Микропроцесорни системи за управление на технологичните процеси в животновъдството
А В Т О М А Т И З А Ц И Я Н А У П Р А В Л Е Н И Е Т О
/Микропроцесорни системи за управление на технологичните процеси в животновъдството/
В съвременното млечно стопанство, поради непрекъснато увеличаващите се инвестиции, ръководителите все по-ясно разбират необходимостта от ежедневния контрол както по отношение на млеконадоя, така също и по отношение на функционалните разходи за хранене, подслоняване и управление на млечното стадо.
Млеконадоят на всяка отделна крава може да се променя значително в зависимост от вещината на управлението и своевременното и бързо получаване на данни за стойността на издръжката на всяко отделно животно. Когато стопанствата са въоръжени с подобни данни, може да се планира по-голяма ефективност и да се допринесе за по-голямата рентабилност на производството.
Системата “Кател КОД” е разработена с цел да се подпомогне управлението на кравефермите, като се разделят разходите за всяка отделна крава в стадото. След като е установена една стандартна норма, ръководителят бива сигнализиран от следящата система на “Кател КОД” за всяко отклонение по време и място веднага след възникването му.
“Кател КОД” е система, която модернизира млеконадойното стопанство. Чрез възможността да се идентифицира надеждно по електронен начин всяко отделно животно, се получава набиране, подреждане и сравняване на главните данни.
Съоръженията, които “Кател КОД” е пуснала на пазара и разработените прибори, описани по-долу, потвърждават модулния строеж на системата.
СЛЕДЯЩА СИСТЕМА ЗА МЛЕЧНО СТОПАНСТВО. ИДЕНТИФИКАЦИЯ
“Кател КОД” въвежда 100% сигурна електронна система, чрез която управлението може да се справя с голям брой задачи свързани с работа по отделните животни и млеконадойното стадо. Системата осигурява максимален контрол на всяка крава от стадото, което е от полза както за животните, така и за стопаните. Всяка крава в стадото носи своя собствен идентифициращ знак, които представлява електронно отговаряща система с кодиран номер. Това идентифициращо устройство се активира, когато се намира в обсега на магнитното поле, установено от записващата система.
Отговарящото устройство се намира върху кравата, не се нуждае от захранване и следователно от необходимостта от зареждане.
Кодовият номер, получен от записващото устройство се изпраща към електронния център, където се проверява по петнадесет заложени параметри, за да не се получат грешки и да се осигури вярна идентификация. След получаване на 100% надеждна идентификация, електронната машина започва провеждането на програмата за всяка отделна крава.
НАЙЛОНОВА ЯКА С ОТГОВАРЯЩО УСТРОЙСТВО. ТРАНСПОНДЕР.
Електронния кодов номер е монтиран в найлонова яка, която носи всяка крава, се нарича отговаряща система. Яката е оформена по шията на кравата и е шприцована под налягане от много здрава пластмаса /патент на фирмата/. По този начин електронната кодова система е запазена от външно влияние, както и от повреждане при допир с яслите и поилките.
Електронната част на отговарящата система е излята под вакуум в материя устойчива на амоняк. Тя е еластична, устойчива на удари и поемаща механични натоварвания.
Нечупливата найлонова яка приляга много добре. Специална закопчалка на яката включва предпазителна система, която отваря яката при усилие по-голямо от 300 кг.
Системата “Кател КОД” разполага с 2200 електронни кода за обслужване на 2200 глави добитък. Всяко животно има своя стаден номер до 9999. Всеки даден електронен код може да се комбинира с даден стаден номер от 1 до 9999. Връзката код/стаден номер се запаметява от запаметяващата система на електронно изчислителната машина. След като веднъж връзката между кода и номера на кравата е установена, програмирането и обратната връзка на информацията стават само чрез въвеждане на стадния номер на кравата. Отговарящия кодов номер е гравиран върху отговарящата система. Стадният номер на кравата е изписан върху жълт ръкав с черни цифри, който е поставен над яката. Той може да бъде променен, ако се налага промяна между кодирания знак и стадния номер /ръкавите със съответните номера се доставят от фирмата при поискване/.
Системата “Кател КОД” за първи път е въведена експериментално през 1977 г. и се е оказала много успешна не само за Холандия, но и за стопанствата в Западна Европа, САЩ и Канада.
Мнението на специалистите за използването на тази система е положително. Две големи предимства я отличават от други подобни: системата е много проста за обслужване и е показала голяма надеждност на електрониката, която е защитена от регистрирани патенти срещу копиране.
Специфичните предимства на “Кател КОД” включват:
Системата не се влияе от външни електрически или магнитни полета, поради което е единствената система, при която може да се ползва евтина, незащитена кабелна линия без да е нужно използването на скъпоструващ екраниран срещу електрическо и магнитно поле кабел.
Системата работи на една вълна на предаване от приемно-предавателното устройство.
Обсегът на действие на предавателят на “Кател КОД” отколкото системите на две честоти. Това дава повече възможности за идентифициране на животните когато се намират извън помещенията за хранене.
Системата “Кател КОД” се проектира, произвежда и доставя като комплексна система в заводите “НЕДАП” в гр. Грьонло - Холандия. Фирмата е финансово стабилна и добре оборудвана, което я поставя във водещо отношение на международния пазар.
ПРОГРАМИРАНИ ДАЖБИ ОТ КОНЦЕНТРИРАН ФУРАЖ
Максималната дневна дажба от концентрати, която е необходимо да консумира всяко животно, се програмира от статистиката по млеконадоя от всяка крава. Това води до увеличаване на млеконадоя и икономии на фураж. Въвеждането на дажби от концентриран фураж, отговарящи на специфичните изисквания на всяко отделно животно се осъществява чрез подаване на данни за раздаден брой порции концентриран фураж. Броят на порциите и количеството се програмира от електронно-изчислителна машина. Концентрираният фураж се подава от специална хранилка или пък в яслите на доилната.
