CN114424750B - 一种多点位脉动监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多点位脉动监测系统，属于奶牛饲养技术领域，本申请的系统包括，显示控制设备、数据传输设备以及压力监测设备；所述压力监测设备，用于基于接收到的控制指令实时监测挤奶点位的压力及震动情况，生成监测数据；所述数据传输设备，用于接收汇总多个所述压力监测设备的监测数据，并上传给所述显示控制设备；所述显示控制设备，用于对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据和震动数据，并基于所述脉动曲线图形数据和震动数据实现监测报警，以及将基于用户的输入而生成的所述控制指令，通过所述数据传输设备下传给所述压力监测设备。本申请可有效实现对多点位脉动器的监测。

Description

一种多点位脉动监测系统

技术领域

本申请属于奶牛饲养技术领域，具体涉及一种多点位脉动监测系统。

背景技术

在规模化奶牛养殖中，自动化的挤奶系统已得到了广泛应用。挤奶系统中，脉动器将真空泵中的固定真空变为挤奶机挤奶所需的可变真空，是系统中的核心，是保证挤奶设备正常运行的关键。在挤奶过程中脉动器如果发生故障，将会导致脉动器的脉动频率、脉动比率产生异常变化，从而会影响挤奶过程，对奶牛产生应激，严重的还会导致奶牛乳房炎的大量发生，从而严重影响牧场的生产及导致经济损失。另外在挤奶的同时，如果奶衬老化或损坏，导致真空产生波动，也会对奶牛产生应激。针对于此，出现了相关脉动监测仪器设备，以便发现相关故障问题，进而对系统进行维护维修。

目前，相关技术中，脉动监测仪器设备大多为手持设备，只能进行单点位脉动压力监测，功能单一，抗干扰能力差，整体数据无法汇总，且在监测过程中不能进行挤奶作业，导致监测排除工作效率低下。使用该类产品进行监测排查，人力成本高，影响挤奶设备的正常运转，会导致牧场的整体经济效益降低。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种多点位脉动监测装置，有助于更好的实现对挤奶系统中脉动器的监测，进而提高牧场的经济效益。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请提供一种多点位脉动监测系统，该包括：显示控制设备、数据传输设备以及压力监测设备；

所述压力监测设备，用于基于接收到的控制指令实时监测挤奶点位的压力及震动情况，生成监测数据；

所述数据传输设备，用于接收汇总多个所述压力监测设备的监测数据，并上传给所述显示控制设备；

所述显示控制设备，用于对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据和震动数据，并基于所述脉动曲线图形数据和震动数据实现监测报警，以及将基于用户的输入而生成的所述控制指令，通过所述数据传输设备下传给所述压力监测设备。

可选地，所述压力监测设备的一真空压力传感器探头接入所述挤奶点位的脉动器脉动管，实现对该点位脉动管中真空压力及震动情况的监测；

所述压力监测设备的另一真空压力传感器探头接入所述挤奶点位的真空发生管路，实现对该点位真空发生管路中真空压力及震动情况的监测。

可选地，所述生成监测数据的过程中，包括：

对监测到的压力数据及震动数据进行软件滤波及数据压缩处理，以及对监测到的真空度数据进行压力补偿处理。

可选地，所述软件滤波处理、数据压缩处理以及压力补偿处理的处理控制参数，根据所述控制指令中的控制信息进行确定；

所述软件滤波处理的算法包括均值滤波、限幅滤波、中位值滤波、加权滤波、滑动滤波、自适应滤波中的一种或多种。

可选地，所述数据传输设备与多个所述压力监测设备之间的通信连接方式为有线通信，所述数据传输设备与所述显示控制设备之间的通信连接方式为无线通信。

可选地，还包括云平台设备；所述显示控制设备，被配置为，

将所述脉动曲线图形数据和所述震动数据上传给所述云平台设备，接收所述云平台设备的反馈信息，根据所述反馈信息进行输出，实现监测报警。

可选地，所述对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据，包括：

根据设定脉动频率参数、脉动四个阶段的真空度分隔参数，以及所述监测数据中的最大真空压力数据、脉动比率数据进行波形曲线绘制，生成所述脉动曲线图形数据；

其中，所述脉动四个阶段分别为真空提升时相阶段、最大真空时相阶段、真空下降时相阶段和最小真空时相阶段。

可选地，所述云平台设备，被配置为，

对所述脉动曲线图形数据和震动数据进行解析，基于与预设数据参考范围的比对，来判断判断脉动器或挤奶组件是否正常，以及判断压力监测设备和挤奶设备的设备工况是否正常，并基于判断情况生成所述反馈信息。

