Сельское хозяйство/2.Механизация
сельского хозяйства
К.т.н., доцент Исинтаев Т.И.,
Костанайский государственный университет
им. А. Байтурсынова, Казахстан
Регулирование режимов работы
доильного аппарата
В настоящее время компьютеры повсеместно используются
в различных сферах деятельности человека. Компьютеры позволяют осуществлять контроль
и управление технологическими процессами. Их преимущество состоит в том, что, задав
параметры технологического процесса, человек в дальнейшем не участвует в
производстве, т.е. технологический процесс осуществляется в автоматическом
режиме на технологических линиях.
Такие технологические линии существуют на
предприятиях отраслей промышленности. В отраслях агропромышленного
производства, особенно в сельском хозяйстве, вследствие специфики производства,
применение автоматизации процессов труда затруднено.
Наиболее перспективным, на наш взгляд,
технологическим процессом, в котором необходимо использовать программное
обеспечение является процесс машинного доения. Так, с помощью компьютерных
программ, возможно, проводить идентификацию животных и контроль их
продуктивности, регулирование вакуумного давления в подсосковом пространстве
доильного аппарата и частоты пульсаций в зависимости от интенсивности
молокоотдачи, определять качественные показатели молока, т.е. осуществлять
полное контролирование технологии доения.
В настоящее время большинство из указанных
выше операций при машинном доении осуществляются, однако, автоматизация
регулирования вакуумного режима и частоты пульсаций в зависимости от
интенсивности молокоотдачи требует совершенствования [1]. Так при нарушении
технологии машинного доения потери молочной продукции могут достигать 30%: из
них из-за нарушений частоты пульсаций до 16%, несоблюдение величины вакуума и
вакуумного режима до 8% [1,2].
Поэтому целью работы является
совершенствование устройств учета молока при машинном доении коров, позволяющее
определить текущий уровень молокоотдачи коровы в конкретный момент времени и, в
зависимости от этого, обеспечить автоматизированное регулирование процесса
машинного доения.
Для этого нами проведен анализ
научно-технической литературы, из которого видно, что изменение уровня
молокоотдачи коровы зависит от многих факторов. Но, независимо от них, общий
характер уровня молокоотдачи можно представить в виде графика, как показано на
рисунке 1.
q1 - порог уровня молокоотдачи; q2 - максимальная молокоотдача; t1 - начало интенсивного доения; t2 – наступление максимальной молокоотдачи; t3 – начало машинного додоя; t4 – окончание доения
Рисунок 1 Зависимость уровня
молокоотдачи коровы
от продолжительности доения
Из него видно, что изменение его
интенсивности в начальный период машинного доения имеет нарастающий характер,
потом постоянный и в заключительный период, нисходящий с кратковременным
всплеском. Пороговое значение q1 = 200г/мин при машинном доении
учитывается как сигнал об отключении и снятии доильного аппарата с вымени коровы
[3].
Из рисунка 1 видно, что интенсивность
молокоотдачи в момент времени tі соответствует некоторой величине qі.
Приращение времени tі +Δt вызывает изменение уровня молокоотдачи
на величину ±Δq. Эта величина, на восходящей ветви графика будет с
положительным значением, а на нисходящей - с отрицательным. Общий надой молока
(Q) можно определить путем интегрирования функции в пределах времени 0 ≤
tі ≤ t.
Зоотехнические требования ограничивают
продолжительность машинного доения с додоем (при достижении в заключительный
период машинного доения уровня молокоотдачи равной q1 = 200г/мин
доильный аппарат должен отключаться) в пределах 6-8 минут, т.е. t4 = 6-8
мин [3]. Но так как продуктивность коров отличается друг от друга, то
измерительное устройство должно иметь широкий диапазон измерения уровня молокоотдачи.
При этом приращение времени Δt, через которое надо определять уровень
молокоотдачи, необходимо выбирать таким образом, чтобы отношение Δqi/qi не
превышало допустимую погрешность измерения.
Таким образом, устройство учета молока
должно измерять две взаимосвязанные величины текущий индивидуальный уровень
молокоотдачи (расход молока в единицу времени) и общий надой. При этом продолжительность
измерения должна быть равна продолжительности машинного доения с додоем. Кроме
этого, для каждого доящегося животного, необходимо определять наличие заболевания
вымени маститом.
Нами предложена схема такого устройства,
на конструкцию которого подана заявка на выдачу инновационного патента РК (рисунок 2).
