SE528603C2 - Förfarande, datorprogramprodukt och anordning för styrning av mjölkningen utförd av en mjölkningsmaskin - Google Patents

Description

r 528 603 för flödeshastighet, en tidmätningsanordning och ett systemstyrningsorgan för att variera karaktären hos det arbetsvakuumet och det pulserande massagevakuumet under mjölkningsprocessen som svar på mjölkflödeshastigheten och» tiden. Maskinmjölkningssystemet kan styras i förutbestämda faser, såsom en stimuleringsfas, en mjölkningsfas, en eftermjölkningsfas och en avtagningsfas, där varaktigheten hos faserna beror på när mjölkflödeshastigheten når särskilda förutbestämda nivåer och på tidsförloppsparametrar.

US-patentet nr. 5,054,425 av Grimm m.fl. beskriver ett förfarande för att mjölka ett djur, vari_mjölkningsförfarandets förhållanden är huvudsakligen stabila under en huvudmjölknings- fas och förändras oavsiktligt under en avslutande mjölkningsfas.

Enligt uppfinningen avkänns åtminstone en oavsiktlig förändring av mjölkningsförfarandets förhållanden under åtminstone ett initialt mjölkningsförfarande, åtminstone en mjölkningsparameter registreras som svar på den avkända oavsiktliga förändringen och varje registrerad parameter används för att ändra mjölknings- förhållandena för en eller flera följande mjölkningsförfaranden för sama djur innan varje avkänd oavsiktlig förändring förväntas inträffa. Medelst uppfinningen kan mjölkningen förändras under eftermjölkningsfasen för att åstadkomma en eliminering av eller åtminstone en signifikant minskning av restmjölken i djurets juver.

Det europeiska patentet nr. 0954962 Bl beskriver ett förfarande för automatisk mjölkning av djur, som innefattar följande steg: en kvantitet, som är ett mått på det momentana pulsmjölkflödet, mäts repetitivt eller kontinuerligt, varaktigheten hos och/eller nivån på mjölkningsvakuumet under spenen styrs under den aktuella sugfasen på basis av den uppmätta kvantiteten, det maximala värdet på pulsmjölkflödet som uppmätts så långt, eller 10 15 20 25 ' 5,28 605 kvantiteten som är relaterad därtill, lagras under den aktuella sugfasen och vakuumnivån på mjölkningsvakuumet sänks eller minskas eller stängs av så fort det momentana värdet på pulsmjölkflödet eller kvantiteten relaterad därtill har under- skridit ett specifikt, företrädesvis justerbart tröskelvärde.

Den publicerade tyska patentansökan nr. 3609275 A1 beskriver ett förfarande för mekanisk dragning av mjölk. När mjölk mekaniskt dras ur, mäts förändringen över tiden av mjölkflödet från var» och en av individuella spenar inom individuella pulscykler och utvärderas matematiskt i en behandlingsdator. Denna utvärdering av mjölkflödesprofiler gör det möjligt för datorn att tillhanda- hålla differensstorheter för att styra och justera parametrar som reglerar påförandet av vakuum till spenkoppsgruppen, till exempel vakuumnivån i sugfasen, varaktigheten hos sugfasen och liknande.

UPPFINNINGEN I SAMLNDRAG Medan referenserna ovan beskriver olika förfaranden och arrangemang för att förbättra mjölkningen, misslyckas de alla med att beskriva hur man ska åstadkomma djurindividuell mjölkning, som är optimerad för varje enskilt mjölkdjur.

Det är därför ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande för att styra mjölkningen medelst en mjölkningsmaskin, med vilket mjölkproduktionen ökar och behandlingen av djuren förbättras.

Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett sådant förfarande som är noggrant, effektivt, pålitligt, prisbilligt och enkelt att implementera. 10 15 20 25 30 )s2s eo3å Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkoma en datorprogramprodukt för att utföra ett förfarande av ovan typ när den körs i en dator.

Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkoma en anordning som ska användas med ett mjölknings- system, varvid anordningen innefattar en behandlings- och styranordning som har möjlighet att utföra ett förfarande som uppfyller de ovan nämnda syftena.

