122804 (Автоматизована система вимірювання удою молока), страница 2

При зниженні інтенсивності молоковіддачі до 200 м у хвилину HG1 починає горіти в несталому режимі. У цей час оператор тумблером SA1 повинний виключити електронний блок і виконати машинне додоювання до зниження інтенсивності потоку знову до 200 м у хвилину, про що сигналізує HG1. Після цього апарат знімають.

Якщо доїльний апарат знаходиться на вимені більше фізіологічно припустимого часу, що свідчить про неповноцінність стимуляції рефлексу молоковіддачі, то п'ятихвилинне реле електронного блоку за допомогою контактів реле КЗ і К4 включає червоний індикатор HG2 закінчення машинного доїння, лічильники РС2 і РСЗ. Як генератор секундних імпульсів для роботи лічильника РС2 використовується синхронний електродвигун М1, на валу якого встановлений програмний диск з електричними контактами, що розмикаються один раз у секунду.

У цьому випадку оператор виключає електронний блок, проводить машинне додоювання, про початок якого сигналізує HG1, знімає склянки з вимені корови і випускає її з станка. Потім впускає другу корову і цикл повторюється.

Вважається, що тривалість машинного доїння корови повинна бути не більш 4...5 хв. Тому реле часу електронного блоку пристрою налаштовується на період у 5 хв. [8].

Застосування лічильників індивідуального надою молока дозволяє спростити трудомістку процедуру контрольних доїнь, поліпшити санітарно-гігієнічні показники молока, що сприяє підвищенню рівня зоотехнічної роботи на фермі. При створенні зазначених лічильників необхідно враховувати специфічні особливості, що притаманні потоку молока в молокопроводі:

потік, що рухається під дією вакууму, являє собою двохфазну газорідинну суміш з відносно великим вмістом газу; швидкість руху компонентів суміші неоднакова;

інтенсивність віддачі молока змінюється при доїнні від 0 до 7 л/хв., а кількість молока, що підлягає вимірюванню, порівняно невелика, при індивідуальному обліку вона складає 3...12л.

Відповідно до вимог, лічильники кількості молока повинні характеризуватися малою похибкою вимірювання, низькою ціною, технологічністю виготовлення, високими довговічністю і працездатністю. Крім того, вони повинні добре промиватися (при загальному циркуляційному промиванні), не повинні впливати на роботу доїльного устаткування, фізико-хімічний склад молока.

Відомі технічні засоби для індивідуального обліку молока можна розділити на три основних види. До першого відносяться ємнісні молокоміри, що представляють собою різні мірні судини, що мають градуйовану шкалу. Ці молокоміри прості по конструкції, однак незручні в роботі через досить великий об’єм (не менш 12 л) і масу (7...8 кг). Молокоміри подовжують загальний процес доїння (перекачування молока із судин у молокопровід) і вимагають переносу від однієї корови до іншої. Час контрольних доїнь при цьому збільшується в 1,5...2 рази. З відомих лічильників такого типу можна відзначити скляні молокоміри фірми Bow-Matik (циліндричні і кулясті).

Вимірювальні пристрої другого виду - це потокові пристрої об'ємного і вагового типу, у яких вимірювальна ланка (ківш, барабан і ін) переміщається під дією визначеної порції молока. Ці пристрої характеризуються тим, що при наповненні мірної камери порушується рівновага ланки, вона перекидається і подає імпульс рахунковому механізму. Такі лічильники бувають одноковшовими, двоковшовими і роторними. Найбільш поширені двоковшові пристрої "Milk Meter" (фірми Technical Industries, США), МІ-1 (Латвія), KMG-A01 ("Імпульс", Німеччина) і МИК-88/2 (Agrokomplekt, Болгарія).

Результати випробувань і практичний досвід застосування даних пристроїв у складі доїльних установок показали, що для них характерні наступні недоліки: трудомісткість промивання; наявність рухливих частин, що працюють у молочному середовищі; неможливість стабільної роботи пробовідбірника, призначеного для аналізу якості молока; велика похибка, що досягає 7,5%.

Пристрої третього виду - це лічильники пропорційного відбору деякої частини молока від загальної кількості. Ці лічильники в залежності від наявності в конструкції повітровідокремлюючої камери поділяються на дві групи. До першого відносяться лічильники "Milkoskop MC-1" (фірми Foss Elektric, Данія), УЗМ-1А (Росія), ZKD (Agrostoi Pethrimov, Чехія) і інші, у яких передбачена повітровідокремлююча камера [9].

В другу групу лічильників входять прямоточні пристрої без повітровідокремлюючої камери "Milkoskop MK-11" (фірми Foss Elektric, Данія), різні модифікації "Tru-Test" (фірми Tru-Test, Нова Зеландія) і ін.

