CN114097640B - 一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统 - Google Patents
一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114097640B CN114097640B CN202111523624.8A CN202111523624A CN114097640B CN 114097640 B CN114097640 B CN 114097640B CN 202111523624 A CN202111523624 A CN 202111523624A CN 114097640 B CN114097640 B CN 114097640B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- water inlet
- trough
- liquid level
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 239000008267 milk Substances 0.000 title description 20
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 title description 20
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 title description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 407
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000035622 drinking Effects 0.000 claims description 37
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 4
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 abstract description 38
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 abstract description 13
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 11
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 abstract description 11
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K7/00—Watering equipment for stock or game
- A01K7/02—Automatic devices ; Medication dispensers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K7/00—Watering equipment for stock or game
- A01K7/02—Automatic devices ; Medication dispensers
- A01K7/027—Drinking equipment with water heaters, coolers or means for preventing freezing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
- B08B9/08—Cleaning containers, e.g. tanks
- B08B9/093—Cleaning containers, e.g. tanks by the force of jets or sprays
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
- H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
- H04M1/72—Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
- H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
- H04M1/72403—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality
- H04M1/72409—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality by interfacing with external accessories
- H04M1/72415—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for local support of applications that increase the functionality by interfacing with external accessories for remote control of appliances
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/70—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in livestock or poultry
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Devices For Dispensing Beverages (AREA)
Abstract
本发明涉及一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,由进水模块、出水模块、温度控制模块、液位控制模块、WIFI模块组成,所述温度控制模块通过线路与水温传感器和环境温度传感器相连,所述液位控制模块通过线路与液位传感器相连;所述水温传感器和环境温度传感器检测到的数值分别通过线性拟合算法处理提高检测值的准确性和精度;所述液位传感器检测到的数值通过中值滤波算法进行处理提高检测值的准确性和精度,使得系统在液面波动的情况下也能精准测量液位高度。本发明大大降低奶牛饮水等待时长和清洗污水排出时长、提高加热效率、减少污水产生;水温提升均匀;自动清洗,保证奶牛饮水尽可能清洁;智能控制实现水槽集中控制、一键调整、联用联动。
Description
技术领域
本发明涉及畜牧养殖机械技术领域,具体为一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统。
背景技术
众所周知,牛奶中87%是水。奶牛每产1公斤鲜奶,需要摄入3~5公斤水。因此,保证奶牛充足的饮水在规模化牧场生产过程中至关重要。
现阶段,集中式的供水设备已在各个规模化牧场广泛运用,但仍然存在不少问题,主要表现在以下5个方面:
1、上下水速度慢:水槽的上下水系统设计不合理导致上下水速度慢:上水速度慢导致奶牛饮水需要等待,尤其是刚从奶厅挤完奶返回牛舍的奶牛,此时奶牛因乳汁分泌消耗体内大量水分,且长时间脱离水源,需要第一时间进行补充,水槽上水速度过慢拉长了前序奶牛饮水时间,后序奶牛不得不排队等待,从而因饮水的不及时造成下一阶段的产奶量降低。下水速度慢导致水槽清洗的效率降低,针对部分配置手动下水塞的水槽,清洗工需要在清洗脏水完全排出水槽、盖上下水塞后才能完成整个清洗操作,因此单位时间内水槽清洗的数量减少。
2、参数控制不精准:水槽的液位高度和水温等参数控制不精准。现有水槽大多采用浮球阀控制液位高度,因机械误差导致液位控制不精准。在实际使用过程中,因为无法实现液位精准控制,安装人员需要调高水槽的实际液位高度,来避免因误差造成的水容量不够。而过多的水容量不但降低水槽加热效率,同时后端清洗所产生的污水量增多。水温控制不精准导致加热温度过高或过低,降低奶牛的喝水意愿。
3、加热能耗高:现有水槽加热装置多采用在槽体底端贴若干条状加热板,加热速度较慢、加热块加热不均匀且加热能耗较高。
4、无法实现自动清洗:现有水槽仍然多采用人工清洗的方式,清洗效率低,且清洗过程中奶牛应激大。
5、智能化程度低:现有水槽多为单机控制,针对不同地域及使用环境需单独调整水槽参数,无法达到组网控制,自动化程度较低。
6、液位测量数据不准确:奶牛饮水时水面波动较大,现有水槽多采用浮球阀控制液位,故障率较高且液位测量不精确,导致无法及时为奶牛提供恒定足量水源;
7、温度测量数据不准确:现有水槽温度测量大多只测量槽内单点温度,数据来源单一且测量数据未经过处理,与真实温度有差距,且未均衡考虑环境温度,导致温度测量的准确度和精度较低,影响加热装置对水温的控制;另外环境温度过低还会导致水槽电磁阀加热板等机构发生故障,影响饮水槽及时为奶牛提供足够的适当温度的饮水;
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供了一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统。
本发明提供的智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,所述饮水槽包括水槽内胆、进水管、出水管、加热板;所述控制系统由进水模块、出水模块、温度控制模块、液位控制模块、WIFI模块组成,所述温度控制模块通过线路与水温传感器和环境温度传感器相连,所述液位控制模块通过线路与液位传感器相连,所述进水模块通过线路与进水阀相连,所述进水阀与进水管相连;所述出水模块通过线路与出水阀相连,所述出水阀与出水管相连;所述进水阀采用电磁阀,所述出水阀采用防堵电动球阀;所述温度控制模块通过线路与加热板相连;所述进水模块、出水模块、温度控制模块、液位控制模块、WIFI模块通过STM32控制器相连;所述液位传感器设置在饮水槽内部;所述水温传感器设置在饮水槽内部;所述环境温度传感器设置在饮水槽外部;所述加热板紧贴于饮水槽内胆底部;
其中:
当水温传感器检测到的水温低于设定温度时,温度控制模块启动加热板,达到设定温度时,停止加热;