Dessa och andra syften uppnås genom förfarandena, datorprogram» ~ produkten och anordningen enligt de bifogade patentkraven.

Enligt en första aspekt på föreliggande uppfinning åstadkoms ett' förfarande för styrning av mjölkningen utförd av en mjölknings- maskin, vilket innefattar att: (i) ett mjölkningsvakuum styrs så att mjölkningsvakuumet varieras genom vakuumnivåerna inom ett givet intervall, medan ett mjölkdjur mjölkas med hjälp av nämnda mjölkningsvakuum, (ii) ett mjölkflöde från mjölkdjuret övervakas under variationen av vakuumnivåerna, (iii) mjölkningsvakuumet ställs in på den lägsta vakuumnivån inom det givna intervallet, för vilken mjölkflödet från mjölkdjuret utgörs av åtminstone en given bråkdel av det högsta övervakade mjölkflödet medan mjölkningsvakuumet varieras, och (iv) mjölkningsvakuumet hålls på den inställda vakuumnivån under en följande del av mjölkningen av mjölkdjuret.

Medelst föreliggande uppfinning optimeras den totala mjölk- produktionen. Mjölkproduktionen kan maximeras, samtidigt som djurskyddet bibehålls eller till och med förbättras. Vart och ett av mjölkdjuren exponeras inte för högre nivåer av vakuum än nödvändigt för att åstadkoma ett givet mjölkflöde. Jämfört med användning av ett fast, konstant mjölkningsvakuum för alla mjölkdjur åstadkommer föreliggande uppfinning en högre 16 15 20 25 v 528 605 avkastning eftersom högre mjölkflöden kan åstadkommas för en del mjölkdjur genom att öka mjölkningsvakuumet, och således kortas mjölkningstiderna för dessa mjölkdjur. För andra mjölkdjur kan mjölkflödena i stort sett bibehållas, medan vakuumnivåerna minskas, för att därigenom åstadkoma en mildare behandling av spenarna samtidigt som mjölkproduktionsnivân bibehålls.

Ytterligare särdrag hos och fördelar med uppfinningen framgår nedan av den detaljerade beskrivningen av föredragna utförings- former av uppfinningen, vilka visas i de bifogade figurerna 1-3, som endast är åskädliggörande och således inte begränsande för V uppfinningen.

I den följande detaljerade beskrivningen är de mjölkproducerande djuren kor. Uppfinningen är emellertid inte begränsad till kor, utan är tillämpbar på vilka djur som helst som har möjligheten att producera mjölk, såsom får, getter, bufflar, hästar, etc.

KORTFAITAD BESKRIVNING AV RITNÉNGARNÄ Fig. 1 visar schematiskt, i perspektivvy, huvuddelar av ett mjölkningssystem, vari en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är implementerad.

Fig. 2 är ett flödesschema över ett förfarande för styrning av mjölkningen utförd av mjölkningssystemet i fig. 1 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Fig. 3 är ett schematiskt exempeldiagram över mjölkflöde som funktion av påfört mjölkningsvakuum för olika kor, för vilka mjölkningsvakuumnivâer valda i enlighet med föreliggande uppfinning visas. 10 15 20 25 528 603 DETÅLJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER Fig.1 visar några av huvuddelarna i ett automatiserat mjölkningssystem för kor, vari föreliggande uppfinning är implementerad. Det automatiserade mjölkningssystemet innefattar en mjölkningsmaskin som har fyra spenkoppar ll, av vilka endast en visas för enkelhetens skull. Varje spenkopp ll är förbunden med en respektive mjölkledning 13, som i sin tur är förbunden med en slutenhet 15 via en respektive ventil eller regulator 17, en respektive mjölkledning 18, en respektive-flödesmätare 19, valfritt en respektive konduktivitetsmätare eller annan mätanordning såsom en infraröd spektrometeranordning (ej visad) och en gemensam mjölkmätare 21. Slutenheten 15 är förbunden med en vakuumkälla 24 via en mjölk/luftseparator 25 och en vakuumförsörjningsledning 23. Vakuumkällan 24 kan vara en vakuumpump av rotortyp, men är företrädesvis en frekvensstyrd PumP- Under mjölkning av kons spenar, appliceras spenkopparna på en kos spenar av en robot eller manuellt, och vakuum ansluts till slutenheten 15 via vakuumförsörjningsledningen 23. Ventilerna eller regulatorerna 17 kan användas för att styra de individuella vakuumnivåerna i spenkopparna 11.