Порівняльні випробування цих лічильників показують, що для них також характерні деякі недоліки: трудомісткість промивання; вплив на вакуумний режим доїльного апарата; велика відносна погрішність (за винятком лічильників "Milkoskop MC-1" і "Tru-Test"). Незважаючи на це, лічильники пропорційного відбору мають багато переваг. Так, наявність прийомної камери в лічильників першої групи дозволяє ефективно відокремлювати повітря від молока і стабілізувати вакуум при доїнні. Відсутність яких-небудь частин, що переміщаються, за винятком поплавка, збільшує надійність роботи [10].

Невід'ємна частина кожної автоматизованої системи керування технологічними процесами (АСУТП) молочного тваринництва - засіб індивідуального обліку удоїв молока. Оскільки такі засоби служать вимірювальними перетворювачами в АСУТП, до них пред'являють досить високі вимоги:

наявність нормованого електричного сигналу на виході, зручного для обробки результатів виміру при сполученні з мікропроцесором і ЕОМ;

облік маси молока з припустимою похибкою ±3% для 95% всіх значень і ±5% для 5% вимірів;

можливість взяття в процесі доїння проб молока для лабораторного аналізу;

відсутність негативних впливів роботи лічильника на стабільність вакуумного режиму доїльної установки;

можливість ефективного очищення і дезінфекції приладу при підключенні його до автоматизованої промивочно-циркуляційної системи доїльної установки;

універсальність принципів вимірювання (що дозволяє використовувати їх як при доїнні у станках, так і при доїнні в стійлах);

малі габаритні розміри, простота обслуговування, висока експлуатаційна надійність, ергономічно оптимальне розміщення, доступна вартість.

Високу ефективність автоматизованим системам збору інформації про дійних корів додають електронні лічильники потокової дії “Fullflow" (Великобританія). Ці лічильники складаються з контрольного блоку з дисплеєм LED, прозорого вимірювального пристрою з основною і калібрувальною камерами і панелі керування. Молоко перетікає з основної камери в калібровану через соленоїдний клапан, кожна порція продукції обсягом 200 см³ реєструється на дисплеї. При підключенні доїльного апарата на вим'я іншої корови показання дисплея скидаються. Є пристосування для вимірювання електропровідності (датчик маститу) і взяття проб молока.

Лічильник “Fullflow" через контрольний блок легко сполучається з комп'ютером і друкувальним пристроєм. Оператор одержує інформацію про номер корови, розміри надою, хід молоковіддачі, електропровідність молока й інші показники, що характеризують фізіологічний стан кожної корови. При зниженні очікуваного значення контрольованого параметра загоряється червона лампочка або лунає звуковий сигнал.

Лічильник оснащений детектором надходження молока і модулем витримки часу, що запобігає можливості недодоювання і передоювання тварин. Прилад компактний, надійний в експлуатації, легко встановлюється, його маса складає 4,5 кг. Він відповідає Британському молочному стандарту.

Аналіз закордонних автоматизованих вимірювачів удоїв молока показує, що їхні функціональні можливості постійно розширюються, що дозволяє скоротити інформаційне перевантаження операторів доїльних систем [1].

2. Техніко-економічне обгрунтування доцільності розробки

Проблема підвищення ефективності і технологічного рівня тваринницьких підприємств стояла й у минулому: 15 - 20 і навіть 30 років тому. І тоді дуже актуальними були відновлення і модернізація молочних ферм. Подібні задачі й у ті часи не вирішувалися легко.

Якщо в колгоспі або радгоспі надумали побудувати або капітально обновити молочно-товарну ферму, то керівнику або головному зоотехніку господарства не було потреби аналізувати західний ринок високих технологій одержання молока. В економіці країн Східного блоку панувала Рада Економічної Взаємодопомоги (РЕВ), що і формував соціалістичний ринок, у тому числі й в області сільгоспмашинобудування. У структурі РЕВ на тваринництві спеціалізувався народний комбінат “Impulsa” з Ельстерверда (ГДР.). Це була фірма-монополіст, що поставляла сучасну техніку і технології для молочного скотарства в усі соціалістичні країни [11].

У рядах соціалістичної інтеграції з "Impulsa" тісно співробітничала ГСКБ (м. Рига), головна в СРСР конструкторська організація по механізації ферм великої рогатої худоби. Ці дві фірми фактично диктували технічну політику розвитку вітчизняних молочних господарств у сфері механізації й індустріалізації виробництва. І треба відзначити, що робота в цьому напрямку в ті роки проводилася велика.