当环境温度传感器检测到环境温度低于设定温度时,加热板开始工作为水槽加热;
所述水温传感器和环境温度传感器检测到的数值分别通过线性拟合算法处理提高检测值的准确性和精度,算法公式为:
T1=2.6R-99.15 -30℃≤T1<20℃;
T2=3.4R-115.68 20℃≤T2<60℃;
式中R指所述水温传感器或环境温度传感器的电阻值;
当液位传感器检测到水槽内的液面高度为低于设定液位时,传送信号给进水模块,进水阀启动开始进水,当液位传感器检测到水槽内的液面高度高于设定液位时,传送信号给进水模块,进水阀关闭停止进水;所述液位传感器检测到的数值通过中值滤波算法进行处理提高检测值的准确性和精度;所述中值滤波算法为:测量相邻两个时间段内的液位数据,对每段数据将高于或低于这一段数据的中值的数使用中值代替,最后采用相邻两段中值处理后的数据求平均值作为这两段时间内的液位真实值;
当需要清洗时,通过WIFI模块传送信号给进水模块和出水模块,进水阀和出水阀同时开启,通过进水和出水在水槽内形成的流动实现清洗;
将WIFI模块与手机APP无线相连,实现手机端操作对多个饮水槽的远程监测和远程操作。
优选地,所述饮水槽分包括水槽外框架、水槽内框架、水槽内胆,水槽内胆架设于水槽内框架内,水槽内框架架设于水槽外框架内;所述水槽内胆包括两个长侧壁、两个短侧壁、一个底板,所述水槽内胆底板一端设置进水管和进水阀,另一端设置出水管和出水阀;所述水槽内胆靠近出水管的短侧壁设置为夹层结构,两层短侧壁之间形成一个和水槽内胆等宽等高的隔断,其中靠近出水管的内层短侧壁下端挨近底板的位置设置液位进水口;所述液位进水口为多个孔洞状结构,连通水槽内胆和隔断;在所述隔断中设置水温传感器和液位传感器;在水槽外框架和水槽内框架之间设置环境温度传感器;所述进水管通过弯管连接进水板;所述进水板为密闭的空心板状结构,安装在水槽内胆靠近进水管的短侧壁上,进水板上端连接清洗装置,进水板下部面向水槽内的一侧通过孔洞与进水孔管道相连;所述进水口管道固定安装在进水板外壁上,进水孔管道上设置多个进水孔一;所述清洗装置为管道状,环绕水槽内胆上端内侧边安装,所述清洗装置上设置多个进水孔二;所述底板下方紧贴设置加热板。
优选地,所述清洗装置上设置的多个进水孔二开口向水槽内胆内,并且与水平面的夹角角度为0°~30°。
优选地,所述水槽内胆的底板为倾斜设置,进水管所在端高于出水管所在端。
优选地,所述底板的进水管所在端高于出水管所在端15-30mm。
优选地,所述加热板分为左右两块,紧贴于饮水槽底板下方。
优选地,所述水槽外框架的侧壁上设置有壁围,并在一侧侧壁上开设检修口。
本发明提供的智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统应用在奶牛饮水槽上。
与现有技术相比,本发明提供的一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,具备以下有益效果:
1、通过液位传感器控制液位高度,合理降低水槽内水容量,提高加热效率,减少污水产生;采用数字液位计对槽内水位进行实时检测,并针对奶牛饮水时所产生的液面波动,采用中值滤波算法对液位数据进行处理,使得系统在液面波动的情况下也能精准测量液位高度;结合电磁阀对水槽液位进行控制,消除浮球阀机械结构上可能产生的机械故障,保证了水槽内水位的持续恒定。
2、对温度进行多点实时检测,通过线性拟合算法处理,提高了温度检测的准确性和精度,不仅实时监测槽内水温,同时检测槽体外部环境温度,实现了温度变化趋势的预测,使得温度控制更加精准,根据线性拟合算法所得温度参数,控制加热板工作,进而实现了设备的节能使用;采用加热板对槽壁底部进行贴合,热传递均衡,加热效率高,能耗低,配合温度测量方案达到对槽内水温的恒定控制。
3、通过合理设计上下水系统,大大降低奶牛饮水等待时长和清洗污水排出时长;增加自动清洗模块,降低员工劳动强度,提高清洗频率,保证奶牛饮水尽可能清洁;通过控制进水阀与出水阀,配合清洗装置,实现定期和不定期对水槽的全自动清洗功能;本发明的进水孔一从水槽下部进水,清洗装置的进水孔二从水槽上部四周喷水,实现在对水槽进水的同时,对水槽四壁的杂草等杂物进行冲洗,再通过水槽底部的进、出水口的倾斜度自然形成水流,对堆积在底部的杂质进行冲洗排除,实现水槽的自动清洗功能。
4、增加智能控制模块,实现水槽集中控制、一键调整、联用联动;本发明利用WIFI控制模块,配合软件程序,达到对水槽的组网控制,并通过手机客户端实现人机交互功能,可以根据北方、南方区域设定和选择相关参数,保证在不同气温环境中为奶牛提供恒温恒液位的适用饮水。
5、本发明不仅可通过手机app中的设置页面对温度和液位进行自定义调节,同时还可以通过手动清洗按钮随时对水槽进行清洗。
附图说明
图1为本发明的控制系统结构框图;
图2为本发明的液位控制程序示意图;
图3为本发明的饮水槽的结构示意图;
图4为本发明的饮水槽的正视结构示意图;
图5为本发明的饮水槽的A处剖面放大示意图;
图6为本发明的饮水槽的清洗装置结构示意图;
图7为本发明的饮水槽的清洗装置进水板正面结构示意图;
图8为本发明实施例的手机APP界面示意图1;
图9为本发明实施例的手机APP界面示意图2;