Ett arbets- eller mjölkningsvakuum påförs genom fodret i varje spenkopp för att dra mjölken från spenarna genom mjölkledn- ingarna 13 och in i slutenheten 15, varvid fodren periodiskt öppnas och kollapsar medelst tillämpningar av ett pulserande massagevakuum mellan fodren och insidan av spenkopparna.

Mjölken från varje juverfjärdedel hos kon mäts individuellt av flödesmätarna 19 och konduktivitetsmätarna 33, varefter mjölkmassan från kon mäts av den gemensamma mjölkmätaren 21. 10 15 20 25 528 605 Slutligen uppsamlas mjölken i slutenheten 15 och luften sugs ut genom ledningen 23.

Vidare innefattar mjölkningsmaskinen ett pump- och regulator- system 27 för att pumpa mjölken till en behållare, t.ex. en mjölklagringstank, eller till en mjölklastbil (ej visad) via en 29 av ett flertal utgående mjölkledningar 29, 31 förbundna med slutenheten. En annan utgående mjölkledning 31 kan användas för att kassera mjölk från mjölkningen av en ko, för att pumpa mjölk till en annan tank eller för att pumpa mjölk till en utfodrings- anordning för att utfodra kalvar.

Mjölkningsmaskinen är med fördel förbunden med en datorbaserad behandlings- och styranordning 35, som är ansvarig för behandling och styrning av mjölkningsmaskinen, och innefattar typiskt en mikrodator, lämplig mjukvara och en databas innefattande information om var och en av de kor som mjölkas av mjölkningsmaskinen, såsom t,ex. när respektive ko senast mjölkades, när hon senast utfodrades, hennes mjölkproduktion, hennes hälsa, etc.

Särskilt i anslutning till föreliggande uppfinning mottar den datorbaserade behandlings- och styranordningen 35 momentana ' mjölkflödesmått från, och valfritt styr, flödesmätarna 19 och styr vakuumkällan 24 och ventilerna eller regulatorerna 17.

Föreliggande uppfinning presenterar ett nyskapande förfarande för att styra mjölkningsvakuumet under mjölkning. Enligt föreliggande uppfinning varieras eller sveps mjölkningsvakuumet genom vakuumnivâerna inom ett givet intervall under styrning av den datorbaserade behandlings- och styranordningen 35, medan en ko mjölkas. Mjölkningsvakuumet ställs in medelst vakuumkällan och/eller medelst ventilerna eller regulatorerna 17. 10 15 20 25 30 f: 528 603 Under variationen eller ändringen av vakuumnivåerna, övervakas 4 ett mjölkflöde från kon repetitivt eller kontinuerligt.

Mjölkflödet som övervakas kan till exempel vara suman av de individuella momentana mjölkflödesmåtten från flödesmätarna 19.

Sedan sätts mjölkningsvakuumet till den lägsta vakuumnivån inom ' det givna intervallet, för vilken mjölkflödet från kon utgörs av åtminstone en given bråkdel av det högsta övervakade mjölkflödet medan mjölkningsvakuumet varieras, och slutligen hålls mjölkningsvakuumet på den inställda vakuumnivån under en följande del av mjölkningen av kon." Företrädesvis varierar vakuumnivåerna från omkring 90“% till omkring 110 % av ett nominellt vakuumnivåvärde såsom omkring 45 kPa.

Företrädesvis är också den givna bråkdelen av det högsta övervakade mjölkflödet 0,9, hellre 0,95 och allra helst 0,99.

Den kan emellertid vara så hög som 1,0.

