用于监测挤奶设施中的操作压力的系统和计算机实施方法、计算机程序和非易失性数据载体与流程

1.本发明通常涉及动物的自动挤奶。特别地，本发明涉及一种用于监测挤奶设施中的至少一个操作压力的系统以及一种对应计算机实施方法。本发明还涉及一种实施所提出的方法的计算机程序以及一种存储所述计算机程序的非易失性数据载体。


背景技术：

2.如今的自动挤奶设备是非常复杂的设施，其规模逐渐变大并且越来越多地涉及对各种功能和状态的远程监测。以下是此类测试和监测解决方案的几个实例。
3.us2009/0177418描述了挤奶机的动态/湿式测试，即在从至少一个动物提取乳汁期间。测试设备包含多个传感器，所述传感器适用于记录挤奶机的至少一个流体导管中的相应测试点处的真空压力。测试设备的分析单元确定在至少两个测试点中记录的真空压力之间的至少一个压力差，所述至少两个测试点相对于穿过至少一个组件的流体流而定位在挤奶机中的至少一个组件的相应侧上，以在此组件上方建立真空降。所述单元将真空降与阈值进行比较以确定是否满足测试条件。对于不满足条件的任何组件都会生成通知。因此，举例来说，可执行适当的校正动作。
4.us 2011/0308627展示了一种用于管理连接到网络的农业装置的系统和方法。此处，收集与农业装置有关的操作数据，并且将关于所收集的操作数据的访问权授予连接到网络的实体。响应于访问权而从所述实体接收数据，并且基于所收集的操作数据和来自所述实体的数据而管理农业装置。所述方法可被实施用于管理多个农业装置，并且可在计算机可读介质中实施。在一个实施例中，操作数据涉及临床乳腺炎检测。
5.尽管上述解决方案可提供有用的手段来监测挤奶设施，但它们并不能满足所有监控需求。举例来说，已经发现，如果在挤奶程序的峰值流量阶段将真空压力升高到所谓的升压水平，那么乳汁提取可变得更加有效且对动物友好。然而，极其重要的是，不要过度地或在挤奶程序的不当阶段中施加升压水平真空压力。因此，有必要充分监测挤奶设施的不同水平的真空压力，尤其是在人为干预相对较低的大型设施中。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是提供一种用于挤奶设施中的压力监测的可靠解决方案。
7.根据本发明的一个方面，所述目的通过一种用于监测挤奶设施中的至少一个操作压力的系统来实现。所述系统包含压力传感器和处理节点。所述压力传感器被配置成测量所述挤奶设施的组件中的压力水平的值，所述压力水平指示所述至少一个操作压力。
8.此处，术语“操作压力”被理解为表示由所述系统例如递送到特定挤奶点的压力。
9.所述处理节点例如经由无线链路以通信方式连接到所述压力传感器，并且被配置成生成表示所述压力水平的一系列测量值的监测数据。所述监测数据含有表示相应时间戳的时间指示符，所述相应时间戳指示所述压力水平的值被测量时的时间点。所述时间指示
符充当触发警报的基础，例如与指示在由所述时间戳指示的所述时间点测量到过多压力水平的时间戳有关。
10.此系统是有利的，因为确保可在整个挤奶程序中维持适当的真空压力水平。因此，可有效地提取乳汁，同时保持较低的动物受伤风险。
11.根据本发明的此方面的一个实施例，所述处理节点被配置成基于所述时间指示符而触发至少一个本地警报。如果所述时间戳中的一者指示所述压力水平的值在由所述时间戳指示的所述时间点被测量为超出可接受范围，那么触发这些本地警报中的至少一者。因此，可始终非常精确地监测所述压力水平。
12.根据本发明的此方面的另一实施例，所述系统进一步包含中心节点。所述处理节点被配置成将所述监测数据转发到所述中心节点，并且所述中心节点被配置成基于所述时间指示符而触发至少一个中心警报。与上文类似，如果所述时间戳中的一者指示所述压力水平的值在由所述时间戳指示的所述时间点被测量为超出可接受范围的值，那么触发所述至少一个中心警报中的至少一者。