图中:1、地基;2、水槽外框架;3、水槽内框架;4、水槽内胆;5、进水孔管道;6、进水孔一;7、进水板;8、清洗装置;9、进水管;10、进水阀;11、液位进水口;12、出水管;13、出水阀;14、隔断;15、检修口;16、加热板;17、主控箱;18、弯管;19、进水孔二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9,本发明提供了智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,所述饮水槽包括水槽内胆4、进水管9、出水管12、加热板16;所述控制系统由进水模块、出水模块、温度控制模块、液位控制模块、WIFI模块组成,所述温度控制模块通过线路与水温传感器和环境温度传感器相连,所述液位控制模块通过线路与液位传感器相连,所述进水模块通过线路与进水阀10相连,所述进水阀10与进水管9相连;所述出水模块通过线路与出水阀13相连,所述出水阀13与出水管12相连;所述进水阀10采用电磁阀,所述出水阀13采用防堵电动球阀;所述温度控制模块通过线路与加热板16相连;所述进水模块、出水模块、温度控制模块、液位控制模块、WIFI模块通过STM32控制器相连;所述液位传感器设置在饮水槽内部;所述水温传感器设置在饮水槽内部;所述环境温度传感器设置在饮水槽外部;所述加热板16紧贴于饮水槽底部;
其中:
当水温传感器检测到的水温低于8度时,温度控制模块启动加热板,达到16度时,停止加热;
当环境温度传感器检测到环境温度低于-8℃时,加热板开始工作为水槽加热。
所述水温传感器和环境温度传感器检测到的数值通过线性拟合算法处理提高检测值的准确性和精度,算法公式为:
T1=2.6R-99.15 -30℃≤T1<20℃;
T2=3.4R-115.68 20℃≤T2<60℃;
式中R指温度传感器的电阻值;本实施例中,水温传感器和环境温度传感器采用的都是pt100W的温度传感器,算法处理中R表示pt100W温度传感器的电阻值。
对本实施例中水温传感器检测的数值进行线性拟合算法处理,如表1所示,
表1通过线性拟合算法处理温度数值的对比
由表1可见,温度传感器采集到的数值与真实的温度数值的确是有误差的,在表1所采集的范围内,这个误差值最高都能达到0.96,,如果不对温度传感器采集到的数值进行处理,则有可能发生水温已经降低或者已经升高,但温度控制模块还未有反应的情况;对环境温度来说,有可能发生环境温度已经低至临界,电子设备由于寒冷而损坏,但加热板却还未启动的情况,造成较大的损失。
当液位传感器检测到水槽内的液面高度为低于8cm时,传送信号给进水模块,进水阀启动开始进水,当液位传感器检测到水槽内的液面高度为12cm时,传送信号给进水模块,进水阀关闭停止进水;所述液位传感器检测到的数值通过中值滤波算法进行处理提高检测值的准确性和精度;
所述中值滤波算法为:测量相邻两个时间段内的液位数据,对每段数据将高于或低于这一段数据的中值的数使用中值代替,最后采用相邻两段中值处理后的数据求平均值作为这两段时间内的液位真实值;表2给出了用中值滤波算法对水槽液位处理前后的数值波动范围,
表2通过中值滤波算法处理液位数值的对比
由表2可见,未经滤波算法处理之前,液位传感器采集的数据波动范围达到3cm之多,经滤波算法处理以后,可以将波动范围降到0.1-0.3cm,大大提高了液位测量的准确度。
当需要清洗时,通过WIFI模块传送信号给进水模块和出水模块,进水阀和出水阀同时开启,通过进水和出水在水槽内形成的流动实现清洗;
将WIFI模块与手机APP无线相连,实现手机端操作对多个饮水槽的远程监测和远程操作。
通过液位传感器控制液位高度,合理降低水槽内水容量,提高加热效率,减少污水产生;通过优化温控模块,使水温提升均匀,实际加热水温与设定值误差可控制在2℃以内。
本实施例中,所述饮水槽分包括水槽外框架2、水槽内框架3、水槽内胆4,水槽内胆4架设于水槽内框架3内,水槽内框架3架设于水槽外框架2内;所述水槽内胆4包括两个长侧壁、两个短侧壁、一个底板,所述水槽内胆4底板一端设置进水管9和进水阀10,另一端设置出水管12和出水阀13;所述水槽内胆4靠近出水管12的短侧壁设置为夹层结构,两层短侧壁之间形成一个和水槽内胆4等宽等高的隔断14,其中靠近出水管12的内层短侧壁下端挨近底板的位置设置液位进水口11;所述液位进水口11为多个孔洞状结构,连通水槽内胆4和隔断14;在所述隔断14中设置水温传感器和液位传感器;本实施例中,将水温传感器和液位传感器放入隔断14中,能巧妙地减少奶牛饮水时造成的液面波动对液位传感器采集数据的误差,也能避免奶牛舌头触碰水温传感器导致的水温测量误差,配合温度线性拟合算法和液位的中值滤波算法,真正实现饮水槽的智能恒温恒液位。
在水槽外框架2和水槽内框架3之间设置环境温度传感器;所述进水管9通过弯管18连接进水板7;所述进水板7为密闭的空心板状结构,安装在水槽内胆4靠近进水管9的短侧壁上,进水板7上端连接清洗装置8,进水板7下部面向水槽内的一侧通过孔洞与进水孔管道5相连;所述进水口管道5固定安装在进水板7外壁上,进水孔管道5上设置多个进水孔一6;所述清洗装置8为管道状,环绕水槽内胆4上端内侧边安装,所述清洗装置8上设置多个进水孔二19;所述底板下方紧贴设置加热板16。
