阅读说明：本技术 通过自动挤奶机控制奶提取的方法、控制单元和计算机程序 (Method, control unit and computer program for controlling milk extraction by an automatic milking machine ) 是由 C.O.保尔鲁德 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：一种自动挤奶机在挤奶时段(T_M)期间通过将挤奶真空施加到相应的奶头接收腔(111,112,113,114)来从动物的奶头提取奶,奶头之一位于其中每个中。挤奶时段(T_M)包括提升阶段(T_(BOOST))并由退出阶段(T_(EXIT))结束。在提升阶段(T_(BOOST))期间,以升高压力水平施加挤奶真空。在退出阶段期间,以一个或多个水平施加挤奶真空,所述一个或多个水平中的每个低于升高压力水平。当满足(t_2)时间标准时,自动挤奶机的操作从提升阶段(T_(BOOST))过渡到退出阶段(T_(EXIT))。(Automatic milking machine during milking session (T) M ) During which milk is extracted from the teats of the animals by applying a milking vacuum to the respective teat receiving chambers (111, 112, 113, 114), one of the teats being located in each of them. Milking session (T) M ) Comprising a lifting phase (T) BOOST ) And from the exit phase (T) EXIT ) And (6) ending. In the lifting phase (T) BOOST ) During which milking vacuum is applied at an elevated pressure level. During the exit phase, milking vacuum is applied at one or more levels, each of which is below the elevated pressure level. When (t) is satisfied 2 ) Operation of the automatic milking machine from the lift phase (T) when the time standard is present BOOST ) Transition to exit phase (T) EXIT )。)

通过自动挤奶机控制奶提取的方法、控制单元和计算机程序

技术领域

本发明总体涉及乳品动物的自动挤奶。更具体地，本发明涉及用于挤奶系统的控制单元和控制挤奶系统的方法。本发明还涉及计算机程序和非易失性数据载体。

背景技术

随着新的和更先进的挤奶设备的开发，挤奶过程已几乎完全自动化。出于效率和动物健康的原因，重要的是在整个挤奶时段中最佳地控制奶提取。由于不同动物之间的奶流动特性差异很大，并且对于不同挤奶场合之间的特定动物来说，以适当的方式控制挤奶机绝非易事。

存在用于基于作为时间函数的所提取奶的流量来控制挤奶机的已知解决方案。例如，DE3609275A1描述了一种除奶方法，其中在至少一个奶头中检测奶流量，并以此为基础得出奶流量曲线。奶流量曲线表明在单独脉动周期中获得的奶量的时间依赖性。继而，其用作随后挤奶操作的真空施加参数的基础。

US5090359示出了一种挤奶设备，其包括具有衬套的奶头杯和用于使衬套的内部经受低于大气压的压力的装置。还存在用于使在奶头杯和衬套之间形成的脉动室经受在低压和高压之间变化的脉动压力的装置。高压高于衬套内部的压力。此外，提供了用于控制衬套和脉动室中的相应压力的装置。流量感测构件感测奶的流量，该流量在挤奶期间增加到主流量，然后等于主流量，并在挤奶终止阶段从主流量减少。压力控制装置适于响应于在终止挤奶阶段期间流量感测构件感测到奶流量已经减小到主流量的预定部分而控制各种压力，使得至少在终止挤奶阶段的一部分期间，脉动室中的低压高于衬套中的压力。

然而，已经显示出，在对动物的产奶过程的效率和响应性方面，没有一种已知的解决方案能够提供完全令人满意的挤奶。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于控制挤奶机的解决方案，该解决方案既对动物友好又在每单位时间的奶产量方面更有效。

根据本发明的一方面，该目的通过一种控制单元来实现，用于控制自动挤奶机以在挤奶时段期间通过将挤奶真空施加到相应的奶头接收腔来从动物的奶头提取奶，奶头之一位于其中每个中。挤奶时段包括提升阶段并由退出阶段结束。控制单元配置为使自动挤奶机在提升阶段期间以升高压力水平施加挤奶真空。在退出阶段，控制单元配置为使自动挤奶机以一个或多个水平施加挤奶真空，每个水平都低于升高压力水平。