13.根据本发明的此方面的又一实施例，所述系统包含以通信方式连接到所述中心节点的存储资源。所述存储资源被配置成存储所述监测数据以及关于已经生成的所述至少一个中心警报中的任一者的信息。因此，操作员可获得关于所述挤奶设施中的历史压力变化的了解。所述操作员还可容易地确定所述操作压力在水平、计时和/或总持续时间方面是否已偏离了可接受范围。
14.根据本发明的此方面的再一实施例，所述处理节点被配置成响应于指示待由所述挤奶设施实行的挤奶工作阶段的开始的开始信号而起始将所述监测数据转发到所述中心节点。优选地，所述处理节点被配置成继续将所述监测数据转发到所述中心节点，直到接收到中止信号为止，所述中止信号指示所述挤奶工作阶段的结束。因此，所述中心节点仅仅接收已经在所述挤奶设施用于乳汁提取时产生的监测数据，而例如排除在清洁期间记录的压力水平。
15.根据本发明的此方面的另一实施例，所述中心节点被配置成在所述监测数据指示已经过度施加操作压力的情况下触发所述中心警报中的至少一者。换句话说，如果在挤奶时间的高压部分的总延长期间已经施加了所述至少一个操作压力中的一者，那么可触发所述中心警报，其中所述高压部分超过阈值测量，比如所述挤奶工作阶段的预定百分比。这提供了监督以可接受方式施加至少一个操作压力的手段。
16.根据本发明的此方面的其它实施例，所述压力传感器布置在所述组件的干燥空间或液体容纳空间中。在前一种情况下，所述干燥空间与至少一个导管直接流体连接，在所述至少一个导管中存在至少一个操作压力。因此，可在不同水平下准确地监测所述至少一个操作压力。在后一种情况下，所述液体容纳空间与所述至少一个导管间接流体连接，在所述至少一个导管中存在所述至少一个操作压力。这使得获得所述操作压力会稍微复杂一些，但在可监测所述压力传感器的位置方面提供了高度灵活性。
17.在所述压力传感器布置在所述组件的所述液体容纳空间中的情况下，所述组件可为乳汁导管、挤奶装置的爪、乳杯、截止阀或挤奶设施的任何其它合适组件。
18.根据本发明的此方面的又一实施例，所述压力传感器被配置成以第一频率测量所述压力水平的所述值。所述压力传感器进一步被配置成以低于所述第一频率的第二频率将
反映所述压力水平的所述测量值的代表性数据传输到所述处理节点。因此，可在不使所述中心节点或其连接过载的情况下获取高质量数据。
19.优选地，所述代表性数据含有：自前一次传输以来的所述压力水平的所述测量值的滚动平均值、最大值和/或最小值。
20.根据本发明的另一方面，所述目的通过一种监测挤奶设施中的至少一个操作压力的计算机实施方法来实现。所述方法涉及从压力传感器接收所述挤奶设施的组件中的压力水平的测量值。所述压力水平指示待监测的所述至少一个操作压力。处理所述压力水平的所述测量值以生成表示所述压力水平的一系列测量值的监测数据。所述监测数据含有表示相应时间戳的时间指示符，所述相应时间戳指示所述压力水平的值被测量时的时间点。所述时间指示符又充当触发至少一个警报的基础。本方法及其优选实施例的优点从以上参考系统的讨论中显而易见。
21.根据本发明的另一方面，所述目的通过一种可加载到以通信方式连接到处理单元的非易失性数据载体中的计算机程序来实现。计算机程序包含用于当在处理单元上运行程序时执行上述方法的软件。
22.根据本发明的另一方面，所述目的通过一种含有上述计算机程序的非易失性数据载体来实现。
23.本发明的其它优点、有益特征和应用将从以下描述和从属权利要求中显而易见。
附图说明
24.现将借助于作为实例而公开的优选实施例且参考附图来更仔细地解释本发明。
25.图1展示了根据本发明的第一实施例的系统的框图；
26.图2展示了根据图1的实施例的示出测量压力水平在动物挤奶期间可如何随时间变化的曲线图；
27.图3展示了根据本发明的第二实施例的系统的框图；
28.图4展示了根据图3的实施例的示出测量压力水平在动物挤奶期间可如何随时间变化的曲线图；
29.图5示意性地表示根据本发明的一个实施例的处理节点；以及
30.图6借助于流程图示出根据本发明的一般方法。
具体实施方式
31.在图1中，看到一种用于监测分别存在于挤奶设施的第一导管151、第二导管152和第三导管153中的操作压力p