Устройство работает следующим образом: при
входе коровы в доильный станок блок 9 идентификации распознает животных,
которые занесены в базу данных 8. Оператор проводит подготовительные операции и
надевает доильные стаканы на соски вымени.
1 - датчик потока молока; 2 - преобразователь сигналов; 3 – генератор опорных импульсов; 4 - сумматор; 5 - устройство формирования показателей потока молока; 6 – дисплей; 7 - устройство для хранения (база) текущих данных; 8 - база данных по стаду коров; 9 – блок распознавания (идентификации) животных; 10 – блок питания. Блоки 2-10 монтируются в едином корпусе, например системном блоке компьютера (на рисунке выделено штриховой рамкой).
Рисунок 2 Блок-схема устройства для учета молока
при машинном доении коров
При поступлении молока из вымени датчик 1
потока молока формирует первичные сигналы в зависимости от величины потока
молока и его электрического сопротивления. Генератор 3 опорных импульсов вырабатывает
сигнал постоянной частоты, который в преобразователе 2 сигналов сравнивается с
сигналами, вырабатываемыми в датчике 1. Полученный в преобразователе 2, сигнал
подается в сумматор 4, где производятся измерения уровня молокоотдачи (qi), общего текущего надоя (Qi) в каждый момент времени (ti) и наличие соматических клеток, который
характеризуется изменением электрического сопротивления потока молока.
Данные от сумматора 4 подаются в
устройство 5, где происходит формирование
показателей потока молока (интенсивность молокоотдачи, текущий надой и качество
молока). Эти данные отображаются в реальном времени на экране дисплея 6 и
одновременно подаются в базу текущих данных 7 с последующей передачей (по
окончании доения) в базу данных 8, индивидуально по каждому животному, для
долговременного хранения и обработки.
Одновременно с этим устройство 5 по
показателям интенсивности молокоотдачи производит регулирование вакуумного
режима в подсосковом пространстве, частоту
и скважность пульсаций. При малой интенсивности молокоотдачи (до
200г/мин) в подсосковом пространстве доильного стакана будет создан вакуум
достаточный, чтобы удерживать доильный аппарат на вымени, частота пульсаций и
скважность буду понижены, тем самым, создав щадящий режим доения. При
наступлении активной молокоотдачи (св.200г/мин) величина вакуума, частота
пульсаций и скважность автоматически будут увеличиваться пропорционально
интенсивности молочного потока. При завершении молокоотдачи устройство 5 даст
команду на переход в щадящий режим доения.
Блок питания 10 служит для подачи
электрической энергии и может быть как автономным (встроенные аккумуляторы),
так и от электрической сети помещения.
Предлагаемое устройство для учета молока,
по сравнению с известными, имеет следующие преимущества:
- быстродействие - так как в качестве
первичного сигнала используются электрические характеристики выдаиваемого
молока;
- точность измерения - можно задать такой
режим дискретности изменения времени, при котором 
. Тогда интегральная сумма Q (см. рисунок 1 и формулу) будет
определена с заранее заданной точностью;
- измеряет текущий уровень молокоотдачи и
качество молока (наличие заболевания вымени маститом);
- обеспечивает регулирование режимов
доения в автоматическом режиме;
- устройство имеет выходы для отображения
и управления процессом доения.
Изучение процесса машинного доения
показало, что наиболее перспективным местом для установки датчика потока молока
1 (первичного измерителя) является коллектор доильного аппарата.
Нами был изготовлен макет устройства и в
хозяйствах Костанайской области проведены лабораторно-хозяйственные опыты,
которые показали эффективность применения предложенной конструкции.
Дальнейшие исследования будут направлены
на определение режимно-конструктивных показателей и характеристик (частота
опорных сигналов, зависимость изменения первичных сигналов от величины потока
молока и его электрического сопротивления, обеспечивающие точность и
быстродействие измерения, дискретность контроля и отображения сигналов,
создание однородного потока молока и т.д.) предлагаемого устройства.
Литература:
1 Петров Е.Б., Тараторкин В.М. Основные
технологические параметры современной технологии производства молока на
животноводческих комплексах (фермах). М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. –
176с.
2. Технология производства молока //
Авт.-сост. С.Н. Александров. – М.: ООО «Издательство АСТ»; Донецк «Сталкер»,
2004. -238 с.
3 Кирсанов В.В., Мурусидзе Д.Н.,
Некрашевич В.Ф. и др. Механизация и технология животноводства. М.: КолосС,
2007. – 584с.