У 70-80-х роках, коли був прийнятий курс на перехід скотарства на промислову основу, його спеціалізацію і концентрацію, у всіх регіонах країни будувалися або реконструювалися численні ферми на 400 - 1200, а в деяких випадках і на 2000 корів з безприв’язним утриманням худоби й одержанням молока в добре оснащеному доїльному залі типів "тандем", "ялинка", "карусель".

Виробнича доля цих підприємств сумна - більшість з них було реконструйовано під утримання і доїння корів на прив'язі в стійлах, а спеціалізовані доїльні приміщення, залишаючись об'єктами цілком функціональними, якщо і використовувалися, те не по призначенню. Причини сформованого різні. Елементарна економічна раціональність показує, що збережені корівники й у першу чергу доїльні приміщення мають потребу в реконструкції, модернізації і технічному переоснащенні. Подібні задачі, як показують дослідження особливостей експлуатації доїльних залів з станками різного типу, а також накопичений за останні вісім - дев'ять років досвід організаційно-технологічної перебудови молочних господарств у країнах Східної Європи (насамперед спецхозів колишньої ГДР.), можна вирішувати по трьох основних напрямках:

переоснащення (доукомплектування) існуючих систем доїння в залах;

реконструкція доїльних приміщень з оснащенням новими установками;

зведення нових доїльних залів.

Для вироблення концепції модернізації доїльних залів стосовно до конкретних господарських умов ферм-комплексів, що реконструюються доцільно використовувати перший варіант.

Особливістю даного варіанта є відновлення приміщення на базі технічного переоснащення і дообладнання наявних доїльних станків. Результатом цього варто вважати підвищення рівня автоматизації контролю і керування технологічними операціями одержання молока, і, як наслідок, збільшення продуктивності (пропускної здатності) доїльного залу. Така модернізація передбачає укомплектування основними технічними засобами й елементами автоматики.

Важлива автоматизація і заключні доїльні операції. Маніпулятори додоювання (що включаються в роботу при зниженні потоку молока до 200 г/хв і менше, що відключають вакуум після припинення молоковіддачі і знімають апарат з вимені) є стандартним устаткуванням автоматизованих доїльних установок. Їхнє використання запобігає небезпеці “сліпого” доїння і в 2...3 рази підвищує продуктивність праці оператора.

При обслуговуванні дійного стада високої продуктивності ефективне застосування засобів ідентифікації худоби, пристроїв автоматичного обліку удоїв і збору зооветеринарної інформації про корову, систем керування молочним виробництвом на базі комп'ютеризованої обробки контрольованих параметрів. Однак треба визнати, експлуатація на наших фермах елементів автоматики подібного рівня ще досить дороге - оснащення ними одного доїльного місця вимагає близько 3000 DM і виправдане лише там, де базова продуктивність корів у середньому перевищує 5500 кг молока на голову в рік [11].

Тому доцільним є створення вітчизняного пристрою, який би виконував основні, найбільш важливі та необхідні функції, які б не потребували обладнання ферми комп’ютером - керування процесом доїння (автоматичного доїння і додоювання корів) та облік надоєного молока (збереження й індикації інформації про удій).

Таким пристроєм є маніпулятор для доїння МД-Ф-1-02, який призначений для автоматичного доїння та додоювання корів, зняття та відведення від вимені доїльних стаканів, вимірювання удою від корови при кожному доїнні. Цей пристрій виконує основні необхідні функції, потрібні для автоматизації процесу доїння. Його використання сприяє підвищенню продуктивності праці дояра та зниження захворюваності корів, що спричинене перетримуванням доїльних стаканів на вимені та впливом нерегульованим вакуумом. Однак, основним недоліком даного блоку управління є застаріла елементна база. Електронні схеми реалізовані на елементах жорсткої логіки. Це призводить до ряду недоліків: велика маса та габарити приладу, низька надійність. Тому доцільною є розробка приладу, який виконував би аналогічні функції, але був би реалізований на основі мікропроцесорної техніки.

За аналог виберемо мікропроцесорний пристрій Метатрон, призначений для автоматизованого управління доїнням і знімання комплексу зооветеринарних показань кожної корови, який сертифікований Міжнародним комітетом з продуктивності тварин (IСАR) і рекомендований для молочного виробництва як еталонний.

Подамо основні технічні показники нової розробки та його аналога у вигляді таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Основні технічні показники аналога і нової розробки

Отже нова розробка простіша у реалізації та більш надійна, має менше масу та габаритні розміри. Нова розробка буде основана на мікропроцесорній техніці, що надасть їй деякий рівень інтелектуальності в управлінні процесом доїння. Хоча зарубіжна розробка виконує більше функцій, їх використання поки що недоцільне на наших фермах. Нова розробка виконує основні функції, що необхідні для автоматизації процесу доїння. Збільшення кількості функцій збільшує ціну системи, її енергоспоживання, що на даний час нераціонально.