1op
、p
2op
和p
3op
的系统。阀161、162和163将导管151、152和153中的每一者连接到公共控制阀160，操作压力p
1op
、p
2op
和p
3op
中的任一者经由所述公共控制阀而被施加到挤奶设施的组件110，例如用于控制挤奶点处的乳汁提取的截止阀。
32.替代地，可基于由压力调节器160b调节到相应水平p
1op
、p
2op
和p
3op
并如虚线所展示被递送到组件110的基本压力p而产生操作压力p
1op
、p
2op
和p
3op
中的每一者。自然地，此设计也可用于对递送到组件110的压力水平p
dyn
的动态调整，即递送任何其它固定压力水平或变化压力，例如响应于一个或多个测量参数而调整所述压力。
33.压力传感器115布置在组件110中，所述压力传感器115被配置成测量组件110中的
压力水平p
md
的值。取决于经由公共控制阀160或压力调节器160b施加的操作压力，压力水平p
md
指示至少一个操作压力p
1op
、p
2op
和/或p
3op
。此处，压力传感器115布置在组件110的干燥空间111中，所述干燥空间111经由隔膜112连接到潮湿空间，即组件110的液体容纳空间113，以便经由连接到动物的导管m实行乳汁提取。干燥空间111与导管151、152和153直接流体连接，在所述导管中分别存在操作压力p
1op
、p
2op
、p
3op
。
34.处理节点125例如经由基于无线电或光学技术的无线连接或由电缆或光纤实施的有线连接而以通信方式连接120到压力传感器115。处理节点125被配置成生成表示压力水平p
md
的一系列测量值的监测数据p
md
(ts)。监测数据p
md
(ts)包含表示相应时间戳的时间指示符ts，所述相应时间戳指示压力水平p
md
的值被测量时的时间点。包含时间指示符ts以充当触发至少一个警报的基础，如下文将解释。
35.在挤奶程序期间，现代挤奶机通常会施加随时间变化的真空压力水平，以便匹配来自动物乳房的乳汁流量的变化。举例来说，为了激发乳汁流动，可应用所谓的刺激真空。此后不久，预期已经产生相当大的乳汁流量，且因此应用标准挤奶真空水平。类似地，当乳汁流量随着挤奶程序接近尾声而减少时，通常优选的是减小真空压力，即，将负压调整到更接近大气压的水平，以免有伤害动物乳头的风险。
36.本技术人已发现，如果引入又一真空水平，即所谓的升压真空，那么乳汁提取可变得甚至更加有效，其中负压相对于标准挤奶真空水平而进一步增加，即增加到甚至更低于大气压的水平。因此，除了在不挤奶时施加在乳头上的大气压水平以外，还施加总共三个不同的真空水平。举例来说，可施加第一操作压力p
1op
，即所谓的刺激真空，以激发挤奶。然后，可施加第二操作压力p
2op
，即所谓的标准真空，以匹配随后增加的乳汁流量。此后，在最高流量期间，施加升压真空。与上文类似，在挤奶程序接近尾声时，所施加的负压优选地逐渐减少，例如在与程序开始时施加的水平相对应的三个步骤中。
37.如上文所提及，操作压力p
1op
、p
2op
和p
3op
可分别来源于与导管151、152和153的分开流体连接，或者基于由压力调节器160b调节到所述水平p
1op
、p
2op
和p
3op
的公共基本压力p而产生。
38.当像这样改变真空压力时，重要的是相对于动物的乳汁流量曲线而充分地定时变化，即真空压力水平遵循从乳头流出的不同数量的乳汁。如果使用升压真空，那么此类监测尤其重要。
39.图2展示了示出测量压力水平p
md
在经由图1的挤奶设施实行的挤奶程序期间可如何随时间t变化的曲线图。此处，应注意，测量压力水平p
md
表示真空压力，即亚大气压，其中零表示大气压水平，并且较大真空量值的压力水平p
md
是由比较小真空量值的压力水平p
md
大的正值表示。换句话说，p
md
轴表示与大气压水平的负压偏差。虚线表示对应于测量压力水平p
md
的随时间t而变的经估计乳汁流量f。
40.在图2中，第一参考水平p
1d