提升阶段期间的升高压力水平在48至55kPa的范围内，优选在50至52kPa的范围内。

具体地，控制单元配置为使自动挤奶机在满足时间标准时从提升阶段过渡到退出阶段。

该控制单元是有利的，因为基于时间标准确定提升阶段的延伸使得能够以比例如基于实时奶流量的控制更高的压力水平施加挤奶真空，是48至55kPa，而不是42kPa。然而，通常，根据本发明，施加升高压力水平比现有技术解决方案的典型主流量阶段的延伸更短时间段，是50到100秒，而不是250秒左右。

根据本发明的该方面的一个实施例，控制单元具有处理单元，其配置为基于一个或多个先前挤奶时段来计算用于满足时间标准的条件。例如，用于满足时间标准的条件可以从动物所属的牲畜的一组奶流量曲线导出。可替代地或另外，时间标准可以基于针对特定动物的一个或多个奶流量曲线，其在所讨论动物的先前挤奶时段期间已被记录。在两种情况下，都可以因此识别非常合适的时间点以过渡到退出阶段。

因此，根据本发明的该方面的一个实施例，控制单元配置为控制记录在挤奶时段期间反映作为时间函数的至少一个奶流量的数据。记录的数据代表动物奶头中的每个的各自单独奶流量曲线或动物乳房的总体奶流量曲线。控制单元配置为将记录的数据存储在存储单元中。因此，为控制将来的挤奶时段构件坚实的基础。

优选地，控制单元通信地连接到存储单元。处理单元配置为从存储单元检索反映动物奶头中的每个的各自单独奶流量曲线的数据。该数据已在至少一个先前挤奶时段期间被记录，并且单独奶流量曲线中的每个表示作为时间的函数的各自奶流量。处理单元还配置为基于所述单独奶流量曲线来计算用于满足时间标准的条件。这允许非常精确地确定过渡时间。

作为替代，处理单元配置为从存储单元检索反映来自动物乳房的总体奶流量曲线的数据，该数据已在至少一个先前挤奶时段期间被记录。总体奶流量曲线代表作为时间的函数的所有动物奶头的组合奶流量。处理单元还配置为基于所述总体奶流量曲线来计算用于满足时间标准的条件。这使得数据收集相对简单。过渡时间也可以高精度地确定。

根据本发明该方面的另一实施例，处理单元配置为计算时间标准，使得当自启动挤奶时段以来已提取了预期总奶产量的特定分数(例如50％)时满足该标准。因此，过渡到退出阶段的标准变得稳定和可靠。

可替代地，处理单元配置为计算时间标准，使得当自发生奶流量中的估计倾斜阶段以来经过了一段时间时满足该标准。继而，处理单元基于在至少一个先前挤奶时段期间记录的数据导出奶流量中的估计倾斜阶段。记录的数据描述了代表作为时间函数的奶流量的至少一个奶流量曲线。因此，获得了用于过渡到退出阶段的另一可靠时间标准。

根据本发明该方面的又一实施例，控制单元配置为控制自动挤奶机以在提升阶段之前进行的启动阶段期间执行至少一个动作来刺激动物体内催产素的产生。优选地，所述刺激包括通过以下来引起某种触觉刺激：当奶头位于奶头接收腔中时，以初始水平施加挤奶真空，该初始水平低于升高压力水平；对奶头进行清洁过程和/或用至少一个刷子擦洗奶头。