Капакът под налягане пада обратно върху главата на кравата, след като дажбата от концентриран фураж е изядена, което приучава кравата да напуска по-бързо хранилката. Една хранилка обслужва 25 животни.
Хранилката е изработена от неръждаема стомана-киселиноустойчива, която не се нуждае от специално поддържане.
Поведението на животните в стадото изисква да се защитава хранещото се животно от другите крави. Ето защо хранилката е поставена в бокс или помещение за хранене, което осигурява отлична защита на хранещото се животно.
Електронно-изчислителната машина управлява и контролира системата за хранене с концентриран фураж от момента, когато животното е идентифицирано при приближаването му към хранилката или яслата чрез индивидуалния електронен код на кравата. Компютърът е снабден с постоянна програма за хранене и променяща се памет.
Постоянната програма автоматично контролира разделянето на деня в стандартни интервали, през които животните с висок млеконадой получават ограничена дажба от полагаемата се храна с, цел да не преяждат и поддържане на по-добра масленост на млякото им.
Променящата се памет се програмира от ръководителя с данни, които включват:
Количеството на консумирания фураж в една порция или дажба.
Времето за поемане на една порция;
Броят на дажбите или порциите, които животното получава съобразно млеконадоя.
Благодарение на предимствата, които дава системата “Кател КОД”, възвръщането на инвестициите.
Икономия на времето за хранене
Икономия на концентрати чрез по-доброто им използване
По-висок млеконадой, отнесен към единица фураж, тъй като отпуснатата дажба се консумира само от дадената крава.
Увеличаване маслеността на млякото, поради разтегленото време за поемане на фуража от животното
Животните се поддържат в по-добро състояние, по-добро здраве и показват равномерен млеконадой.
Избягва се затлъстяването на животните, намаляват се проблемите при отелването, намалява ацетонемията.
Контролът върху фуража на новоотелените животни е индивидуален, което допринася за по-висок максимум на млеконадоя по лактационната крива, което води до завишаване на общия млеконадой.
Избягват се трудностите срещани при намаляване на дажбите на животни със спадащ млеконадой.
Чрез индивидуалното контролиране на поетото количество фураж се откриват в начален стадии голяма част от болестните състояния.
Отпада класифицирането по групи според надоя от гледна точка на храненето. Това води до намаляване стресовото състояние следствие преместването на животните.
Излишно натрупване на концентрат в доилната може да избегне като се автоматизира, което води до:
намаляване на капиталовложенията
облекчава умствената дейност на обслужващия персонал
икономия на време в доилното помещение
доенето е тихо, тъй като се дават концентрати по време на доенето.
Не съществуват трудности с увеличеното и ускорено подаване на фураж на отелните крави точно преди отелването.
Отпада необходимостта от ясла за хранене и пространството за хранене се намалява, което води до по-добро използване на наличната площ в кравефермите и намаляване на инвестициите.
Програмираното подаване на концентрата дава възможност за заместване на персонала при доенето, което се налага в случай на болест и ли отпуска.
Определянето на храненето с фураж може да се програмира и управлява само от едно лице за цялото стадо.
Системата “Кател КОД” дава възможност да се програмират два типа фуражни смески в независимо отношение едно спрямо друго независимо и автоматично. Ако отношението белтък/калории във фуража е недостатъчно или се е променило, отношението на смесване на двете съставки може да се коригира. Конструкцията осигурява два дозиращи бункера, които съдържат различните съставки на фуража. Времето на действие на двата дозатора може да бъде нагласено независимо едно от друго и съответно се променя количеството на съставките, които се подават. Двете съставки се смесват преди да постъпят в хранилката. Съществува възможност и за независимо хранене с две различни съставки в две отделни места за хранене.
ПРОГРАМИРАНО СНАБДЯВАНЕ С МЛЯКО НА ТЕЛЕТАТА
Програмираното подаване на изкуствено мляко на телетата и контролът на този процес става по същата схема, както подаването на концентрати за възрастните животни. Всяка порция млекозаместител се забърква в момента и се подава на телето с температурата на тялото. Цицката на хранилката е достъпна само за онези телета, които още не са получили индивидуалната си дажба, тъй като за тези, които са изпили дажбата си тя е блокирана. Една станция за мляко обслужва 35 телета.
В станциите за хранене е монтиран новоразработен прибор за теглене и следене теглото на животните. Автоматично получаваните данни спомагат за проследяване състоянието им и определяне на подходящи норми на хранене.
ИЗМЕРВАНЕ КОЛИЧЕСТВОТО НА МЛЯКОТО
Монтираната електронна идентификация в доилната може да бъде използвана за измерване индивидуалния млеконадой от всяка крава, като данните се запаметяват в електронно-изчислителната машина. Вариациите в индивидуалния млеконадой са много важен икономически показател и надежден показател за състоянието на животното.
За измерване количеството на млякото в системата “Кател КОД” се използва измерителен контейнер от неръждаема стомана или стъкло. В някои случаи като вариант може да се използва съществуващата система от стъклени контейнери, към която се монтира измерителната апаратура.
Контейнерът от неръждаема стомана е с плоска форма, така че да може да се монтира под рампата в доилната. Това разположение на контейнера има предимството, че дава възможност доенето да става при нисък вакуум.
При доене с нисък вакуум се осигурява по-голям резерв от разреждането.
Вакуумът не дразни виметата на кравите.
Млякото се запазва по-добре.