表示构成刺激真空的测量压力水平p
md
，其由第一导管151中的第一操作压力p
1op
提供；第二参考水平p
2d
表示构成标准真空的测量压力水平p
md
，其由第二导管152中的第二操作压力p
2op
提供；并且第三参考水平p
3d
表示构成升压真空的测量压力水平p
md
，其由第三导管153中的第三操作压力p
3op
提供。根据本发明的实施例，大气压水平优选地定义为低于4kpa的任何压力；第一参考水平p
1d
通常为约34kpa，并且优选地在20与50kpa之间，然而至少比第二参考水平p
2d
低3kpa；第二参考水平p
2d
通常为约43kpa，并且优
选地在20与50kpa之间，然而至少比第三参考水平p
3d
低2kpa；并且第三参考水平p
3d
通常为约49kpa，并且优选地在40与55kpa之间。
41.在参考水平p
1d
、p
2d
和p
3d
中的每一者之上和之下的相应上部和下部阈值p
1dl
、p
1dh
；p
2dl
、p
2dh
；以及p
3dl
、p
3dh
分别定义间隔，超出所述间隔，处理节点125将会触发警报。特别地，根据本发明的一个实施例，时间指示符形成触发如下至少一个警报的基础。处理节点125被配置成在时间戳指示压力水平p
md
的值被测量为超出如通过由所讨论的时间戳指示的上部和下部阈值p
1dl
、p
1dh
；p
2dl
、p
2dh
以及p
3dl
、p
3dh
定义的可接受范围的值的情况下基于时间指示符而触发本地警报a
l
。
42.举例来说，挤奶程序可规定为通过施加第一操作压力p
op1
持续比如30秒的第一时间段来开始。然后，应施加第二操作压力p
op2
持续第二时间段，比如25秒。此后，施加第三操作压力p
op3
直到满足例如与乳汁流量有关的结束标准为止。响应于满足结束标准，压力以类似于在程序开始时压力升高的方式逐步减少。假设，当测量压力水平p
md
指示压力从大气水平增加到表示在标称情境中提供刺激真空的第一操作压力p
op1
的第一参考水平p
1d
时，处理节点125生成含有第一时间戳t1的监测数据，当测量压力水平p
md
指示压力从第一操作压力p
op1
增加到提供标准真空的第二操作压力p
op2
时，处理节点125应生成含有第二时间戳t2的监测数据，其中第二时间戳t2表示比由第一时间戳t1表示的时间点晚大约一秒的时间点。在标称情境中，当测量压力水平p
md
指示压力从第二操作压力p
op2
增加到提供升压真空的第三操作压力p
op3
时，处理节点125应进一步生成含有第三时间戳t3的监测数据，其中第三时间戳t3表示比由第二时间戳t2表示的时间点晚大约一秒的时间点。
43.为了监测以上压力变化的时序，处理节点125可如下执行时间检查。如果在由第一时间戳t1指示的时间点之后，比如晚两秒的时间点t
1a
，测量压力水平p
md
不在用于第二参考水平p
2d
的可接受压力范围p
2dl
至p
2dh
内，那么处理节点125被配置成触发例如呈本地警报a
l
形式的第一警报a1。类似地，如果在由第二时间戳t2指示的时间点之后，比如晚三秒的时间点t
2a
，测量压力水平p
md
不在用于第三参考水平p
3d
的可接受压力范围p
3dl
至p
3dh
内，那么处理节点125被配置成触发例如呈本地警报a
l
形式的第二警报a2。
44.根据本发明的一个实施例，所述系统还包含中心节点140。处理节点125进一步被配置成将监测数据p
md
(ts)转发到中心节点140。类似于处理节点125，中心节点140被配置成触发警报。具体地说，中心节点140被配置成基于时间指示符ts而触发至少一个中心警报ac。如果时间戳t1、t2、t
2a
、t3、t
3a
、t4、t5或t6中的一者指示压力水平p
md
的值在由所讨论的时间戳指示的时间点被测量为超出可接受范围的值，那么触发至少一个中心警报ac中的至少一者。举例来说，如果在由第一时间戳t1指示的时间点之后的时间点t
1a
，测量压力水平p
md
不在用于第二参考水平p