本实施例中,在水槽外框架和内框架之间放置环境温度传感器,用于环境温度测量,当环境温度低于设定温度时,控制加热板对槽体进行加热,使水槽内框架和外框架之间的环境温度提高,避免环境寒冷时槽体及进出水管道结冰影响使用,也避免了环境寒冷时进水阀和出水阀故障影响使用。
增加自动清洗模块,降低员工劳动强度,提高清洗频率,保证奶牛饮水尽可能清洁。
本实施例中,所述清洗装置8上设置的多个进水孔二19开口向水槽内胆4内,并且与水平面的夹角角度为0°~30°。通过进水孔一6和进水孔二19的协同作用,可以将粘附在水槽侧壁上的杂草冲走。
本实施例中,所述水槽内胆4的底板为倾斜设置,进水管9所在端高于出水管12所在端所在端20mm。从进水端到出水端倾斜设置的底板,使水槽内胆内的水流更为强劲,清洗更彻底。
本实施例中,所述加热板16分为左右两块,紧贴于饮水槽底板下方。加热板分为两块,便于后期维护,当一块加热板故障时另一块还能使用,为检修维护争取时间
本实施例中,所述水槽外框架2的侧壁上设置有壁围,并在一侧侧壁上开设检修口15。本类饮水槽常坏的地方就是水槽下面的电子设备,本发明将水槽内胆架在水槽内框架上,水槽内框架架在水槽外框架上,水槽外框架上设置了壁围,在内外框架之间形成一个稳定的小环境,有利于保温,减少寒冷季节导致的电子设备损坏。
本发明提供的智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统应用在奶牛饮水槽上。
本发明的工作原理及使用流程:
在安装时,先在地基1上准备好放置本饮水槽的进水管9和进水阀10、出水管12和出水阀13的空间,再把本饮水槽方安装到地基1之上,连接好各个水管,启动WIFI模块使之与手机相连。在手机APP上设定好相关参数,如图8和图9所示,设定水温上限和下限、液位上限和下限:温度范围为8~16度,液位范围为8~12cm,两个范围可根据用户需求及使用地点进行自定义调节。
通过合理设计上下水系统,大大降低奶牛饮水等待时长和清洗污水排出时长。
使用时,通过手机开机,主控箱7控制进水阀10启动,水通过进水管9和弯管18进入进水板7,充满后一部分水通过固定安装在进水板7外壁下部的进水孔管道5上设置的多个进水孔一6从下方进入水槽内胆4内,另一部分水通过清洗装置8上设置的多个进水孔二19从上方进入水槽内胆4内。隔断14内的液位传感器实时采集液位信息,当水位达到设定液位12cm时,主控箱17发出指令使进水阀停止进水;当奶牛喝水时,水位下降到设定的8cm时就自动开启进水阀进水,自动保持水槽内的水位。
从进水开始,主控箱17发出指令使加热板16开始加热,隔断14内的温度传感器实时监控水温,当达到设定温度16℃时自动停止加热,当水温下降到8℃时自动开始加热。
在寒冷地区,水槽内水温比环境温度高,为了避免水槽温度还在8-16℃范围内但环境温度已经过低造成的电子设备损坏,将环境温度传感器的设定为-8℃时即启动加热板开始加热。一般情况下,当水温达到16℃时,水槽内外框架之间的温度也不会低于-8℃。水槽设计为内外框架、外框架上设置壁围的结构也有利于保温。
需要清洗水槽内胆时,主控箱17发出指令给出水阀13打开出水管12,水槽内部水流出,同时进水管在进水,水从水槽上部和下部同时流入,结合水槽的倾斜度,自然形成从进水端往出水端的水流,运行一段时间,完成对水槽的清洗。
增加智能控制模块,实现水槽集中控制、一键调整、联用联动,本饮水槽安装完毕后,只需要连上手机,即可使用手机APP进行管控,不需要工人每天维护,全场安装的多个饮水槽甚至多个养殖场安装的所有饮水槽都可以集中到一个手机APP进行控制管理。
本发明在内蒙古乌兰浩特市中利牧业现场安装运行,根据气候设定槽内水温范围为8℃~16℃,液位范围为8cm~12cm,环境温度低于-8℃时对水槽进行加热;本饮水槽加热效率高,在同等初始温度、加热板同等功率、本发明的饮水槽中水量大于传统饮水槽中水量的情况下,在50分钟内,传统饮水槽内水温上升0.9℃,本发明饮水槽内水温上升2.3℃;在同一使用环境下,本发明饮水槽内壁清洁程度远好于传统饮水槽。
本发明的智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统配套奶牛饮水槽使用,使得奶牛饮水槽具有防冻、自动监控液位、水温等数字化功能,能对水槽中的水温和液位完成自动监控,能实现自动清洗,具有无线通讯和人机交互功能,并通过手机终端读取水槽数据集设备状态,还可通过终端设置水位及水温阈值。设备适合全国各地区使用,可以根据北方、南方区域设定和选择相关参数,保证在不同气温环境中为奶牛提供恒温恒液位的适用饮水。
需要说明的是,在本文中,诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,所述饮水槽包括水槽内胆、进水管、出水管、加热板,其特征在于,所述控制系统由进水模块、出水模块、温度控制模块、液位控制模块、WIFI模块组成,所述温度控制模块通过线路与水温传感器和环境温度传感器相连,所述液位控制模块通过线路与液位传感器相连,所述进水模块通过线路与进水阀相连,所述进水阀与进水管相连;所述出水模块通过线路与出水阀相连,所述出水阀与出水管相连;所述进水阀采用电磁阀,所述出水阀采用防堵电动球阀;所述温度控制模块通过线路与加热板相连;所述进水模块、出水模块、温度控制模块、液位控制模块、WIFI模块通过STM32控制器相连;所述液位传感器设置在饮水槽内部;所述水温传感器设置在饮水槽内部;所述环境温度传感器设置在饮水槽外部;所述加热板紧贴于饮水槽内胆底部;