根据本发明该方面的实施例，控制单元配置为控制挤奶机在整个退出阶段以一个固定水平施加挤奶真空，或者响应于至少一个测量的奶流量调节挤奶真空的水平。

根据本发明该方面的另一实施例，控制单元配置为控制自动挤奶机响应于在退出阶段期间满足结束标准而停止挤奶时段。

根据本发明的另一方面，该目的是通过一种在控制单元中实施的方法来实现的，该方法用于控制自动挤奶机以在挤奶时段期间通过将挤奶真空施加到相应的奶头接收腔来从动物的奶头提取奶，奶头中的每一个奶头位于其中。挤奶时段包含启动阶段，随后是提升阶段并由退出阶段结束。该方法包括在提升阶段期间以升高压力水平施加挤奶真空。然后，在退出阶段期间，以一个或多个水平施加挤奶真空，其中每个都低于升高压力水平。当满足时间标准时，该过程从提升阶段过渡到退出阶段。该方法的优点以及其优选实施例根据参照控制单元的上述讨论是显而易见的。

根据本发明的另一方面，该目的通过一种计算机程序来实现，该计算机程序可加载到通信地连接至处理单元的非易失性数据载体中。该计算机程序包括用于在该程序在处理单元上运行时执行上述方法的软件。

根据本发明的另一方面，该目的是通过一种包含上述计算机程序的非易失性数据载体来实现的。

根据以下描述和从属权利要求，本发明的其他优点、有益特征和应用将变得显而易见。

附图说明

现在将通过优选实施例更详细地解释本发明，所述实施例作为示例公开并参考附图。

图1示出了本发明的第一实施例，其中控制单元在挤奶集群操作中控制自动挤奶机；

图2示出了本发明的第二实施例，其中控制单元在四分之一挤奶操作中控制自动挤奶机；

图3a示出了例示动物的奶流量曲线的图；

图3b示出了说明相应的挤奶真空如何随时间变化的图；

图4示出了动物的乳房-奶-流量曲线的示例；

图5a-d例示了与图4中的奶流量曲线相对应的单独奶头的奶流量曲线；

图6借助于流程图示出了根据本发明的一个优选实施例的方法。

具体实施方式

图1示出了用于乳房挤奶的挤奶集群，即其中基于所有奶头共有的压力变化，从动物乳房105的所有奶头共同提取奶。在此，脉动控制器135布置为控制来自真空泵130的脉动真空，以重复地施加到在每个奶头杯和其中的其各自衬套之间形成的脉动室。挤奶爪115通过相应的奶软管以一组四个奶头杯111、112、113和114的形式连接到奶头接收腔。奶头杯111、112、113和114继而附接到乳房105的相应奶头。脉动控制器135配置为将脉动真空施加到所有的四个奶头杯111、112、113和114，同时奶软管中存在挤奶真空。从乳房105提取奶，由挤奶真空抽出，收集在挤奶爪115中并通过奶管道120转发。流量计125记录代表奶管道120中的测量的奶流量F的参数。测量的奶流量F可以在离散时间实例连续或重复地被记录。在任何情况下，代表测量的奶流量F的参数都会转发到控制单元150。

根据本发明的一个实施例，控制单元150配置为控制数据D1的记录，该数据D1反映在挤奶时段T_M期间作为时间t的函数的奶流量F。图4示出了一个这样的示例，即所谓的奶流量曲线。通常，奶流量曲线具有期间增加奶流量的倾斜阶段、期间奶流量相对恒定的平稳阶段以及期间奶流量最终将在某个时间点t_E降到最小水平即动物的奶分泌率的下降阶段。然而，由于特别是动物健康和效率原因，挤奶直到t_E才继续。代替地，挤奶时段T_M在适当的较早时间点结束。在图1中，记录的数据D1代表动物乳房105的总体奶流量曲线，例如图4中所示的那样。控制单元150还配置为控制将记录的数据D1存储在存储单元160中。

根据本发明，控制单元150通常控制自动挤奶机以在挤奶时段期间通过施加挤奶真空P以分别经由相应的奶头接收腔111、112、113和114提取奶来从动物的奶头提取奶，动物的奶头之一位于其中每个中。在图1和2中，该功能由来自控制单元150的信号Ctrl来象征。