2d
的可接受压力范围p
2dl
至p
2dh
内，那么中心节点140被配置成触发例如呈中心警报a
l
形式的第一警报a1。此外，如果在由第二时间戳t2指示的时间点之后的时间点t
2a
，测量压力水平p
md
不在用于第三参考水平p
3d
的可接受压力范围p
3dl
至p
3dh
内，那么中心节点被配置成触发例如呈中心警报ac形式的第二警报a2。
45.优选地，存储资源145，例如数字存储器单元，以通信方式连接到中心节点140。存储资源145被配置成存储监测数据p
md
(ts)以及已经生成的任何中心警报ac。因此，服务人员和/或农场主可获取描述操作压力在挤奶设施中的历史挤奶工作阶段期间如何波动的日志数据。因此，可做出关于何时应采取服务和维修措施的决定。
46.根据本发明的一个实施例，压力传感器115被配置成以比如100hz或至少在10至1000hz范围内的第一频率测量压力水平p
md
的值，并且以低于第一频率的比如1hz或至少在0,001至10hz范围内的第二频率将反映压力水平p
md
的测量值的代表性数据传输到处理节点125。代表性数据在此可含有：自前一次传输以来的压力水平p
md
的测量值的滚动平均值；自前一次传输以来的压力水平p
md
的测量值的最大值；和/或自前一次传输以来的压力水平p
md
的测量值的最小值。前一次传输优选地为代表性数据的最近先前传输。然而，根据本发明，还可设想所传输数据中的各种重叠，这意味着上述先前传输是倒数第二个或者甚至更早的传输。
47.根据本发明的一个实施例，处理节点125被配置成响应于指示待由挤奶设施实行的挤奶工作阶段的开始的开始信号s而起始将监测数据p
md
(ts)转发到中心节点140。开始信号s又可由用于挤奶设施的清洁单元产生，例如指示挤奶工作阶段已经开始或清洁程序已经完成的信号。替代地，开始信号s可来源于挤奶系统中指示挤奶工作阶段已经开始的任何其它装置或功能。举例来说，挤奶点控制器可针对每一挤奶集群而个别地生成开始信号s。在此情况下，由挤奶集群的移动引起的加速度计输出可形成开始信号s的基础。作为又一替代方案，操作员可通过手动激活挤奶工作阶段来产生开始信号s。
48.处理节点125进一步优选地被配置成继续将监测数据p
md
(ts)转发到中心节点140，直到接收到中止信号e为止，所述中止信号e指示挤奶工作阶段的结束。因此，可确保中心节点140仅仅接收在挤奶工作阶段期间生成的监测数据p
md
(ts)。举例来说，可从触发警报的基础排除在清洁期间收集的任何监测数据。
49.根据本发明的一个实施例，中心节点140被配置成在监测数据p
md
(ts)指示在挤奶时间的高压部分的总延长期间已经施加了操作压力p
1op
、p
2op
和/或p
3op
中的一个或多个的情况下触发至少一个中心警报ac中的至少一者，所述高压部分超过阈值测量。举例来说，中心节点140可被配置成在压力水平p
md
在超过90％的挤奶工作阶段期间已被测量为第三参考水平p
3d
，即表示升压真空的情况下触发此类中心警报ac。优选地，用于挤奶时间的高压部分的阈值测量在挤奶工作阶段的总持续时间的60％与99％之间。
50.图3展示了根据本发明的第二实施例的系统的框图此处，还出现在图1中的所有部分、单元和信号都表示如上文参考图1所描述的相同部分、单元和信号。可以看出，图3中的设计与图1中的设计在测量到压力水平的位置方面有所不同，所述压力水平分别指示操作压力p
1op
、p
2op
和p
3op
。
51.在图3中，此压力水平p
mw
在截止阀组件110的液体容纳空间113中测量，即在相对于压力传感器115布置在图1中的位置的隔膜112的相对侧上。根据本发明，压力传感器115同样可很好地布置在由导管m示意性地示出的所谓的湿侧或含乳侧上的任何其它点处，例如在乳杯中的动物乳头的尖端下方。
52.稍微复杂一些的是测量湿侧上的压力水平p
mw
，因为此处的压力水平根据乳汁流量的量值而变化，但所施加的操作压力p
1op
、p
2op
或p