其中:当水温传感器检测到的水温低于设定温度时,温度控制模块启动加热板,达到设定温度时,停止加热;当环境温度传感器检测到环境温度低于设定温度时,加热板开始工作为水槽加热;所述水温传感器和环境温度传感器检测到的数值分别通过线性拟合算法处理提高检测值的准确性和精度,算法公式为:
T1(t)=2.6R-99.15 -30℃≤T1<20℃;
T2(t)=3.4 R -115.68 20℃≤T2<60℃;
式中R指所述水温传感器或环境温度传感器的电阻值;T指水温传感器和环境温度传感器检测到的数值;T(t)指通过线性拟合算法获得的数值;
当液位传感器检测到水槽内的液面高度为低于设定液位时,传送信号给进水模块,进水阀启动开始进水,当液位传感器检测到水槽内的液面高度高于设定液位时,传送信号给进水模块,进水阀关闭停止进水;所述液位传感器检测到的数值通过中值滤波算法进行处理提高检测值的准确性和精度;所述中值滤波算法为:测量相邻两个时间段内的液位数据,对每段数据将高于或低于这一段数据的中值的数使用中值代替,最后采用相邻两段中值处理后的数据求平均值作为这两段时间内的液位真实值;
当需要清洗时,通过WIFI模块传送信号给进水模块和出水模块,进水阀和出水阀同时开启,通过进水和出水在水槽内形成的流动实现清洗;
将WIFI模块与手机APP无线相连,实现手机端操作对多个饮水槽的远程监测和远程操作;
所述饮水槽分包括水槽外框架(2)、水槽内框架(3)、水槽内胆(4),水槽内胆(4)架设于水槽内框架(3)内,水槽内框架(3)架设于水槽外框架(2)内;所述水槽内胆(4)包括两个长侧壁、两个短侧壁、一个底板,所述水槽内胆(4)底板一端设置进水管(9)和进水阀(10),另一端设置出水管(12)和出水阀(13);所述水槽内胆(4)靠近出水管(12)的短侧壁设置为夹层结构,两层短侧壁之间形成一个和水槽内胆(4)等宽等高的隔断(14),其中靠近出水管(12)的内层短侧壁下端挨近底板的位置设置液位进水口(11);所述液位进水口(11)为多个孔洞状结构,连通水槽内胆(4)和隔断(14);在所述隔断(14)中设置水温传感器和液位传感器;在水槽外框架(2)和水槽内框架(3)之间设置环境温度传感器;所述进水管(9)通过弯管(18)连接进水板(7);所述进水板(7)为密闭的空心板状结构,安装在水槽内胆(4)靠近进水管(9)的短侧壁上,进水板(7)上端连接清洗装置(8),进水板(7)下部面向水槽内的一侧通过孔洞与进水孔管道(5)相连;所述进水孔管道(5)固定安装在进水板(7)外壁上,进水孔管道(5)上设置多个进水孔一(6);所述清洗装置(8)为管道状,环绕水槽内胆(4)上端内侧边安装,所述清洗装置(8)上设置多个进水孔二(19);所述底板下方紧贴设置加热板(16)。
2.根据权利要求1所述智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,其特征在于,所述清洗装置(8)上设置的多个进水孔二(19)开口向水槽内胆(4)内,并且与水平面的夹角角度为0°~30°。
3.根据权利要求1任一所述智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,其特征在于,所述水槽内胆(4)的底板为倾斜设置,进水管(9)所在端高于出水管(12)所在端。
4.根据权利要求3所述智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,其特征在于,所述底板的进水管(9)所在端高于出水管(12)所在端15-30mm。
5.根据权利要求1所述智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,其特征在于,所述加热板(16)分为左右两块,紧贴于饮水槽底板下方。
6.根据权利要求1所述智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统,其特征在于,在所述水槽外框架(2)的侧壁上设置有壁围,并在一侧侧壁上开设检修口(15)。
7.权利要求1至6任一所述智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统在奶牛饮水槽上的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111523624.8A CN114097640B (zh) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111523624.8A CN114097640B (zh) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114097640A CN114097640A (zh) | 2022-03-01 |