Нивото на млякото се измерва електронно чрез ултразвук и съдържанието на цистерната се отчита с точност до 1`% преди източването. Измерването е отделно за всеки стъклен съд или контейнер като положението на съда не влияе на резултатите от измерването. Млечната пяна се отчита от измервателния уред за всеки съд. Количеството мляко издоено от всяко животно се регистрира в паметта на електронно-изчислителната машина.
ИЗМЕРВАНЕ НА ТЕМПЕРАТУРАТА
Дългата тръба на млекопровода е снабдена с много чувствителен термометър. Най-високата температура на млякото издоено от всяка крава се отчита от измерителния прибор и запаметява в компютъра.
Тъй като всяка крава има различна телесна температура, която освен това варира от сутрин до вечер, усреднените стойности от сутрин до вечер се регистрират от компютъра за всяко животно последователно в продължение на определен брой дни. Автоматически се подава сигнал когато се установи отклонение от средните сутрешни и вечерни температури при някое от животните. Данните от температурата дават на животновъда още един показател за състоянието на кравата.
Предупреждението на компютъра, че има отклонение от нормалната температура /два по 0,5 или 10С/ би могло да значи, че кравата е болна или се развива възпаление - мастит.
По време на очаквания период на разгонване повишение от 0,30С или повече обикновено показва, че животното е готово, за да се предприеме осеменяването. Тъй като млеконадоят на кравата се определя от това тя да бъде стелна точно в определен период, знанието на започване на периода е от значителна важност, тъй като 85% от кравите показват повишение на телесната температура в този период. Температурните данни се проверяват от компютъра.
Във всяка станция на доилната са монтирани четири сигнални лампи с различен цвят, посредством които се предупреждава животновъда ако има съществени отклонения в телесната температура на кравата или отклонения от предишното количество мляко, издоено от животното. Въпросната крава веднага може да стане обект на специални грижи. Сигналното табло дава пет алармени сигнала автоматично, когато трябва да се изолира млякото на крава, третирана с пеницилинови инжекции. При смущение във функциите на системата, като например идентификация, млеконадой, температура и др. се получава автоматично предупредителен сигнал.
ПУЛТ ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ДОИЛНАТА
Монтираният в доилната специален пулт с клавишна система за информация дава възможност доячът да получи веднага точни данни за отклоненията в млеконадоя и температурата на дадена крава от паметта на компютъра, след като е получил предупреждение от сигналното табло. Доячът може да запамети специалната информация за дадената крава в електронно изчислителната машина, например в случаите при третиране с пеницилин, при което се изолира млякото й през следващите пет доенета. От пулта доячът регистрира кравата като я включва в специален списък.
Промените в електропроводимостта на млякото може да се измерят с електронна система. Измерените разлики сочат, че е променен броят на клетките, което може да се дължи на предклинично състояние на мастит. Приборът, които е предназначен за тази цел, се доставя допълнително. Независимо от това в компютъра на системата е предвидено място за евентуално свързване с този прибор.
Животът на кравата протича по строго определен модел като датата на отелването е началната точка. Когато датата на отелването, измерената температура и осеменяването са въведени регистрирано в компютъра, данните се дават автоматично за полагане на специални грижи. Те включват:
Очакваната дата на цикъла
Времето, когато ветеринарният лекар трябва да провери кравата за отелност
Кога кравата трябва да се изсуши
Кога започва подготовката за отелване
Дата за отелване на кравата
Тази автоматична предупредителна система е вградена в следящата система на компютъра.
Данните от календара на кравата, както и описаните по-горе данни, се въвеждат в централната система за управление или компютъра, които ги приема, систематизира и запаметява. Те се отнасят до:
консумация на концентриран фураж
консумация на мляко за телетата
най-висока регистрирана температура
данни за мастит и прираста
За всяка една от тези данни компютърът изчислява една стандартна норма за крава. Животновъдът се предупреждава автоматично за всяко отклонение от нормите на отделната крава или на цялото стадо.
За концентрирания фураж нормата не се изчислява от компютъра, а се въвежда от ръководителя на фирмата.
Индивидуалното поведение на отделното животно, отнесена към общата продуктивност представлява очевидно важна информация за животновъда, тъй като му дава сведения за насоките към подобряване или влошаване състоянието на отделните крави. Насоката за развитие на производителността също дава обратна връзка, която служи като еталон за оценка на ефективността на предишните мерки, които са взети.
РЪКОВОДСТВО ПРИ СПЕЦИАЛНИ СЛУЧАИ
Крави, чиито поведение е в рамките на дадените норми, които са установени не се нуждаят от специално внимание. С цел да се опрости работата на ръководството, ръководителят на фермата трябва да бъде информиран само за тези животни, които се отклоняват от нормата. Това са животните обект на специални грижи и внимание. За целта се изготвя специален списък съобразно с данните, дадени от компютъра на системата “Кател КОД”. Данните се отпечатват автоматически след доене сутрин в 9.00 часа и вечер след 21.00 часа.
Процент на неконсумирания фураж.
Отклонение на издоеното количество мляко от определените производствени норми.
Остатък фураж в контейнера.
Същевременно в обзора за състоянието на стадото, компютърът отпечатва и списък на животните, нуждаещи се от специални грижи, който включва:
Стадния номер на кравата.
Данни от календара на кравата.
Количествата неконсумиран фураж.
Отклонение на температурата над 0,3оС при цикъл и 1оС при болест.
Отклонение от нормата за млеконадой.
Седмичния обзор за състоянието на стадото се дава автоматически всяка събота в 9.00 часа и включва:
среден брой на лактационния период на млеконадойните крави
общ млеконадой от предишната седмица
процент на неконсумиран фураж
килограм мляко отнесено към килограм концентриран фураж.
Следните допълнителни данни могат да се получат от следящия компютър:
Баланс на кравата /отчет/
консумация на концентрат през лактационните дни
стандартна производителност на кравата
потенциална производителност на млякото
килограм мляко отнесено към килограм фураж.