可选地，所述控制指令包括设定班次监测指令、手动监测指令；

所述显示控制设备，还被配置为，对所述脉动曲线图形数据和震动数据进行存档处理。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本申请的技术方案，通过采用多个压力监测设备分别对相应挤奶点位进行监测，多个压力监测设备的监测数据经由数据传输设备的汇总，传输给显示控制设备来进行监测报警，该种系统架构有效实现了对多点位脉动器的监测，结合具体的软件配置，可降低监测作业的人工成本，有利于牧场的整体经济效益的提升。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请一个实施例提供的多点位脉动监测系统的框图示意图；

图2为本申请涉及的脉动器的原理说明示意图；

图3为本申请涉及的脉动器的脉动周期说明示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

如背景技术中所述，在规模化奶牛养殖中，自动化的挤奶系统已得到了广泛应用。挤奶系统中，脉动器将真空泵中的固定真空变为挤奶机挤奶所需的可变真空，是系统中的核心，是保证挤奶设备正常运行的关键。在挤奶过程中脉动器如果发生故障，将会导致脉动器的脉动频率、脉动比率产生异常变化，从而会影响挤奶过程，对奶牛产生应激，严重的还会导致奶牛乳房炎的大量发生，从而严重影响牧场的生产及导致经济损失。另外在挤奶的同时，如果奶衬老化或损坏，导致真空产生波动，也会对奶牛产生应激。针对于此，出现了相关脉动监测仪器设备，以便发现相关故障问题，进而对系统进行维护维修。

相关技术中，脉动监测仪器设备大多为手持设备，只能进行单点位脉动压力监测，功能单一，抗干扰能力差，整体数据无法汇总，且在监测过程中不能进行挤奶作业，导致监测排除工作效率低下。使用该类产品进行监测排查，人力成本高，影响挤奶设备的正常运转，会导致牧场的整体经济效益降低。

针对于此，本申请提出一种多点位脉动监测系统，如图1所示，在一实施例中，本申请提出的多点位脉动监测系统，包括：显示控制设备100、数据传输设备200以及压力监测设备300；

压力监测设备300，用于基于接收到的控制指令实时监测挤奶点位的压力及震动情况，生成监测数据；

数据传输设备200，用于接收汇总多个压力监测设备300的监测数据，并上传给显示控制设备100；

显示控制设备100，用于对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据和震动数据，并基于脉动曲线图形数据和震动数据实现监测报警，以及将基于用户的输入而生成的控制指令，通过数据传输设备200下传给压力监测设备300。

该实施例中，如图1所示，一数据传输设备200可对应多套压力监测设备300，举例而言，一数据传输设备200可对应于240路压力监测设备300，数据传输设备200与240路压力监测设备300之间的通信连接方式为有线通信，如有线通信可采用485通信、CAN通信等；

作为一种具体的实施方式，数据传输设备200与显示控制设备100之间的通信连接方式为无线通信，如采用433M无线通信、WIFI通信、蓝牙通信，运营商网络(2G、3G、4G)通信等；

基于成本和性能的考虑，作为一种优选，数据传输设备200与显示控制设备100之间采用4G网络通信，数据传输设备200将相关数据加密后基于4G网络无线传输给显示控制设备100。

此外，如图1所示，根据实际的应用需求，一显示控制设备100可至少与两路数据传输设备200进行通信连接，以方便系统在不同规模牧场中的应用。

本申请的技术方案，通过采用多个压力监测设备分别对相应挤奶点位进行监测，多个压力监测设备的监测数据经由数据传输设备的汇总，传输给显示控制设备来进行监测报警，该种系统架构有效实现了对多点位脉动器的监测，结合具体的软件配置，可降低监测作业的人工成本，有利于牧场的整体经济效益的提升。

为便于理解本申请的技术方案，下面以另一实施例对本申请的技术方案进行介绍说明。

如图2所示，为该实施例中挤奶点位中的脉动器结构原理示意图。图2中，左侧脉动器电磁阀片阻止了空气进入，脉动腔与真空管路相联通，脉动腔真空压力升高，使牛奶流出(脉动器处于挤奶状态)；图2中，右侧脉动器电磁阀片封闭真空通道，使空气进入，脉动腔内的大气压力超过奶衬内室真空水平，使奶衬内壁朝乳头末端方向挤压，实现按摩(脉动器处于按摩状态)。

在前文的实施例的基础上，该实施例中，每一挤奶点位中，压力监测设备300的一真空压力传感器探头接入挤奶点位的脉动器脉动管(如采用三通接口将传感器接头接入图2中的脉动腔)，实现对该点位脉动管中真空压力及震动情况的监测，而压力监测设备300的另一真空压力传感器探头接入该挤奶点位的真空发生管路(如使用橡胶管将传感器接头与图2中真空管路相连)，以实现对该点位真空发生管路中真空压力及震动情况的监测，这里采用设置三通接口的接入方式，可避免压力监测设备对正常挤奶作业的影响，实现在线实时监测。

进一步的，在压力监测设备300生成监测数据的过程中，包括对监测到的压力数据及震动数据进行软件滤波及数据压缩处理，以及对监测到的真空度数据进行压力补偿处理；

作为一种具体实施方式，软件滤波处理、数据压缩处理以及压力补偿处理的处理控制参数，根据控制指令中的控制信息进行确定；举例而言，这里的软件滤波处理的算法包括均值滤波、限幅滤波、中位值滤波、加权滤波、滑动滤波、自适应滤波中的一种或多种；

需要说明的是，在本申请的应用场景中，实际中存在影响测量的震动频率(一般这类震动的频率在十几赫兹到几千赫兹，而脉动频率是1赫兹左右)，这里采用相关软件滤波(如FIR滤波)的方式可滤除震动干扰的频率分量，有利于提高监测精度；而采用数据压缩处理有利于提高数据传输效率，有利于系统反应灵敏度的提高。

此外，容易理解的是，与现有技术类似，压力监测设备300可实现对大气压、脉动压力、真空罐压力的监测(相应的上述压力补偿处理，包括对真空罐压力进行压力补偿，以实现更高测量精度)；而基于具体的传感器配置，该实施例中压力监测设备300可实现对压力进行高速采集(举例而言，可实现每秒不少于10000次的高速采集)。

该实施例中，作为一种具体实施方式，如图1所示，系统还包括云平台设备400；显示控制设备100，被配置为，

对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据和震动数据，将脉动曲线图形数据和震动数据上传给云平台设备400，接收云平台设备400的反馈信息，根据反馈信息进行输出，实现监测报警；

具体的，对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据，包括：

根据设定脉动频率参数、脉动四个阶段的真空度分隔参数，以及监测数据中的最大真空压力数据、脉动比率数据进行波形曲线绘制(如图3所示的曲线)，生成所述脉动曲线图形数据；

其中，脉动四个阶段分别为真空提升时相阶段(对应于图3中a，开启真空，脉动腔内真空压力逐渐提升到奶衬内外的真空压力相似，奶衬由闭合状态逐渐打开)、最大真空时相阶段(对应于图3中b，奶衬完全打开，进入真正挤奶阶段)、真空下降时相阶段(对应于图3中c，真空关闭，空气开始进入脉动腔，奶衬由打开状态准备关闭)和最小真空时相阶段(对应于图3中d，奶衬完全关闭，进入真正的休息/按摩阶段)。

相应的，云平台设备400，被配置为，

对脉动曲线图形数据和震动数据进行解析，基于与预设数据参考范围的比对，来判断判断脉动器或挤奶组件是否正常，以及判断压力监测设备和挤奶设备的设备工况是否正常，并基于判断情况生成所述反馈信息，这里与现有技术类似，这里就不进行详述了。

需要说明的是，该实施例中，控制指令包括设定班次监测指令、手动监测指令；

作为一种具体的实施方式，实际应用中，用户可在智能终端进行输入操作，经由与智能终端交互的云平台设备400，生成控制指令，通过显示控制设备100、数据传输设备200将控制指令下发给末端现场的压力监测设备300(为实现方便，此时压力监测设备300可内置Modbus RTU协议)。

作为一种具体实施方式，显示控制设备100，还被配置为，对脉动曲线图形数据和震动数据进行存档处理(实现本地端的存档管理)；

作为一种具体实施方式，云平台设备400，还被配置为，对接收到的脉动曲线图形数据和震动数据进行存档处理(实现云端的存档管理)。

作为一种具体实施方式，基于实际交互的需要，显示控制设备100可内置相关管理交互软件，实现下述相关功能：

(1)、显示压力监测设备列表及脉动压力运行曲线，在列表中列出在实时检测的过程中所有监测点位的脉动器，提示不符合计算结果监测点位，并可通过点位显示界面实时读取波形曲线和数据，即当显示控制模块收到的数据后会根据收到的脉动频率、脉动比率和真空波动绘制脉动器运行曲线。

(2)、显示所有监测点位脉动器历史工作曲线。在列表中列出所有点位脉动器的历史工作数据记录，显示所有点位的历史波形曲线和数据，提示不符合计算结果监测点位。

(3)、显示监测点位脉动计算结果。在点位显示界面数据页，显示云平台设备的脉动曲线对比计算结果，显示错误代码及报告内容。

(4)、设置用户权限管理。在此管理模块中可以授权用户可以设置此软件，并可授权该用户可以使用本软件中的哪些模块。

(5)系统参数管理。在此管理模块中设置工作真空、脉动比率，自动监测班次，脉动监测设备数量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种多点位脉动监测系统，其特征在于，包括：显示控制设备、数据传输设备以及多个压力监测设备；

多个所述压力监测设备，分别用于基于接收到的控制指令实时监测相应挤奶点位的压力及震动情况，生成监测数据；

所述数据传输设备，用于接收汇总多个所述压力监测设备的监测数据，并上传给所述显示控制设备；

所述显示控制设备，用于对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据和震动数据，并基于所述脉动曲线图形数据和震动数据实现监测报警，以及将基于用户的输入而生成的所述控制指令，通过所述数据传输设备下传给相应所述压力监测设备；

其中，所述压力监测设备的一真空压力传感器探头接入所述挤奶点位的脉动器脉动管，实现对该点位脉动管中真空压力及震动情况的监测；

所述压力监测设备的另一真空压力传感器探头接入所述挤奶点位的真空发生管路，实现对该点位真空发生管路中真空压力及震动情况的监测；

所述生成监测数据的过程中，包括：

对监测到的压力数据及震动数据进行软件滤波，以滤除震动干扰的频率分量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生成监测数据的过程中，还包括：

对监测到的压力数据及震动数据进行数据压缩处理，以及对监测到的真空度数据进行压力补偿处理。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述软件滤波处理、数据压缩处理以及压力补偿处理的处理控制参数，根据所述控制指令中的控制信息进行确定；

所述软件滤波处理的算法包括均值滤波、限幅滤波、中位值滤波、加权滤波、滑动滤波、自适应滤波中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据传输设备与多个所述压力监测设备之间的通信连接方式为有线通信，所述数据传输设备与所述显示控制设备之间的通信连接方式为无线通信。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括云平台设备；所述显示控制设备，被配置为，

将所述脉动曲线图形数据和所述震动数据上传给所述云平台设备，接收所述云平台设备的反馈信息，根据所述反馈信息进行输出，实现监测报警。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述对接收到的监测数据进行处理，生成脉动曲线图形数据，包括：

根据设定脉动频率参数、脉动四个阶段的真空度分隔参数，以及所述监测数据中的最大真空压力数据、脉动比率数据进行波形曲线绘制，生成所述脉动曲线图形数据；

其中，所述脉动四个阶段分别为真空提升时相阶段、最大真空时相阶段、真空下降时相阶段和最小真空时相阶段。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述云平台设备，被配置为，

对所述脉动曲线图形数据和震动数据进行解析，基于与预设数据参考范围的比对，来判断脉动器或挤奶组件是否正常，以及判断压力监测设备和挤奶设备的设备工况是否正常，并基于判断情况生成所述反馈信息。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制指令包括设定班次监测指令、手动监测指令；

所述显示控制设备，还被配置为，对所述脉动曲线图形数据和震动数据进行存档处理。

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