杯(20)的内套扩张；依次利用药浴单元(13)和压缩气单元(12)对乳房进行药浴和风干；

(e)脱杯：步骤(d)结束后，将挤奶杯(20)取下，并关闭第一负压装置和第二负压装置。

10.根据权利要求9所述的一种智能挤奶方法，其特征在于：在步骤(c)中，根据挤奶杯(20)流入奶液储存容器(45)中的流量变化调节脉动器(31)的脉动频率，并且在流量低于设定值时关闭脉动器(31)，停止挤奶。