现在参考图3a，看到在挤奶时段T_M期间作为时间t的函数的奶流量F的另一示例。挤奶时段T_M可以包含启动阶段T_INIT，在此期间例如执行各种动作以刺激动物体内催产素的产生。在任何情况下，挤奶时段T_M包含提升阶段T_BOOST(其在启动阶段T_INIT(如果有的话)之后)，挤奶时段T_M由退出阶段T_EXIT结束。

控制单元150具体地配置为使自动挤奶机在提升阶段T_BOOST期间以升高压力水平P_B施加挤奶真空P。这在图3b中示出。与典型现有技术的主阶段真空压力水平相比，升高压力水平P_B相对较高。升高压力水平P_B可以在48kPa至52kPa的数量级，而在现有技术中，主阶段真空压力水平通常位于42kPa左右。发明人发现，当乳腺泡生成全面进行时，升高压力水平P_B更好地匹配动物最初的高产奶量。另一方面，如将在下面解释，提升阶段T_BOOST通常短于根据现有技术的典型主阶段真空压力水平的持续时间。

在退出阶段T_EXIT期间，控制单元150配置为以一个或多个水平施加挤奶真空P，此处分别由P_X或P_X1和P_X2示例，其中每个均低于升高压力水平P_B。控制单元150特定地配置成使自动挤奶机在满足时间标准时从提升阶段T_BOOST过渡到退出阶段T_EXIT。

出于说明目的，图3a中表示的示例示出了可选的启动阶段T_INIT。挤奶时段T_M的此阶段T_INIT从t₀开始；在t₁时，提升阶段T_BOOST开始。然后，在t₂时，假设满足时间标准，因此过程过渡到退出阶段T_EXIT。最后，在t₄时，退出阶段T_EXIT结束并且挤奶时段T_M停止。

如果挤奶时段T_M包括启动阶段T_INIT，则挤奶机的操作优选包括在自挤奶时段T_M开始以来的时间段TI内从启动阶段T_INIT过渡到提升阶段T_BOOST，比如30至60秒后。可替代地，响应于记录高于阈值水平F_TH的奶流量F，即表明乳腺泡奶生成在进行中，启动阶段T_INIT可以过渡到提升阶段T_BOOST。

图3a中的图的水平轴表示时间t，竖直轴表示作为时间t的函数的记录的奶流量F。类似地，在图3b中，水平轴代表时间t，竖直轴代表挤奶压力P。

优选地，控制单元150包含处理单元155，以便计算用于满足时间标准的条件。该条件是基于一个或多个先前挤奶时段T_M计算的。

为了实现这种计算，根据本发明的一个实施例，控制单元150通信地连接至存储单元160。处理单元155还配置为从存储单元160检索数据D1，该数据D1反映来自动物乳房105的总体奶流量曲线，并且该数据D1已在至少一个先前挤奶时段T_M期间记录。总体奶流量曲线表示作为时间t的函数的来自所有动物奶头的组合奶流量F，即已记录在图1所示设置中的奶流量测量。

现在参考图2，看到四分之一挤奶设置，即其中基于每个奶头接收腔中的单独压力变化从动物奶头中的每个单独提取奶。因此在这里，脉动控制器135布置为控制来自真空泵130的脉动真空，以被单独重复地施加到形成在每个奶头杯和其中的其相应衬套之间的每个脉动室。一组四个奶头杯111、112、113和114形式的奶头接收腔连接到各自的奶管道121、122、123和124。奶头杯111、112、113和114进一步附接到乳房105的相应奶头。从乳房105提取奶，通过挤奶真空抽出，并通过奶管道121、122、123和124转发。流量计126、127、128和129记录代表分别来自每个奶头杯111、112、113和114的奶管道121、122、123和124中的相应测量的奶流量F_a,F_b,F_c和F_d的参数。测量的奶流量F_a,F_b,F_c和F_d可以在离散时间实例被连续或重复地记录。在任何情况下，代表测量的奶流量F_a,F_b,F_c和F_d的记录的参数被转发到控制单元150，并进一步馈送到存储单元160以存储为数据D2。