Всички данни, отнасящи се до производителността на мляко са основани на формули и изчисления, отнесени до стандартната производителност на една крава и 12 часа интервал между доенето.
Тази програма е въведена и изпробвана от Института по механизация, труд и строителство /ИМАГ/ в гр. Вагенинкен - Холандия, както и Научно-изследователския институт по Млечна промишленост /ИВО/ в гр. Цейст - Холандия. Натрупаният опит и постигнатите резултати потвърждават надеждността и ефективността на данните, получени по този начин.
Електронно-изчислителната машина има капацитетни възможности за получаване на значително количество допълнителни данни.
ПРОГРАМА ЗА ПРОВЕРКА НА ПРАВИЛНОТО ФУНКЦИОНИРАНЕ НА ПРОГРАМАТА
За изпитание надеждността на получените данни, системата има специална програма за тестване, чрез което се проверява правилната идентификация на действие. Ако се появи съмнение за правилността на действие на кодиращата отговаряща система, или на дозаторите на фураж и датчиците за температурата, компютърът дава предупредителен сигнал за наличие на повреда.
Електронно-изчислителната машина може да се оборудва с касетна записваща система, която прави магнитен запис на цялата памет всеки два часа. По този начин паметта е свободна и взаимозаменяема при предаването на данни към терминала. При ремонт на компютъра запаметените данни не се загубват.
ТЕХНИЧЕСКИ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Мрежово захранване: 22/240 V или 115 V
Електронно изчислителната машина се доставя със стабилизиращ трансформатор за компенсиране промяната на напрежението в мрежата от - 30 + 10%.
Един електронен блок за 250 крави. Над 250 крави до 2200 глави всеки електронен блок е необходимо да се свърже с другите в единен интерфейс.
Всеки електронен блок се състои от:
стабилизиращ трансформатор
акумулаторна батерия, която може да поддържа паметта минимум 15 часа при спиране на напрежението от мрежата
печатни платки за захранването
печатни платки за паметта до 16 К
печатни платки за микропроцесора
печатни платки с 4 стандартни интерфейса
В зависимост от броя на периферните функции могат да се монтират до 7 универсални печатни платки за съответния интерфейс. Всяка платка има 4 универсални интерфейса, подкрепени с оптични двойки. Баристори и УАРТ - устройства за предаване и приемана - 20 метра линия при 1200 бода.
СИСТЕМА ЗА РАЗПРОСТРАНЕНИЕ
Кабели: Всички жични връзки се изпълняват с обикновен, неширмован телефонен кабел.
Системата за разпространение е монтирана в кутия с размери 40 х 20 х 8 и може да се разполага хоризонтално или вертикално. Стандартното разстояние за разпространяване е 20 см. Системата за разпознаване и запитване може да обслужва две съставки на фураж.
ПЕРСПЕКТИВНО РАЗВИТИЕ НА СИСТЕМАТА
Разширението на функциите на системата “Кател КОД” ще превърне следящата система в една обща система за управление, при което ще е необходимо да се използва електронна машина за управление или съответен терминал със следните възможности за програмиране:
Определяне на взаимната връзка между данните, запаметени в следящия компютър и представяне резултатите под формата на графика, таблица или печатно разпореждане.
Запаметяване на данни за отделните крави
Съставяне режими на хранене
Планиране използването на пасища, обработка на тора за наторяване, производство на фураж
Програми за осеменяване и селекция на бикове
Съставяне и изчисляване стойността на дажбите. Изчисление на необходимия фураж за всяка отделна крава. Определяне на необходимостта от допълнителен концентрат за всяка крава.
Следене на максималното количество фураж за всяко отделно животно
Календар на младите животни
Следене състоянието и планиране периодичния ремонт на машините и съоръженията работещи във фермата
Изчисление рентабилността на всяко животно, група, стадо
Счетоводно-финансова и данъчна дейност.
Поради доказаните добри качества на компютъра, фирмата ще развива връзката между следящата система и управляващия компютър, както ще създава и програмното обезпечение.
В условията на приложното говедовъдство, голямата концентрация на животни в кравекомплексите, води до нарушаване на връзката между обслужващия персонал /гледачи/ и животните в стадото, в резултат на което не могат да се използват пълноценно индивидуалните продуктивни качества на животните. Освен неправилното развитие на лактационния процес, липсата на технически средства за автоматизиране на технологичните процеси за индивидуално хранене, както и на другите технологични процеси, съпътстващи отглеждането на млечни крави, дава пряко отражение върху репродукцията на стадото, здравословното състояние, млечността и ефективната счетоводно-отчетна дейност в кравекомплексите.
С изграждането на “Подсистема за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж при свободно боксово отглеждане” се създава възможност всяко животно да получава необходимото му количество фураж, което е определено в зависимост от физиологичното му развитие, млеконадоя, теглото на животното и т. н., пълноценно да се усвоява от животните приетата храна, благодарение на равномерното й разпределение през деня, да се осъществява контрол на здравословното състояние да се елиминира влиянието на субективния фактор.
За постигане на тези цели е необходимо подсистемата да изпълнява следните задачи:
Подаване на всяко животно на индивидуално определено количество концентриран фураж.
Равномерно разпределение на приемането на концентриран фураж през деня.
Подсистемата за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж при свободно боксово отглеждане се явява елемент от системата за комплексна автоматизация на кравекомплекс.
С оглед на решаване на конкретни проблеми подсистемата може да работи и като самостоятелна система.
Функционална структура на подсистемата
Обособените в т.1.1 задачи определят следната функционална структура на подсистемата:
Създаване и поддържане на масив от данни за храненето на животните
Формиране на критерии за управлението на храненето
Взаимовръзката между отделните параметри от информационния масив и необходимостта от ежедневна актуализация на входните данни определят връзката на подсистемата за автоматично хранене и останалите подсистеми в системата за комплексна автоматизация на кравекомплекс.
