[發(fā)明專利]自動化監(jiān)控奶牛采食裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710234901.0
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107155916B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪曉春;邢科禮;繆正成;楊孟林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: A01K5/02
• 分類號: A01K5/02;A01K11/00;G05B19/042
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種自動化監(jiān)控奶牛采食裝置，包括飼喂站（I）、下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）和遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ），其特征在于：所述飼喂站（I）電氣連接下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ），遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ）通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）和飼喂站（I）；飼喂站（I）為被控制對象，由機(jī)械機(jī)構(gòu)、控制元件、信息采集元件構(gòu)成；下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）為控制媒介，每個下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）控制兩個飼喂站（I）的工作，收集飼喂站（I）中的數(shù)字量、開關(guān)量及模擬量信息，利用通訊模塊與遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ）進(jìn)行信息交互；遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ）為控制中心，具備存儲奶牛的身份編碼信息、飼養(yǎng)料槽信息、飼料配方信息、加料剩料信息、數(shù)理統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫和實(shí)時監(jiān)控的能力，通過和下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）的信息傳輸來控制飼喂站（I）的工作；所述的飼喂站（I）包括：采食槽（1）、牛頸架（2）、閘門軌道（3）、閘門（4）、穿線槽立柱（5）、光電傳感器（6）、射頻感應(yīng)器（7）、反光鏡（8）、尾部軸銷式氣缸（9）、連接立柱（10）、F型連接板（11）、稱重傳感器（12）、稱重底座（13）和安裝槽型件（ 14）；

根據(jù)現(xiàn)有散欄或栓系式結(jié)構(gòu)安裝與采食槽（1）固連的牛頸架（2），并在牛頸架（2）上焊接閘門軌道（3）；每隔兩組牛頸架（2）設(shè)立兩個連接立柱（10），兩組牛頸架（2）之間設(shè)立穿線槽立柱（5），都通過焊接固定；在牛頸架（2）一側(cè)利用插銷和彈性擋圈來安裝固定尾部軸銷式氣缸（9），利用尾部軸銷式氣缸（9）的行程的可靠性和控制的穩(wěn)定性來聯(lián)接推動閘門（4）；在尾部軸銷式氣缸（9）靠近閘門軌道（3）側(cè)，根據(jù)奶牛脖頸的寬度來安裝兩組反光鏡（8），其作用是用來檢測奶牛的進(jìn)食狀態(tài)；尾部軸銷式氣缸（9）的活塞桿一端與閘門（4）底部之間通過F型連接板（11）利用螺栓連接；在牛頸架（2）對應(yīng)尾部軸銷式氣缸（9）的另一側(cè)通過焊接來安裝光電傳感器（6），光電傳感器（6）與反光鏡（8）位置相平行相對，保證對射無干擾，通過上下兩組對射光電的反饋信號可以準(zhǔn)確地判斷奶牛進(jìn)槽后的位置和進(jìn)食狀態(tài)；在閘門（4）正上方將射頻感應(yīng)器（7）通過螺栓固定在牛頸架（2）頂部，安裝在牛頸架（2）頂部有利于射頻信號感應(yīng)奶牛耳標(biāo)內(nèi)的信息，同時合適的高度可以防止奶牛在整個進(jìn)食過程觸碰和損壞射頻感應(yīng)器（7）；在每組牛頸架（2）前，根據(jù)采食槽（1）的安放尺寸，在地面上固定兩組稱重底座（13），在每組稱重底座（13）上放置稱重傳感器（12），平面接觸保證受力均勻；采食槽（1）與稱重底座（13）之間通過安裝槽型件（14）連接，安裝槽型件（14）的結(jié)構(gòu)既可以固定采食槽（1）又可以通過手動移動位置來翻轉(zhuǎn)采食槽（1），便于清理剩料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化監(jiān)控奶牛采食裝置，其特征在于：所述的下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）為飼喂站（I）與遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ）之間的媒介，其控制對象包括射頻讀卡器RS-232通訊、氣閥的開關(guān)量控制、光電傳感器的信號、稱重傳感器的模擬量信號及與遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ）之間的通訊協(xié)議；按照被控制對象的信號設(shè)計(jì)出下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）：基于ARM7的LPC2378為核心微處理器設(shè)計(jì)開發(fā)各組件接口，GF-12ZH型稱重傳感器通過高速光電隔離后經(jīng)過24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)對稱重?cái)?shù)據(jù)的采集；飼喂站（I）中的光電傳感器由開關(guān)量輸入電路采集；繼電器輸出由開關(guān)量輸出電路控制；射頻讀卡器為RS-232信號，通過MAX3232芯片實(shí)現(xiàn)采集；DB9與遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ）之間通過DP通訊芯片SPC3實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互；FRAM為掉電保護(hù)寄存器儲存設(shè)定的參數(shù)；鍵盤和顯示對下位機(jī)稱重儀表（Ⅱ）進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；自動化監(jiān)控奶牛采食裝置設(shè)計(jì)性能指標(biāo)有：支持模擬稱臺，最多支持8個350Ohm模擬傳感器、150000顯示分度精度、5V激勵，0-20mV輸入信號范圍，支持2mV/V和3mV/V傳感器、6位LED段碼、一路RS232串口、多路輸入/輸出選件板、PROFIBUS-DP選件板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化監(jiān)控奶牛采食裝置，其特征在于所述的遠(yuǎn)程中央管理計(jì)算機(jī)（Ⅲ）軟件采用labview軟件編寫，包括前面板布局設(shè)計(jì)和后面板程序編程；前面板設(shè)計(jì)功能包括：登陸界面、控制模式選擇、剩料加料統(tǒng)計(jì)、實(shí)時監(jiān)控界面、奶牛分配草料、料槽分配草料、奶牛入庫信息、歷史數(shù)據(jù)查詢；后面板程序編程包括：基于DataSocket技術(shù)實(shí)現(xiàn)與OPC Server的通訊模塊、實(shí)時重量處理模塊、主控制邏輯模塊、ACCESS數(shù)據(jù)庫模塊及輔助功能模塊。