图5a、5b、5c和5d示出了分别通过奶流量F_a,F_b,F_c和F_d记录的动物乳房105中的奶头的各个奶流量曲线的示例。这意味着，如果加在一起，图5a、5b、5c和5d中的奶流量曲线将导致图4的奶流量曲线。如可在本示例中看到，对于其中的两个奶头，平稳阶段稍微更长。换句话说，下降阶段(分别在T_decl-a和T_decl-b)比其他两个奶头(下降阶段分别在T_decl-c和T_decl-d开始)开始得晚。这是因为与前者奶头相连的乳腺泡含有更多的奶，因此对总体奶产量贡献更大。相应的理论终点时间t_Ea和t_Eb分别对于前者奶头也发生得比分别对于后者同上t_Ec和t_Ed晚。当然，在计算用于从提升阶段T_BOOST过渡到退出阶段T_EXIT的时间条件时，关于奶头的单个奶流量曲线的详细知识因此非常有用。

取决于检索的数据D1或D2是反映动物奶头中的每个的总体奶流量曲线还是各自单独奶流量曲线，处理单元155配置为基于总体奶流量曲线或单独奶流量曲线计算用于满足时间标准的条件。在任何情况下，根据由至少一个先前记录的奶流量曲线提供的历史数据，处理单元155设置提升阶段T_BOOST将过渡到退出阶段T_EXIT的时间点t₂。例如，这可以在提升阶段T_BOOST开始的时间点t₁之后的时间T_B发生。可替代地，当自发生奶流量F中的t’₁估计倾斜阶段以来经过了一段时间T_P时，提升阶段T_BOOST可以过渡到退出阶段T_EXIT。换句话说，计算时间标准，使得当自时间点t’₁经过时间段T_P时满足时间标准。处理单元155配置为基于在至少一个先前挤奶时段T_M期间分别记录的数据D1或D2得出奶流量F中的估计倾斜阶段。

作为又一替代，处理单元150可以配置为计算时间标准，使得当自启动t₀挤奶时段T_M以来已经提取了预期总奶产量的特定分数时满足时间标准。在这种情况下，还基于在至少一个先前挤奶时段期间记录的一个或多个奶流量曲线来估计预期总奶产量。在已经提取了50％的期望总奶产量时的时间点t₂可能适于结束提升阶段T_BOOST。然而，根据本发明，同样可以想到任何其他分数作为时间标准的设定点。

根据本发明实施例的提升阶段T_BOOST，不管在哪个基础上设置时间标准，提升阶段T_BOOST理想地具有约50到100秒的时间T_B的延伸。

如上所述，并且从图3a和3b显而易见，启动阶段T_INIT可以在提升阶段T_BOOST之前。在图3a中，此阶段从t₀延伸到t₁。根据本发明的一个实施例，控制单元150配置为控制自动挤奶机执行至少一个动作来刺激待挤动物体内催产素的产生。

催产素是肽激素和神经肽，其响应于尤其是奶头的触觉刺激而释放到血流中。除其他外，催产素还有助于启动胶凝过程。因此，控制单元150优选地配置为控制自动挤奶机以在奶头分别位于奶头接收腔111、112、113和114中的同时以初始压力水平P_i施加挤奶真空P。即，这导致奶头的触觉刺激。初始压力水平P_i相对较低，并且明显低于升高压力水平P_B。

可替代地或另外，控制单元150配置为控制自动挤奶机以对奶头进行清洁过程。优选地，通过向奶头接收腔111、112、113和114供应清洁液和漂洗液来执行清洁过程。然而，根据本发明的一个实施例，控制单元150配置为控制清洁过程，使得使用至少一个专用清洁杯，其不同于用于从奶头提取奶的奶头接收腔111、112、113和114。