На базата на икономико-математически методи дневната дажба на всяко отделно животно се изчислява от подсистемата за автоматично управление на кравекомплекс.
Същевременно информацията, натрупана в подсистемата за автоматично хранене се мултиплицира в системата за комплексна автоматизация на кравекомплекс.
На фиг. 1 е дадена схемата на подсистема за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж при свободно боксово отглеждане.
Подсистемата получава входяща информация от подсистемата за автоматично управление на кравекомплекс и от датчиците, които влизат в състава на подсистемата за автоматично хранене.
Тези данни се използват от програмите: “Програма за управление на храненето” и “Програма за формиране на масив от данни за изконсумирания фураж от животните”.
В резултат от изпълнението на тези програми се генерира масива “Изконсумиран фураж” и се формират сигналите за управление на животните.
За нормалното си функциониране подсистемата за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж при свободно боксово отглеждане трябва да получава информация за всички обслужващи животни, включваща:
код на кравата /на транспондера й/
индивидуална дневна дажба
Характерът на управлявания технологичен процес налага тези данни да се актуализират ежедневно.
Въвеждането на тази информация, която има нормативен характер се извършва автоматично от подсистемата за автоматично управление на кравекомплекс.
Информацията за състоянието на управлявания обект се получава автоматично от датчиците за контрол изпълнението на командите. Тя включва:
код на кравата /на транспондера й/
подадена порция концентриран фураж /да/не/
Изходящата информация е във вид на:
1.6.1.Управляващ сигнал, формиращ се от програмата за управление на храненето. Това е:
сигнал за отпускане на елементарна порция
Въздействието на сигнала е автоматично.
1.6.2.Информационни масиви.
Подсистемата генерира един изходящ масив, съдържащ данни за:
изконсумирано количество храна за деня
Информационна база на подсистемата
1.7.1.Описание и организация на информационната база на подсистемата.
Информационната база на подсистемата включва:
Масив RTN съдържа данни за индивидуалните дневни дажби за всички животни
Масив BASE - за временно съхранение на информацията
Масив FD - съдържа данни за консумацията на концентриран фураж от кравите
Масив CF - съдържа данни за изконсумирания от животните концентриран фураж за предишния ден.
В оперативната памет се съхранява само масива BASE в който са масивите RTN и FD от които се генерира масивът CF. При този начин на управление на базата от данни се постига най-икономично използване на оперативната памет.
След обработка на входните масиви RTN и FD се формира работния масив BASE. От него програмата СМСF генерира масива CF. Също от масива BASE програмата CF формира сигналите за управление на изпълнителните устройства в хранилките.
Входните масиви RTN и FD се въвеждат автоматично от подсистемата за управление на кравекомплекс и от датчиците за идентификация и контрол изпълняването на командите.
Изходния масив CF също се извежда автоматично.
1.7.2.Описание на информационните масиви
1.7.2.1. Входен масив “Индивидуални дажби” - RTN
Масивът съдържа данни за индивидуалните дневни дажби концентриран фураж за всички животни. Масивът се използва от елементите: “Формиране на критерии за управление на храненето” и “Създаване и поддържане на масив от данни за храненето на животните”.
При нормална работа на подсистемата данните от масива се актуализират ежедневно. Въведените стойности за индивидуалните дажби се запазват до момента, в който бъдат въведени нови стойности.
1.7.2.2. Входен масив “Хранене” - FD
Масивът съдържа данни за консумацията на концентриран фураж от кравите. Данните се въвеждат автоматично от датчиците за разпознаване на животните и за контрол изпълнението на командите.
1.7.2.3. Изходен масив “Изконсумиран фураж” - CF
Масивът съдържа данни за изконсумираният от животните за предния ден. Ползва се ежедневно от подсистемата за управление на кравекомплекс. Формира се въз основа на масив BASE.
1.7.2.4. Работен масив “Базови данни” - BASE
Масивът BASE се използва за временно съхраняване на информацията. Създава се въз основа на входните масиви. Използва се от всички елементи на подсистемата.
1.7.3. Описание на входните документи
При работата на подсистемата като елемент на системата за комплексна автоматизация на кравекомплекс не се използват входни документи, тъй като входните данни се въвеждат автоматично от подсистемата за управление на кравекомплекс.
При работа на подсистемата, като самостоятелна единица входните данни се въвеждат чрез клавиатурата на специализирания компютър.
Макет на входния документ “Дажби” има вида, показан на фиг.2
№ тр. - /номер на транспондер/ е функционален клавиш, след натискането на който се набира четирицифрения номер на транспондера на животното от цифровата клавиатура.
Д - /дажби/ е също функционален клавиш, след натискането на който се набира дажбата на животното код от цифровата клавиатура.
- /въвеждане/ е функционален клавиш за въвеждане на данните, набрани с клавиатурата.
- празно място /тъмно/ върху индикацията на цифровия дисплей, който се получава автоматично, тъй като дажбата концентриран фураж дневно за едно животно не превишава 99,9 кд.
1.7.4.Описание на изходните документи
При работата на подсистемата като елемент на системата за комплексна автоматизация не се издават изходни документи, тъй като изходните данни са във вид на масив, който се извлича от подсистемата за управление на кравекомплекс.
При самостоятелна работа на подсистемата се издава изходен документ, съдържащ данни за номера на животното, изконсумирания фураж, програмираното количество фураж.
1.8.Общо описание на програмното осигуряване
1.8.1.Стандартно програмно осигуряване. Техническите средства, от които е изградена подсистемата за автоматично хранене не позволяват ползването на стандартно програмно осигуряване.