Det skall inses att en mjölkning kan delas in i olika faser, såsom t.ex. en spenkoppspåsättningsfas, en fas för ökande mjölkflöde eller mjölkstimuleringsfas, en huvudfas, en fas för minskande mjölkflöde eller mjölkrestmjölkningsfas och en spenkoppsborttagningsfas. Under det att föreliggande uppfinning kan implementeras i vilken som helst eller vilka kombinationer som helst av dessa faser, implementeras den företrädesvis i huvudmjölkningsfasen.

Med hänvisning till fig. 2 kommer en exempelutföringsform av det ovan beskrivna förfarandet att skisseras. Vakuumnivån ställs in, i ett steg 41, på det lägsta värdet i intervallet, när en huvudmjölkningsfas av mjölkningen av kon ska påbörjas. Därefter, i ett steg 43, mäts mjölkflödet från kon. Mjölkflödesmåttet jämförs, i ett steg 45, med det omedelbart föregående 10 15 20 25 30 fszs 603 mjölkflödesmåttet på mjölkningen av kon, och om det föreliggande mjölkflödesmåttet är åtminstone en faktor Fl gånger större än det omedelbart föregående mjölkflödesmåttet (eller att differensen D1 av det föreliggande mjölkflödesmåttet och det , omedelbart föregående mjölkflödesmåttet är större än ett givet värde V1), ökas, i ett steg 47, vakuumnivån med en faktor F2 (eller ökas med ett givet värde V2). Förfarandet fås sedan att återgå till steg 43, dvs. mjölkflödet från kon mäts igen.

När förfarandet först påbörjas existerar det inte något föregående mjölkfiödeemått, een detta mått sätts därför till ett förvalt värde av noll, dvs. åtminstone första gången en jämförelse görs i steg 45 fortsätter förfarandet med steg 47.

Slingan skapad av stegen 43, 45 och 47 körs tills det föreliggande mjölkflödesmåttet inte är åtminstone en faktor Fl större än det omedelbart föregående mjölkflödesmåttet (eller differensen D, av det föreliggande mjölkflödesmåttet och det omedelbart föregående mjölkflödesmåttet inte är större än ett givet värde vl). Vid denna punkt avslutas ökningen av vakuumnivå och vakuumnivån hålls, i ett steg 49, vid föreliggande nivå eller sänks till det näst senaste måttet. Slutligen hålls denna vakuumnivå, i ett steg 51, under den återstående delen av huvudmjölkningsfasen_av mjölkningen av kon.

Faktorerna Fl och FZ, differensen D, och de givna måtten V1 och V, kan väljas på olika vis med lätthet uppenbart för en fackman under läsning av föreliggande beskrivning. Siffrorna kan beräknas eller provas ut experimentellt.

Medelst föreliggande uppfinning kan den totala mjölproduktionen optimeras. Mjölkproduktionen kan maximeras samtidigt som bra djurskydd bibehålls. Varje ko utsätts inte för högre vakuum- nivåer än nödvändigt för att åstadkoma önskade mjölkflöden. 10 15 20 25 30 fszs e0s 10 Jämfört med användningen av ett fast, konstant mjölkningsvakuum för alla kor, åstadkommer föreliggande, uppfinningsenliga, koindividuella och anpassningsbara inställning av mjölknings- vakuumet högre mjölkproduktion eftersom högre mjölkflöden kan åstadkommas för en del kor genom att öka mjölkningsvakuumet. För andra kor kan mjölkflödena i princip bibehållas samtidigt som vakuumnivåerna minskas. Detta minskar påverkan på dessa kor och dessutom minskas energiförbrukningen förutsatt att en frekvens- styrd pump används för att ställa in vakuumnivåerna.