3op
是恒定的。这又归因于以下事实：液体容纳空间113仅与其中分别存在操作压力p
1op
、p
2op
和p
3op
的导管151、152或153间接流体连接。另一方面，压力水平p
mw
更准确地反映了动物乳头所经受的压力水平。
53.图4展示了根据图3中所展示的设计示出测量压力水平p
mw
在动物挤奶期间可如何随时间t变化的曲线图。可以看出，此处，对于每一操作压力p
1op
、p
2op
和p
3op
，必须允许参考水
平分别由于乳汁流量的所述变化而在第一值与第二值之间变化，即在p'1与p"1、p'2与p"2以及p'3与p"3之间变化。
54.然而，如果在时间点t
1a
和/或t
2a
，测量压力水平p
mw
不分别在可接受压力范围p
2wl
至p
2wh
或p
3wl
至p
3wh
内，那么处理节点115和/或中心节点140可被配置成如上文所描述分别触发第一警报a1和/或第二警报a2。
55.图5展示了根据本发明的一个实施例的处理节点125的框图。处理节点125被配置成接收压力水平的测量值，例如上文参考图1所描述的p
md
或上文参考图3所描述的p
mw
，且指派时间戳以分别生成对应的监测数据p
md
(ts)或p
mw
(ts)。通常有利的是处理节点125被配置成通过执行计算机程序527来以自动方式实行上文所描述的程序。因此，根据此实施例，处理节点125包含存储计算机程序527的存储器单元525，即非易失性数据载体，所述计算机程序又含有用于当在至少一个处理器525上运行计算机程序527时使形式为中心控制单元520中的至少一个处理器525的处理电路系统执行上文所描述的动作的软件。
56.总而言之且参考图6中的流程图，现将描述根据本发明的监测挤奶设施中的至少一个操作压力的通用计算机实施方法。
57.在第一步骤610中，从一个或多个压力传感器接收至少一个测量压力值。至少一个测量压力值指示挤奶设施中的至少一个操作压力。
58.接下来的步骤620将相应时间戳指派到所接收到的测量压力值中的每一者。监测数据表示包含指示压力水平的特定值被测量时的相应时间的时间戳的压力水平的一系列测量值，并且充当触发至少一个警报的基础。
59.随后，步骤630检查是否满足至少一个警报标准。如果是，那么接着进行步骤640；否则，程序循环回到步骤610。
60.步骤640响应于来自步骤630的输出而生成至少一个警报。此后，程序循环回到步骤610。
61.可借助于编程的处理器来控制参考图6所描述的所有过程步骤以及步骤的任何子序列。此外，尽管在上文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过程，但本发明因此也扩展到适用于将本发明付诸实践的计算机程序，特别是载体上或载体中的计算机程序。程序的形式可为源代码、目标代码、中间源代码以及如部分地编译形式或适合于在实施根据本发明的过程中使用的任何其它形式的目标代码。程序可为操作系统的一部分，或者是单独的应用程序。载体可为能够承载程序的任何实体或装置。举例来说，载体可包括存储介质，诸如快闪存储器、rom(只读存储器)，例如dvd(数字视频/通用盘)、cd(光盘)或半导体rom、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)或磁记录介质，例如软盘或硬盘。此外，载体可为可传输载体，诸如可经由电缆或光缆或通过无线电或通过其它手段传达的电信号或光信号。当程序以可由电缆或其它装置或手段直接地传达的信号体现时，载体可由此类电缆或装置或手段构成。替代地，载体可为其中嵌入有程序的集成电路，所述集成电路适用于执行相关过程或在执行相关过程时使用。
62.术语“包括(comprises/comprising)”当用在本说明书中时被视为指定存在所陈述的特征、整数、步骤或组件。然而，所述术语不排除存在或添加一个或多个额外特征、整数、步骤或组件或其群组。
63.本发明不限于各图中描述的实施例，而是可在权利要求的范围内自由地变化。