可替代地或另外，控制单元150配置为控制自动挤奶机以用一个或多个刷子擦洗动物的奶头，以实现期望的触觉刺激。

控制单元150优选地配置为在整个挤奶时段T_M控制挤奶机。根据本发明的一个实施例，这意味着，在退出阶段T_EXIT期间，控制单元150控制挤奶机在整个退出阶段T_EXIT以一个固定水平P_X施加挤奶真空P。可替代地，控制单元150控制挤奶机响应于至少一个测量的奶流量(例如分别在图1和2中的F和F_a,F_b,F_c和F_d)在退出阶段T_EXIT期间调节挤奶真空P的水平。图3b以F_X1和F_X2的形式示例了两个这样的不同调节的压力水平。在退出阶段T_EXIT期间，控制单元150将挤奶真空P设置为适于在挤奶时段T_M的后续阶段中稍低的奶生产的水平。因此，在退出阶段T_EXIT中，挤奶真空P比在提升阶段T_BOOST中低。

优选地，控制单元150还配置为在整个退出阶段T_EXIT控制自动挤奶机，并因此响应于满足结束标准而使挤奶时段T_M停止。

通常有利的是，将上述控制单元150配置为通过执行计算机程序157以自动方式实现上述过程。因此，控制单元150可以包括存储计算机程序157的存储单元，即非易失性数据载体153，计算机程序157又包含用于使控制单元150中的至少一个处理器形式的处理电路当计算机程序157在至少一个处理器上运行时执行上述动作的软件。

为了总结，并参考图6中的流程图，现在将描述根据本发明的方法的一个优选实施例，该方法用于控制自动挤奶机以在挤奶时段期间通过将挤奶真空施加到相应的奶头接收腔来从动物的奶头提取奶，奶头位于其中每个中。

在第一步骤610，检查来自至少一个先前挤奶时段的奶流量曲线是否可用；如果是，则执行步骤620。否则，过程循环返回并停留在步骤610。

在步骤620，计算时间标准，该时间标准确定何时挤奶机的操作应从提升阶段过渡到退出阶段。此后，挤奶时段在步骤630(其是可选的)或者在步骤640开始。步骤630包括执行启动阶段以刺激待挤奶动物体内催产素的产生。

提升阶段在紧接着步骤620之后或者步骤630之后的步骤640。这里，在升高压力水平下施加挤奶真空。

随后，步骤650检查时间标准是否被满足。如果是，则执行步骤660；否则，过程循环返回到步骤640，以继续执行提升阶段。在步骤660，执行退出阶段，此后过程结束。在退出阶段期间，以一个或多个水平施加挤奶真空，其中每个都低于升高压力水平。

参考图6描述的所有处理步骤以及步骤的任何子序列可以借助于编程的处理器来控制。此外，尽管以上参考附图描述的本发明的实施例包括处理器和在至少一个处理器中执行的处理，但本发明因此还扩展到计算机程序，特别是载体上或之中的计算机程序，适于将本发明付诸实践。该程序可以是源代码、目标代码、中间源代码和目标代码的形式，比如以部分编译的形式或者以适于在根据本发明的处理的实施方式中使用的任何其他形式。该程序可以是操作系统的一部分，也可以是单独的应用程序。载体可以是能够携带程序的任何实体或设备。例如，载体可以包括存储介质，例如闪存、ROM(只读存储器)，例如DVD(数字视频/通用磁盘)、CD(光盘)或半导体ROM、EPROM(可擦可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)或磁记录介质，例如软盘或硬盘。此外，载体可以是可传输载体，比如电或光信号，其可以经由电缆或光缆或者通过无线电或通过其他方式来传送。当程序体现在可以通过电缆或者其他设备或装置直接传送的信号中时，可以通过这种电缆或者设备或装置来构成载体。可替代地，载体可以是其中嵌入有程序的集成电路，该集成电路适于执行相关过程或在其的执行中使用。

当在本说明书中使用时，术语“包括/包含”用于指定存在所陈述的特征、整数、步骤或部件。然而，该术语不排除存在或添加一个或多个附加特征、整数、步骤或部件或者其组。

本发明不限于附图中描述的实施例，而是可以在权利要求的范围内自由地变化。