1.8.2. Приложно програмно осигуряване. То е специализирано в съответствие с функциите, които подсистемата изпълнява и използваните технически средства и поради това няма възможност за приложение на съществуващи програмни продукти.
На фиг. 3 са дадени програмните продукти и използваните езици.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формиране на масив данни за изконсумиран фураж
|
|
|
|
|
1.8.3.Среда на функциониране на програмното осигуряване.
За функционирането на програмното осигуряване са необходими следните технически средства:
Програмируем микропроцесорен контролер /при самостоятелна работа на подсистемата той се замества от специализиран компютър/
Датчици за контрол изпълнението на командите
Печатащо устройство тип М80 /само за случай на самостоятелна работа на подсистемата/.
Характеристиките на техническите средства са описани подробно в Общо описание на техническото осигуряване.
1.9.ОБЩО ОПИСАНИЕ НА ТЕХНИЧЕСКОТО ОСИГУРЯВАНЕ.
1.9.1.Обосновка на избора на технически средства.
Условията на работа на подсистемата налагат специфични изисквания към техническите средства.
висока експлоатационна надеждност
непрекъснат режим на работа
запазване на текущата информация при отпадане на мрежовото захранване.
Това елиминира възможността за използване на стандартни технически средства и налага използването на специализирани технически средства.
1.9.2.Описание на основната конфигурация.
Някои от условията /изискването за автономност на подсистемата и същевременно възможността за съвместна работа с останалите подсистеми за цялостно управление на кравекомплекс/ вариантността в състава и функциите на техническите средства на подсистемата за автоматично хранене.
В случая на ползване на подсистемата за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж при свободно боксово отглеждане в състава на цялостната система за управление на кравекомплекс, тя включва следните технически средства:
Програмируем микропроцесорен контролер
Комутаторни блокове - 2 броя
п броя автоматизирани хранилки
п броя датчика за контрол изпълнение на командите
N бря датчика за идентификация на животните /тези датчици са общи за всички подсистеми/
Тук N = броя на обслужваните животни " 500, а п = броя на станциите за хранене и п " N
Благодарение на модулната организация на подсистемата за автоматично хранене, тя може да бъде разширена за животновъден комплекс с повече от 500 животни.
При автономен режим на работа на подсистемата за автоматично хранене в състава й влизат:
п - на брой автоматизирани хранилки
п - на брой датчици за контрол изпълнението на командите
датчици за идентификация на животните.
1.9.2.2.Основни характеристики.
1.9.2.2.1.Програмируем микропроцесорен контролер.
максимален обем оперативна памет - 8К байта
обем микропрограмна памет - 4К байта
скорост на предаване на информацията - 960 бод/сек
канал за връзка с персонален компютър - 960 бод/сек
резервиране на оперативната памет при отпадане на мрежовото електрозахранване - да.
1.9.2.2.2. Комутаторен блок.
брой на обслужваните места за идентификация на животните - 10
брой на управляваните автоматизирани хранилки
1.9.2.2.3. Датчик за контрол изпълнението на командите.
ниво на изходния сигнал - ТТЛ.
1.9.2.2.4. Датчик за разпознаване на животните - транспондер.
захранване на датчика от външно електромагнитно поле
брой на разпознаваните животни - 2047
вид на информационния сигнал - последователен цифров код.
1.9.2.2.5. Специализиран компютър.
максимален обем на оперативната памет - 16К байта
микропрограмна памет - 8К байта
канал за междупроцесорна връзка - да
резервиране на оперативната памет при отпадане на мрежовото захранване - да
наличие на интерфейс за връзка с печатащото устройство и функционалната клавиатура - да
наличие на цифрова индикация - да.
1.9.2.3. Схема на разположение и свързване на техническите средства.
1.9.2.3.1. Структурни схеми
1.9.2.3.2. Топологически схеми
Разположението на техническите средства и на информационните и захранващите магистрали на подсистемата за автоматично хранене се съобразява с конкретното проектно решение на производствените помещения във фермата.
1.10. Определяне на икономическата ефективност.
1.10.1. Експлоатационни разходи.
Експлоатационните разходи на подсистемата за автоматично управление на храненето с концентриран фураж представлява част от разходите за поддържане на цялостната система за автоматизация на кравекомплекс. В условията на реална експлоатация тези разходи се извършват в следните три основни направления:
1.10.1.1. Трудови разходи.
Това са разходите свързани с издръжката на персонала по поддържане техническата изправност на съоръженията /механици/.
Предвидената възможност за автономно използване като самостоятелна система на “Подсистема за управление на храненето с концентриран фураж” не изисква увеличаване на щата в кравекомплекса, тъй като въвеждането на данни за управление на технологичния процес “хранене” се осъществява от зоотехника на фермата.
Работейки като подсистема в състава на цялостната система за комплексна автоматизация на кравекомплекс, актуализираната за работата й информация се получава в режим на обмен от подсистемата за управление на кравекомплекс автоматично.
1.10.1.2. Енергийни разходи.
Енергийните разходи се определят от енергийните потребности на дозираните апарати на автоматизираните хранилки, чрез които се дават порциите концентриран фураж на всяко животно. При 500 животни в един кравекомплекс, нормативите за свободно боксово отглеждане и храненето на автоматизирани хранилки налагат на една хранилка да се хранят средно по 25 животни. Следователно броят на автоматизираните хранилки е 20. При средна млечност 5000 литра мляко от крава и 305 дни лактация, средният дневен млеконадой е 16 литра. При норматив 0,33 кг. концентриран фураж на литър мляко, това е средно 6 килограма концентриран фураж на животно дневно. При използващия дозиращ апарат това количество ще се подаде за 20 оборота на двигателя, при консумирана мощност от един апарат 100 W. Концентрирания фураж за едно животно ще се подава за около 6 минути работа на дозиращите апарати за едно денонощие, разпределено на порции в различни интервали от времето. Или общата консумирана мощност при хранене за 1 ден възлиза на еmin Х 500 животни Х 100 W = 6 КWh.