CN114097640B true CN114097640B (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=80364797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111523624.8A Active CN114097640B (zh) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114097640B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115963872A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-04-14 | 山东浪潮科学研究院有限公司 | 一种基于微控制器的自动调节水温系统及方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2002100445A4 (en) * | 2001-06-12 | 2002-07-04 | MacDade, Des | Water trough |
CN202907598U (zh) * | 2012-11-13 | 2013-05-01 | 北京京鹏环宇畜牧科技股份有限公司 | 一种电加热保温饮水器 |
CN103651171B (zh) * | 2013-12-24 | 2016-03-09 | 重庆市畜牧科学院 | 一种温控型家畜自动饮水器 |
CN204907490U (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-30 | 沈阳乐金空调净化工程有限公司 | 不锈钢恒温水加热动物饮水槽 |
CN209251353U (zh) * | 2018-11-26 | 2019-08-16 | 李晓斌 | 一种宠物喂食器 |
CA3063072A1 (en) * | 2018-11-27 | 2020-05-27 | David Van Otterloo | Cattle water fountain |
CN209983312U (zh) * | 2019-03-22 | 2020-01-24 | 湖南晨曦牧业有限公司 | 一种具有自洁功能的智能恒温饮水槽 |
CN111602602A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-09-01 | 昭苏县西域马业有限责任公司 | 一种冬季为动物提供温水的水槽装置及控制方法 |
-
2021
- 2021-12-14 CN CN202111523624.8A patent/CN114097640B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114097640A (zh) | 2022-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108377928A (zh) | 一种牲畜用节能保温饮水槽 | |
CN102388960B (zh) | 快速制冷式贮奶冷藏罐 | |
CN114097640B (zh) | 一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽控制系统 | |
CN109527997A (zh) | 一种智能饮水机 | |
CN206078533U (zh) | 一种牛舍用自动饮水装置 | |
CN209377467U (zh) | 一种可通过供水补给桩换水的扫地机器人 | |
CN216983077U (zh) | 一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽设备 | |
CN106106227A (zh) | 一种规模化生猪养殖用供水系统 | |
CN114009363B (zh) | 一种智能恒温恒液位奶牛饮水槽设备 | |
CN207135876U (zh) | 一种生猪养殖用的自动化饮水装置 | |
US20090241848A1 (en) | Animal Waterer | |
CN207185586U (zh) | 一种畜牧业养殖用循环饮水槽 | |
CN112609766B (zh) | 一种大型养殖场用供水系统及其装置 | |
CN108812390A (zh) | 一种猪场养殖用全自动供水系统 | |
CN213306826U (zh) | 一种应用于奶牛的饮水系统 | |
CN204762796U (zh) | 自动化奶牛养殖饮水装置 | |
CN209824825U (zh) | 一种家禽养殖用智能饮水装置 | |
CN204860476U (zh) | 一种育肥猪猪舍 | |
CN208724657U (zh) | 一种智能牛用饮水设备 | |
JP6240905B2 (ja) | パイプラインミルカーの洗浄方法 | |
CN208724656U (zh) | 一种畜牧用饮水装置 | |
CN207100132U (zh) | 一种禽类养殖用智能料槽 | |
CN202262372U (zh) | 快速制冷式贮奶冷藏罐 | |
CN207197313U (zh) | 一种提高硅块少子高效的水浴装置 | |
CN201479567U (zh) | 种子有氧恒温浸种催芽机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |