CN115281096B - 一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置和方法，包括参数设置模块、数据存储模块、动物识别模块、实时监测模块、数据分析决策模块、挤奶控制模块和执行装置。所述的参数设置模块用于设置养殖场每只动物每个奶头的挤奶量、挤奶时间等数据；所述的动物识别用于识别养殖场的动物个体；所述的实时检测模块用于挤奶过程中对每个奶头的脉动频率、奶量变化等进行实时监测；所述的数据分析决策模块接收识别模块和检测模块输入的数据，并根据数据存储模块里每只动物每个奶头的挤奶数据，进行综合数据分析和处理。本发明可以实现动物多乳头同步挤奶，减少挤奶作业过程时间浪费，加快机械化作业节拍，提高挤奶生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及畜牧业自动化控制技术领域，具体涉及动物机械化自动挤奶技术领域，尤其涉及一种多乳头动物自动挤奶过程的同步控制装置和方法。
背景技术
目前，在挤奶动物养殖领域，机械化的牧场都面临高效生产、牧场盈利的挑战。随着科技的发展，自动化的挤奶装备系统(旋转式挤奶厅、机器人挤奶系统、并列式挤奶系统、自愿挤奶系统等)在动物养殖场得到广泛应用，但目前的挤奶装备系统不能准确控制每个奶头的挤奶过程，造成同一只动物的多奶头在自动挤奶过程中频率不同步和时间不协调的情况，浪费了大量挤奶机器人作业时间，影响了机械化挤奶整体工作效率。如何帮助机械化牧场改进挤奶作业过程，实现根据每个乳头奶量情况及过程压力变化实时调整机器人作业顺序、挤奶作业频率和作业时间，达到多奶头同步平衡挤奶作业，减少挤奶过程时间浪费，实现更高效生产，成为机械化牧场存在的很大问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置和方法，可以根据动物不同乳头含奶量、挤奶速度动态调整上杯顺序、挤奶过程参数，实现多乳头同步挤奶，减少挤奶机器人多乳头作业时的浪费时间，提高挤奶作业整体效率。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，包括：参数设置模块、数据存储模块、动物识别模块、实时监测模块、数据分析决策模块、挤奶控制模块和执行装置；所述的参数设置模块用于设置养殖场每只动物每个奶头的挤奶量、挤奶时间等数据，数据存储模块用于存储这些数据；所述的动物识别模块用于识别养殖场的动物个体，根据动物个体标识获取该只动物每个奶头的挤奶相关数据；所述的实时检测模块用于挤奶过程中对每个奶头的脉动频率、奶量变化等进行实时监测；所述的数据分析决策模块接收识别模块和检测模块输入的数据，并根据数据存储模块里每只动物每个奶头的挤奶数据，进行综合数据分析和处理，给出每个奶头挤奶上杯顺序、实时挤奶调整频率和挤奶脱杯顺序，这些决策数据输入所述的挤奶控制模块，并通过执行装置进行执行；所述的执行装置用于执行每个奶头的清洗、按摩、上杯、挤奶、脱杯等操作。
作为优选，所述参数设置模块为：每只动物每个奶头的奶量变化和挤奶时间是动态配置数据，需根据动物在生长阶段、健康状态以及妊娠阶段的不同进行动态调整和设置挤奶参数。
作为优选，所述动物识别模块为：在每只动物进入自动挤奶位之前，通过标识及识别技术获取该动物的身份信息，识别方法包含但不限于RFID、识别项圈、图像识别、条码识别等方法。
作为优选，所述实时监测模块为：针对每个奶头正式挤奶过程中的奶量进行实时流量和压力监测，获取的数据上传给分析决策模块，检测仪器主要包括流量和压力传感器，并安装在挤奶后的输送管内。
作为优选，所述数据分析决策模块包括两个方面：一是当动物进入挤奶工位时，根据动物识别模块给出的动物身份标识，查询数据存储模块中该动物每个乳头的挤奶量，根据挤奶量确定各乳头的上杯操作顺序；二是当动物挤奶过程中，根据监测模块实时给出的各乳头挤奶流量和压力，分析和计算各乳头已挤出量、平均挤出速度和预计剩余挤奶时间，以该动物不同奶头挤奶同步结束为目标，通过算法计算各乳头挤奶脉动频率、按摩速度等参数的调整方案，将调整方案发送给控制模板和执行装置，对挤奶过程进行实时调整。
作为优选，所述挤奶控制模块作用为：接收分析决策模块传递过来的调整方案信息，处理并转换为执行装置驱动信号，传递给执行装置进行操作，控制方式包含但不限于PLC、单片机等。
作为优选，所述执行装置为：自动化挤奶机器人系统的执行部分，包括自动上杯、按摩、药浴、挤奶、清洗、脱杯等操作。
本发明还提供一种动物多乳头同步自动挤奶控制方法，包括：
1)参数设定、数据存储，所述参数设定包括：养殖场每只动物每个乳头的挤奶量、平均挤奶速度、挤奶脉动频率等数据。
2)动物进入挤奶工位，识别模块识别动物身份信息，数据分析决策模块根据动物身份信息获取该动物每个乳头的挤奶参数，为保证多奶头挤奶同步目标，分析数据并通过决策算法给出各奶头的上杯顺序，将上杯顺序方案传递给控制模块，控制模块转换后传递给执行装置进行上杯操作，上杯完成后开始挤奶。
3)挤奶过程中，监测模块实时监控每个乳头挤奶流量和压力，将数据上传到分析决策模块，决策分析模块计算各奶头的已挤出量、平均挤出速度和预计剩余挤奶时间，为保证多奶头同步挤奶目标，通过算法得到各奶头挤奶参数(脉动频率、按摩速度等)实时调整策略，将调整测量传递给控制模块，控制模块转换后传递给执行装置进行参数调整并执行。
4)按照一定的间隔周期循环执行步骤3)，直到挤奶结束。循环间隔周期可根据动物挤奶总时长进行调整，一般一个循环调整周期为5-10s。
5)挤奶结束时，分析决策模块根据各乳头挤奶情况给出脱杯顺序，控制模块接收脱杯方案后转换发送到脱杯执行装置，脱杯执行装置完成脱杯操作，挤奶结束。
作为优选，所述每个乳头的挤奶参数为：包括每只动物每个乳头的挤奶量、平均挤奶速度、挤奶脉动频率等数据，不仅精确到每只动物的每个乳头，还要按照每只动物不同的生长阶段、健康状态以及妊娠阶段分别进行采集和存储，挤奶过程控制时，需根据该动物该乳头在相同阶段及相同状态下近一段时间的平均值进行参考和计算。
作为优选，所述预计剩余挤奶时间为：根据本次该奶头的预计挤奶总量、已挤奶量、平均挤奶速度，结合该乳头历史的挤奶数据，进行综合计算，得到该乳头预计剩余挤奶量和挤奶时间。
本发明的动物多乳头同步自动挤奶控制装置和方法的优点在于：(1)实现动物多乳头协同频率挤奶，多乳头挤奶节拍同步；(2)挤奶参数考虑动物生长周期、健康状态及妊娠阶段，数据可靠性高；(3)数据分析决策精确控制到每个乳头，实时监控闭环调整，挤奶效率高；(4)本系统控制可靠性高，抗干扰性强，能实现牧场环境，且维护工作量小,维修方便，成本不高。
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是本发明的动物多乳头同步自动挤奶控制装置的结构图。
图2是本发明的动物多乳头同步自动挤奶控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
如图1所示，本发明提供一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，包括：参数设置模块、数据存储模块、动物识别模块、实时监测模块、数据分析决策模块、挤奶控制模块和执行装置；所述的参数设置模块用于设置养殖场每只动物每个奶头的挤奶量、挤奶时间等数据，数据存储模块用于存储这些数据；所述的动物识别模块用于识别养殖场的动物个体，根据动物个体标识获取该只动物每个奶头的挤奶相关数据；所述的实时检测模块用于挤奶过程中对每个奶头的脉动频率、奶量变化等进行实时监测；所述的数据分析决策模块接收识别模块和检测模块输入的数据，并根据数据存储模块里每只动物每个奶头的挤奶数据，进行综合数据分析和处理，给出每个奶头挤奶上杯顺序、实时挤奶调整频率和挤奶脱杯顺序，这些决策数据输入所述的挤奶控制模块，并通过执行装置进行执行；所述的执行装置用于执行每个奶头的清洗、按摩、上杯、挤奶、脱杯等操作。
进一步，所述参数设置模块为：每只动物每个奶头的奶量变化和挤奶时间是动态配置数据，需根据动物在生长阶段、健康状态以及妊娠阶段的不同进行动态调整和设置挤奶参数。
进一步，所述动物识别模块为：在每只动物进入自动挤奶位之前，通过标识及识别技术获取该动物的身份信息，识别方法包含但不限于RFID、识别项圈、图像识别、条码识别等方法。
进一步，所述实时监测模块为：针对每个奶头正式挤奶过程中的奶量进行实时流量和压力监测，获取的数据上传给分析决策模块，检测仪器主要包括流量和压力传感器，并安装在挤奶后的输送管内。
进一步，所述数据分析决策模块包括两个方面：一是当动物进入挤奶工位时，根据动物识别模块给出的动物身份标识，查询数据存储模块中该动物每个乳头的挤奶量，根据挤奶量确定各乳头的上杯操作顺序；二是当动物挤奶过程中，根据监测模块实时给出的各乳头挤奶流量和压力，分析和计算各乳头已挤出量、平均挤出速度和预计剩余挤奶时间，以该动物不同奶头挤奶同步结束为目标，通过算法计算各乳头挤奶脉动频率、按摩速度等参数的调整方案，将调整方案发送给控制模板和执行装置，对挤奶过程进行实时调整。
进一步，所述挤奶控制模块作用为：接收分析决策模块传递过来的调整方案信息，处理并转换为执行装置驱动信号，传递给执行装置进行操作，控制方式包含但不限于PLC、单片机等。
进一步，所述执行装置为：自动化挤奶机器人系统的执行部分，包括自动上杯、按摩、药浴、挤奶、清洗、脱杯等操作。
本发明还提供一种动物多乳头同步自动挤奶控制方法，如图2所示，包括：
S1：进行参数设定和数据存储，挤奶参数和数据是指养殖场内每只动物每个乳头的挤奶量、平均挤奶速度、挤奶脉动频率等数据，这些数据在动物不同生长周期、健康状态和妊娠阶段，分别进行设定和存储。
S2：对进入挤奶工位的动物进行识别，根据识别的动物身份信息，数据分析决策模块获取该动物每个乳头的挤奶参数，通过决策算法给出多乳头的上杯顺序方案。
S3：将上杯顺序方案通过挤奶控制模块转换后传递到执行装置，通过执行装置按决策的顺序对多乳头上杯，上杯后进入挤奶过程。
S4：挤奶过程中，实时监测各奶头挤奶量、输奶管流量压力和挤奶频率，将监控采集的数据上传到分析决策模块。
S5：分析决策模块根据实时上传的挤奶过程参数，结合该动物各乳头的历史数据，调用决策算法得到各乳头实时挤奶参数调整方案，将调整方案传递给挤奶控制模块。
S6：挤奶控制模块接收各乳头挤奶参数调整方案，处理转换后传递给挤奶执行装置，执行装置按方案对各乳头挤奶参数(挤奶脉动频率、按摩频率、挤奶速度等)进行调整，以实现多乳头挤奶节拍同步。
S7：判断挤奶过程是否结束，如果未结束，则进入下一个监测调整周期，回到S4。
S8：挤奶过程结束，挤奶控制模块发送脱杯指令，执行装置进行脱杯操作，结束挤奶。
进一步，步骤S7所述的监测调整周期，根据动物挤奶总时长进行调整，一般一个循环调整周期间隔设置为5-10s。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应该理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，其特征在于，包括：参数设置模块、数据存储模块、动物识别模块、实时监测模块、数据分析决策模块、挤奶控制模块和执行装置；所述的参数设置模块用于设置养殖场每只动物每个奶头的挤奶量、挤奶时间数据，数据存储模块用于存储这些数据；所述的动物识别模块用于识别养殖场的动物个体，根据动物个体标识获取该只动物每个奶头的挤奶相关数据；实时检测模块用于挤奶过程中对每个奶头的脉动频率、奶量变化进行实时监测；所述的数据分析决策模块接收识别模块和检测模块输入的数据，并根据数据存储模块里每只动物每个奶头的挤奶数据，进行综合数据分析和处理，给出每个奶头挤奶上杯顺序、实时挤奶调整频率和挤奶脱杯顺序，这些决策数据输入所述的挤奶控制模块，并通过执行装置进行执行；所述的执行装置用于执行每个奶头的清洗、按摩、上杯、挤奶、脱杯操作；
所述参数设置模式为：每只动物每个奶头的奶量变化和挤奶时间是动态配置数据，需根据动物在生长阶段、健康状态以及妊娠阶段的不同进行动态调整和设置挤奶参数；
数据分析决策模块包括：一是当动物进入挤奶工位时，根据动物识别模块给出的动物身份标识，查询数据存储模块中该动物每个乳头的挤奶量，根据挤奶量确定各乳头的上杯操作顺序；二是当动物挤奶过程中，根据监测模块实时给出的各乳头挤奶流量和压力，分析和计算各乳头已挤出量、平均挤出速度和预计剩余挤奶时间，以该动物不同奶头挤奶同步结束为目标，通过算法计算各乳头挤奶脉动频率、按摩速度参数的调整方案，将调整方案发送给控制模板和执行装置，对挤奶过程进行实时调整；
控制步骤包括：
1)参数设定、数据存储，所述参数设定包括：养殖场每只动物每个乳头的挤奶量、平均挤奶速度、挤奶脉动频率数据；
2)动物进入挤奶工位，识别模块识别动物身份信息，数据分析决策模块根据动物身份信息获取该动物每个乳头的挤奶参数，为保证多奶头挤奶同步目标，分析数据并通过决策算法给出各奶头的上杯顺序，将上杯顺序方案传递给控制模块，控制模块转换后传递给执行装置进行上杯操作，上杯完成后开始挤奶；
3)挤奶过程中，监测模块实时监控每个乳头挤奶流量和压力，将数据上传到分析决策模块，决策分析模块计算各奶头的已挤出量、平均挤出速度和预计剩余挤奶时间，为保证多奶头同步挤奶目标，通过算法得到各奶头挤奶参数实时调整策略，将调整测量传递给控制模块，控制模块转换后传递给执行装置进行参数调整并执行；
4)按照一定的间隔周期循环执行步骤3)，直到挤奶结束；循环间隔周期根据动物挤奶总时长进行调整，一般一个循环调整周期为5-10s；
5)挤奶结束时，分析决策模块根据各乳头挤奶情况给出脱杯顺序，控制模块接收脱杯方案后转换发送到脱杯执行装置，脱杯执行装置完成脱杯操作，挤奶结束。
2.如权利要求1所述的一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，其特征在于，所述动物识别模式为：在每只动物进入自动挤奶工位之前，通过标识及识别技术获取该动物的身份信息，识别方法包含但不限于RFID、识别项圈、图像识别、条码识别方法。
3.如权利要求1所述的一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，其特征在于，实时监测模块的检测过程为：针对每个奶头正式挤奶过程中的奶量进行实时流量和压力监测，获取的数据上传给分析决策模块，检测仪器包括流量和压力传感器，并安装在挤奶后的输送管内。
4.如权利要求1所述的一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，其特征在于，所述挤奶控制模块模式为：一侧连接分析决策模块，另一侧连接执行装置，接收分析决策模块传递过来的调整方案信息，处理并转换为执行装置驱动信号，传递给执行装置进行操作，控制方式包含PLC或单片机。
5.如权利要求1所述的一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，其特征在于，所述执行装置模式为：属于自动化挤奶机器人系统的执行部分，包括自动上杯、按摩、药浴、挤奶、清洗、脱杯操作，能自动化完成这些操作的执行装备都属于该执行装置范围。
6.如权利要求1所述的一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，其特征在于，所述控制步骤中，步骤1)每个乳头的挤奶量、平均挤奶速度、挤奶脉动频率数据为：区分到养殖场内每只动物的每个乳头，这些数据按照动物不同的生长阶段、健康状态以及妊娠阶段分别进行采集和存储，挤奶过程控制时，需根据该动物该乳头在相同阶段及相同状态下近一段时间的平均值进行参考和计算。
7.如权利要求1所述的一种动物多乳头同步自动挤奶控制装置，其特征在于，所述控制步骤中，步骤3)预计剩余挤奶时间为：根据本次奶头的预计挤奶总量、已挤奶量、平均挤奶速度，结合该乳头历史的挤奶数据，进行综合计算，得到该乳头预计剩余挤奶量和挤奶时间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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