~Fig. 3 är ett schematiskt exempeldiagram över mjölkflöde som funktion av påfört mjölkningsvakuum för fyra olika kor numrerade 1, 2, 3 och 4, för vilka mjölkningsvakuumnivåer valda i enlighet med föreliggande uppfinning visas. Vakuumnivåerna som är under- sökta, varierar från 90 % till 110 % av ett nominellt värde (som motsvarar 100 %), som visas med den dubbelriktade pilen. Antag nu att om den lägsta vakuumnivån i det visade intervallet, för vilket mjölkflödet från kon är åtminstone omkring 95 % av det högsta övervakade mjölkflödet, under det att mjölkningsvakuumet ändras, och att diagrammet har linjära skalor, komer mjölkningsvakuumet att ställas in på nivåerna som visas med x- tecken för respektive ko.

Mjölkflödeskurvan för ko nr. 1 är väldigt plan, vilket visar att mjölkflödet ökar endast väldigt lite med ökat mjölkningsvakuum.

Den lägsta möjliga vakuumnivån, dvs. 90 % av det nominella värdet, väljs för den fortsatta delen av mjölkningen av denna ko. Mjölkflödeskurvan för ko nr. 2 ökar å andra sidan snabbt med ökat mjölkningsvakuum i det visade intervallet. Den högsta möjliga vakuumnivån, dvs. 110 % av det nominella värdet, väljs för den fortsatta delen av mjölkningen av ko nr. 2. Mjölkflödes- kurvorna för ko nr. 3 och 4 ökar snabbt med ökat mjölknings- vakuum i en lägre del av intervallet och långsammare med ökat 10 15 20 25 30 528 603 ll mjölkningsvakuum i en högre del av intervallet. Mjölkflödes- lutningen för ko nr. 3 minskar abrupt i den lägre halvan av intervallet och mjölkflödeslutningen för ko nr. 4 minskar abrupt i den högre halvan av intervallet. När det uppfinningsenliga förfarandet tillämpas väljs en vakuumnivâ på omkring 93-94 % av det nominella värdet för den fortsatta delen av mjölkningen av ko nr. 3, medan en vakuumnivå på omkring 103-104 % av det nominella värdet för den fortsatta delen av mjölkningen av ko nr. 4.

Fig. 3 visar tydligt att olika mjölkningsvakuumnivåer kan behövas för olika kor för att åstadkomma mjölkflöden nära maximum.

Det uppfinningsenliga förfarandet kan utföras varje gång kon mjölkas. eller så kan den utföras mer sällan. Om den utförs mer sällan används mjölkningsvakuumet som används under den återstående delen av huvudmjölkningsfasen av mjölkningen av kon under huvudmjölkningsfasen av alla efterföljande mjölkningar av kon tills det att det uppfinningsenliga förfarandet utförs igen.

Företrädesvis utförs det uppfinningsenliga förfarandet oftare när kon är i början av laktationen och mer sällan när kon är i en senare del av laktationen.

Eftersom de individuella mjölkflödena från varje spene eller juverfjärdedel kan mätas separat medelst flödesmätarna 19 och de individuella vakuumnivåerna i spenkopparna ll kan styras separat via ventilerna eller regulatorerna 17 kan det uppfinningsenliga förfarandet utföras på en spen- eller juverfjärdedelsindividuell basis. För en given ko kan således vakuumnivåerna vara olika i varje spenkopp under huvudmjölkningsfasen. De fyra mjölkflödes- kurvorna i fig. 3 skulle i princip kunna gälla för de fyra juverfjärdedelarna hos en enda ko. 10 15 ~s2s 603 12 De olika förfarandena enligt föreliggande uppfinning kan implementeras som en datorprogramprodukt, t.ex. på en CD-skiva, som är nedladdningsbar i internminnet hos den datorbaserade behandlings- och styranordningen 35. Datorprogramprodukten innefattar mjukvarukod för att utföra de olika förfarandena när produkten körs på den datorbaserade behandlings- och styranordningen 35.

Under det att föreliggande unpfinning har beskrivits såsom implementerad i en särskild typ av automatiserat mjölknings- svstem, skall det inses att densamma alternativt kan implementeras i andra automatiserade mjölkningssystem, såväl som i halvautomatiserade eller manuella mjölkningssystem.