За останалата електроника се предвижда около 4 КWh или общо не повече от 10 КWh електроенергия.
1.10.1.3. Материални разходи.
Материалните разходи са свързани с амортизационни отчисления и разходи за ремонт на техническите средства. При срок на експлоатация 6 години, следните амортизационни отчисления възлизат на 4000 лева. При допустима подмяна на 5% от съоръженията, годишните разходи ще бъдат около 1200 лева.
Годишните разходи, свързани с експлоатацията на подсистемата са обобщени в таблицата по-долу.
|
|
|
|
12 човекомесеца х 200 лв.
|
|
|
|
|
|
Амортизационни отч. ремонт
|
|
|
|
|
С внедряването на “Подсистема за автоматично хранене с концентриран фураж” се очаква реализиране на ефект в следните направления:
икономия на концентриран фураж
елиминиране на случаите на прехранване
управление на процеса на пресушаване
отстраняване на субективния фактор при храненето, даващ отражение върху производителността
увеличаване на маслеността на млякото, чрез въвеждане на многократно подаване на порциите концентриран фураж, разпределени през интервали в денонощието.
Тези направления определят икономия на концентриран фураж 8 до 10 %, и увеличаване на общата масленост с 0,4 % /от 3,6% - при двукратно раздаване на концентриран фураж, на 4,04 при равномерно подаване на индивидуална дневна дажба на порции през цялото денонощие/, което се явява условие за реализиране на допълнителна млечна продуктивност с повишени качествени показатели.
1.11. Общо описание на организационната структура.
Подсистемата за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж се явява като ново звено в управлението на технологичния процес и определя в някаква степен по-различна организационна структура на осъществяване храненето с концентриран фураж, тъй като в случая това хранене е строго регламентирано по количество и време за всяко животно, и се извършва автоматично.
За нормалното функциониране на подсистемата за автоматично хранене с концентриран фураж са ангажирани следните длъжностни лица:
|
|
Необходими специалисти /работи/
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зоотехника е длъжностно лице, което осигурява необходимите зоопредписания за храненето, количествения и качествен състав на фуража и контролира изпълнението на профилактичната и сервизна дейност, както и състоянието на необходимите и налични фуражи.
С профилактиката и поддържането на цялата система за комплексна автоматизация на кравекомплекса, неразделна част от която е разглежданата подсистема за автоматично хранене, трябва да се ангажира специалист със средно специално или висше образование. Неговата длъжност се регламентира с график за профилактиката на инсталацията, отразяващ честотата и вида на дейностите.
|
|
|
Проверка на диагностичните съобщения от системата или подсистемата за хранене
|
При наличие на авария след нейното отстраняване да се проверява правилното функциониране на системата
|
|
Проверка на действието на подсистемата
|
С транспондер последователно се обхождат всички хранилки и се проверява идентифицирането и подаването на храна
|
|
Почистване на дозиращите апарати
|
Огред, разглобяване /ако се налага/ и почистване
|
|
Наименование и идентификация на задачата
“Формиране на критерии за управление на хранилките”
Цел, предназначение и обхват на задачата
Задачата “Формиране на критерии за управление на хранилките” генерира сигнал за управление на изпълнителните механизми в хранилките, с което се осъществява автоматичното раздаване на индивидуалните дневни дажби на животните.
Задачата е елемент от подсистемата за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж.
Функционална структура и схема на задачата.
Задачата получава входяща информация от подсистемата за управление на кравекомплекс /масив индивидуални дажби/ и от датчиците за идентификация на животните.
Въз основа на тези данни програмата за формиране на сигналите за управление на хранилките изработва управляващите сигнали, които въздействат върху изпълнителните механизми.
2.1.4. Вход и изход на задачата.
Изход на задачата се явяват управляващите сигнали - за подаване на елементарни порции концентриран фураж.
Въздействието на сигналите е автоматично /без намесата на оператор/.
Вход на задачата се явяват масивите RTN и FD.
Масивът RTN се получава автоматично от подсистемата за управление на кравекомплекс по канал за връзка. Форматът на данните е 11 байта: 1 стартов бит, 8 информационни бита, 1 бит за проверка по четност, 1 стопов бит.
Масива FD се получава автоматично от датчиците. От него задачата ползва данните за кода на кравите.
Информационна база на задачата
Информационната база на задачата включва:
Действия при нарушаване нормалното функциониране на задачата.
Автоматичният обмен на информация, който задачата ползва, елиминира възможността от неправилно функциониране на задачата, поради грешно въведена информация, вследствие на грешка на оператора или намеса на външни лица.
За гарантиране на достоверността на входящата информация са приети следните мерки:
контрол по четност - използва се при обмен на информация с подсистемата за управление на кравекомплекс
трикратно предаване на данните и сравняване на стойностите - прилага се при четене на кода на кравата. Приетата стойност се счита за вярна само, когато при три последователни прочитания на кода се получават еднакви стойности. Това усложняване се налага от специфичната безжична връзка между датчика за идентификация и комутатора.
При евентуално разрушение на информационната база, поради някакви външни причини, които обаче не водят до отказ на техническите средства, нормалната работа на задачата се възстановяват чрез актуализация на входните данни.
При нарушаване нормалното функциониране на задачата, поради пълен или частичен отказ на техническите средства се извършват следните действия:
отремонтиране на останалите технически средства или подмяната им с други
включване на подсистемата
актуализация на входните данни.
2.1.7.Погрешно осигуряване.
Както беше посочено, използваните технически средства и спецификата на управленския процес не позволяват използването на базово програмно осигуряване и съществуващи програмни продукти.
Задачата използва програмите:
2.1.8. Техническо осигуряване.
За нормалното функциониране на задачата са необходими следните технически средства.
2.1.8.1. Програмируен микропроцесорен контролер със следните параметри:
канал за междупроцесорна връзка - да
резервиране на захранването на оперативната памет - да
канал за връзка по сериен интерфейс RS 232 - да.
2.1.8.3. Датчици за идентификация на животните
максимален брой на разпознаваните животни - 2047
захранване - външно индуктивно
вид на сигнала - последователен цифров код.
При работа на подсистемата за автоматично хранене като самостоятелна единица в състава на техническите средства използвани от задачата “Формиране на критерии за управление на хранилките” се включва специализиран компютър на мястото на програмния микропроцесорен контролер. Изискванията към специализирания компютър са:
възможност за диалогов режим с оператора - да
минимален обем на оперативната памет - 8К
микропрограмна памет - 4К
резервиране на оперативната памет при отпадане на мрежовото захранване - да
наличие на цифрова индикация - да.
2.1.9. Разходи и ефективност.
Задачата “Формиране критерии за управление на хранилките има смисъл само като елемент на подсистемата “Автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж”, поради което разработването на раздела “Разходи и ефективност” е нецелесъобразно.
2.2.1 Наименование и идентификация на задачата.
“Създаване и поддържане на масив за храненето на животните”
2.2.2. Цел предназначение и обхват на задачата.
Задачата “Създаване и поддържане на масив за храненето на животните” формира масив, съдържа данни за използвания фураж от всяко животно и предава този масив към подсистемата за управление на кравекомплекс по канал за сериен интерфейс. С реализирането на задачата се осъществява контрол върху индивидуалната и общата консумация на фураж.
Задачата се явява елемент на подсистемата за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж.
2.2.3. Функционална структура и схема на задачата.
Задачата получава входната си информация от датчиците за идентификация на животни и датчиците за контрол изпълнението на командите.
На базата на тези данни се изчислява количеството изконсумиран фураж от всяко животно и се формира масивът съдържащ записи за всички животни.
2.2.4. Вход и изходи на задачата.
Вход на задачата е масивът CF, който се използва ежедневно от подсистемата за управление на кравекомплекс. Масивът CF се извлича автоматично.
При работа на подсистемата за автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж като самостоятелна единица изход на задачата се явява табулограмата, в която са поместени данните от масива CF.
Вход на задачата са данните от датчиците за идентификация и данните от датчиците за контрол изпълнението на командите, записани в масива CF. Данните от тези датчици се приемат автоматично.
2.2.5. Информационна база на задачата.
Информационната база на задачата включва:
2.2.6. Действия при нарушаване нормалното функциониране на задачата.
Възможността за неправилно функциониране на задачата, поради грешно въведена информация или намеса на външни лица, до голяма степен е елиминирана от автоматичния обмен на информация и приетите мерки за гарантиране достоверността на входящата информация.
Трикратно предаване на данните и сравняване на стойностите. Този метод се прилага при четене кода на кравата. Приетата стойност се счита за вярна, само когато при три последователни прочитания на кода се получат еднакви стойности.
При евентуално разрушаване на информационната база, поради външни причини, които обаче не водят до отказ на използваните технически средства, нормалната работа на задачата се възстановява чрез нова актуализация на входните данни.
При нарушаване нормалното функциониране на задачата, поради пълен или частичен отказ на техническите средства, се извършват следните дейности:
отремонтиране на отказалите технически средства или подмяната им с други
включване на подсистемата за автоматично хранене
актуализация на входните данни.
2.2.7. Програмно осигуряване.
Задачата не използва базово програмно осигуряване, също и съществуващи приложни програмни продукти. Използват се разработените за решаване на задачата програми:
2.2.3. Техническо осигуряване.
За да се гарантира нормалното функциониране са необходими следните технически средства:
2.2.3.1. Програмируем микропроцесорен контролер.
микропрограмна памет - 4К
резервиране на захранването на оперативната памет - да
канал за връзка по сериен интерфейс - да.
брой на обслужваните места за идентификация - 10
брой на управляваните автоматизирани хранилки - 10
2.2.3.3. Датчици за идентификация на животните.
максимален брой разпознавани животни - 2047
захранване - външно, индуктивно
вид на сигнала - последователен цифров код.
2.2.3.4. Датчици за контрол изпълнението на командите.
Потенциален сигнал с ТТЛ ниво.
При работа на подсистемата за автоматично хранене като самостоятелна единица към техническите средства се включва специализиран компютър /на мястото на програмируемия контролер/ и печатащо устройство.
2.2.3.5. Специализиран компютър.
възможност за диалогов режим с оператора - да
минимален обем оперативна памет - 8К
микропрограмна памет - да
резервиране на оперативната памет при отпадане на мрежовото захранване - да
наличие на цифрова индикация - да
канал за междупроцесорна връзка - да
2.2.3.6. Печатащо устройство
паралелен интерфейс CENTRONIX
2.2.9. Разходи и ефективност.
Задачата “Създаване и поддържане на масив за хранене на животните” има смисъл само като елемент от подсистемата “Автоматично хранене на млечни крави с концентриран фураж”, поради което разработването на раздела “Разходи и ефективност” не е целесъобразно.
Програма за формиране на масив от данни за изконсумирания фураж от животните
Данни за състоянието на управлявания обект
Програма за управление на храненето
Масив “Изконсумиран фураж”
От подсистема за автоматично управление на кравекомлекс Управляващи сигнали Към подсистемата за автоматично управление на кравекомлекс
|