Referenserna citerade i avsnittet "Beskrivning av besläktad teknik och uppfinningens bakgrund” beskriver några av dessa alternativa mjölkningssystem, vars innehåll innefattas häri genom denna hänvisning.

Claims (16)

10 15 20 25 i 528 603: 13 PATENTKRBV

1. Förfarande för styrning av mjölkningen utförd av en mjölkningsmaskin, k ä n n e t e c k n a t a v stegen att »- ett mjölkningsvakuum styrs (47) så att mjölkningsvakuumet varieras genom vakuumnivåerna inom ett givet intervall, medan ett mjölkdjur mjölkas med hjälp av nämnda mjölkningsvakuum, - ett mjölkflöde från nämnda mjölkdjur övervakas (43) under nämnda variation av vakuumnivåerna, - nämnda mjölkningsvakuum ställs in (49) till den lägsta vakuumnivån inom nämnda givna intervall, för vilken nämnda mjölkflöde från nämnda mjölkdjur utgörs av åtminstone en given bråkdel av det högsta övervakade mjölkflödet medan nämnda mjölkningsvakuum varieras och - mjölkningsvakuumet hålls (51) på den inställda vakuumnivån under en följande del av mjölkningen av nämnda mjölkdjur.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid nämnda givna bråkdel av det högsta övervakade mjölkflödet är 0,9, hellre 0,95 och allra helst 0,99.

3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, varvid vakuumnivåerna i nämnda givna intervall styrs så att de varieras från låg vakuumnivå till hög.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, varvid nämnda variation av vakuumnivåerna styrs så att den avslutas när nämnda övervakade mjölkflöde inte ökar med mer än en given mängd för en given ökning av vakuumnivån. 10 15 20 25 528 603 14

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1-4, varvid vakuumnivåerna varieras från cirka 90 % till cirka 110 % av ett nominellt vakuumnivåvärde såsom cirka 45 kPa.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, varvid nämnda förfarande utförs varje gång nämnda mjölkdjur mjölkas medelst nämnda mjölkningsmaskin.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, varvid - nämnda förfarande utförs mera sällan än varje gång nämnda, mjölkdjur mjölkas medelst nämnda mjölkningsmaskin, och - ett mjölkningsvakuum med den inställda vakuumnivån används under åtminstone en del av mjölkningarna som utförs efter att nämnda mjölkningsvakuum ställs in, men innan nämnda förfarande: utförs nästa gång.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, varvid nämnda förfarande utförs med en första frekvens när nämnda mjölkdjur är i början av laktationen, och med en andra frekvens när nämnda mjölkdjur är i en senare del av laktationen, varvid nämnda första frekvens är högre än nämnda andra frekvens.

9. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, varvid nämnda förfarande utförs under en huvudmjölkningsfas av mjölkningen av nämnda mjölkdjur.

10. Förfarande enligt patentkrav 9, varvid nämnda följande del av mjölkningen av nämnda mjölkdjur utgörs av den återstående delen av huvudmjölkningsfasen av mjölkningen av nämnda mjölkdjur.

11. ll. Förfarande enligt något av patentkraven 1-10, varvid nämnda mjölkningsvakuum styrs och ställs in genom att en frekvensstyrd pump (24) ställs in. 10 15 528 603 15

12. Förfarande enligt något av patentkraven 1-ll, varvid nämnda förfarande är implementerat i ett automatiserat mjölkningssystem.

13. Förfarande enligt något av patentkraven 1-12, varvid nämnda förfarande utförs på djurindividuell basis.

14. Förfarande enligt något av patentkraven 1-12, varvid nämnda förfarande utförs på juverfjärdedels-individuell basis.

15. Datorprogramprodukt (37) nedladdningsbar i internminnet hos en dator (35) i en mjölkningsstation innefattande mjukvarukod för att utföra förfarandet enligt något av patentkraven 1-14 när nämnda produkt körs i nämnda dator.

16. Anordning för att användas i en mjölkningsstation som innefattar en mjölkningsmaskin, varvid nämnda anordning innefattar en behandlings- och styranordning (35) inrättad att utföra förfarandet enligt något av patentkraven 1-14.