RU2817884C1 - Optical system for controlling process of preparing and dispensing fodder mixture - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to agriculture, in particular to animal breeding, automatic feeding devices. Optical system for controlling the process of preparing and dispensing a fodder mixture includes a fodder mixer-distributor, a hopper, a conveyor, a gate and augers. Optical system is equipped with a smart phone and an optical meter containing a collimator, an interface unit for controlling an optical meter connected to a battery connected to a luminescence excitation source and an optical receiver. Mixer-dispenser is equipped with an interface control unit connected to the shutter, and the interface control unit of the optical meter is connected to the interface control unit of the mixer-dispenser and to a smart phone.

EFFECT: invention ensures improvement of the fodder mixture quality, as well as regulation of the fodder mixture dispensing norm and assessment of the fodder nutritional value.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к животноводству, автоматическим устройствам кормления.The invention relates to agriculture, in particular to livestock farming, automatic feeding devices.

Из патента RU 2 092 817 C1, код МПК G01N 21/35, 1997, известно устройство для осуществления способа поточного определения состава сыпучих продуктов, которое содержит источник света, детектор в виде диодной матрицы, полихроматор, сенсорный модуль, шнековый дозатор, компьютерный блок, а также анализирует характеристики сыпучих материалов в потоке, проводя оптические измерения в ближней ИК-области и определяя характеристики с учетом калибровочных величин, при этом продукт должен перемещаться в виде плотного потока. Определение состава продукта подразумевает использование статистических данных, полученных при ранее проведенных измерения. From patent RU 2 092 817 C1, IPC code G01N 21/35, 1997, a device is known for implementing a method for in-line determination of the composition of bulk products, which contains a light source, a detector in the form of a diode matrix, a polychromator, a sensor module, a screw dispenser, a computer unit, and analyzes the characteristics of bulk materials in a flow, taking optical measurements in the near-infrared region and determining the characteristics taking into account calibration values, while the product must move in a dense flow. Determining the composition of a product involves the use of statistical data obtained from previous measurements.

Недостатком известного решения является, то, что устройство не определяет характеристики питательной ценности компонентов кормовой смеси, используемых в животноводстве, функции устройства ограничены и не обеспечивают автономную работу без сетевого питания.The disadvantage of the known solution is that the device does not determine the characteristics of the nutritional value of the components of the feed mixture used in livestock farming; the functions of the device are limited and do not provide autonomous operation without mains power.

Известная из патента RU 2383881 C2, МПК G01N 21/47, 2010, спектрометрическая головка, для измерения компонентов сельскохозяйственной продукции, которая содержит источники освещения, процессор, систему шин, спектрометрическое устройство, состоящее из детекторной матрицы, дисперсионного элемента и диодной матрицы. Измеряемый образец, размещенный под устройством, подвергается облучению в ближнем инфракрасном диапазоне, и отражает излучение, которое анализируется диодной матрицей. На основе калибровок определяются показатели образца, такие как влажность, протеин, крахмал, маслосодержание, и свойства, такие как длина резки, состояние волокна, температура. Причем измерения могут производится как статически, так и в потоке материала. Устройство способно интегрироваться в имеющуюся систему шин сельскохозяйственной машины.Known from patent RU 2383881 C2, IPC G01N 21/47, 2010, a spectrometric head for measuring components of agricultural products, which contains light sources, a processor, a bus system, a spectrometric device consisting of a detector matrix, a dispersive element and a diode matrix. The sample to be measured, placed under the device, is exposed to near-infrared radiation and reflects radiation, which is analyzed by a diode array. Based on the calibrations, sample parameters such as moisture, protein, starch, oil content, and properties such as cutting length, fiber condition, temperature are determined. Moreover, measurements can be made both statically and in the flow of material. The device can be integrated into the existing tire system of an agricultural machine.

Недостатком известного устройства является, то, что функционально ограничено его использование в виду отсутствия автономной системы питания, и решение предназначено для анализа только отдельных компонентов корма.The disadvantage of the known device is that its use is functionally limited due to the lack of an autonomous power system, and the solution is intended for the analysis of only individual feed components.

Известное из патента US № 7169040, МПК G01N21/3563, 2007 устройство, которое содержит бортовой компьютер, транспортировочный канал, измерительное устройство, включающее в себя источник света, коллиматор, детекторы. Известное изобретение устанавливается на сельскохозяйственное оборудование и осуществляет измерение качественных показателей компонентов корма, используя излучение в ближней инфракрасной области, проходящее через коллиматор, и детекторы приема отраженного излучения. Полученные измерения передаются по системе проводных шин в систему управления. Измерительное устройство может использоваться для исследования материала в стационарных условиях, отдельно от сельскохозяйственных машин.Known from US patent No. 7169040, IPC G01N21/3563, 2007, a device that contains an on-board computer, a transport channel, a measuring device that includes a light source, a collimator, and detectors. The known invention is installed on agricultural equipment and measures the quality indicators of feed components using radiation in the near-infrared region passing through a collimator and detectors for receiving reflected radiation. The resulting measurements are transmitted via a wired bus system to the control system. The measuring device can be used to study material in stationary conditions, separately from agricultural machines.

Недостатком известного устройства является анализ только отдельных компонентов корма, без возможности оценки качества смешивания кормовой смеси, отсутствие беспроводных интерфейсов для передачи информации.The disadvantage of the known device is the analysis of only individual feed components, without the ability to assess the quality of mixing of the feed mixture, and the lack of wireless interfaces for transmitting information.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе является решение, описанное в патенте RU 2585043 C2, МПК A01K 5/02, 2016, известное как система управления роботизированным миксером-кормораздатчиком. Изобретение относится к сельскому хозяйству, к автоматическим устройствам кормления. Система содержит тензодатчики, бункер, в котором установлены вертикальные шнеки, раздаточный транспортер. Система оснащена камерами переднего и заднего вида для автономного перемещения, а также WiFi роутером для дистанционного управления и передачи информации. Система осуществляет в автоматическом режиме весовое измерение компонентов кормовой смеси и производит раздачу на кормовом столе. The closest in technical essence to the proposed system is the solution described in patent RU 2585043 C2, IPC A01K 5/02, 2016, known as the control system for a robotic feed mixer. The invention relates to agriculture, to automatic feeding devices. The system contains strain gauges, a hopper in which vertical augers are installed, and a dispensing conveyor. The system is equipped with front and rear view cameras for autonomous movement, as well as a WiFi router for remote control and information transfer. The system automatically carries out weight measurement of the components of the feed mixture and distributes it on the feed table.

Недостатком известного решения является, то, что система не осуществляет контроль качества смешивания кормовой смеси и не регулирует норму выдачи кормовой смеси, не определяет показатели питательной ценности выдаваемой кормовой смеси.The disadvantage of the known solution is that the system does not control the quality of mixing the feed mixture and does not regulate the rate of dispensing the feed mixture, nor does it determine the nutritional value of the dispensed feed mixture.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества кормовой смеси в механизированных, автоматизированных и роботизированных смесителях-раздатчиках кормов, регулирование нормы выдачи кормовых смесей и оценка питательной ценности корма.The technical objective of the proposed invention is to improve the quality of the feed mixture in mechanized, automated and robotic feed mixers-dispensers, regulate the rate of distribution of feed mixtures and assess the nutritional value of the feed.

Технический результат достигается тем, что оптическая система управления процессом приготовления и раздачи кормовой смеси, включающая смеситель-раздатчик кормов, бункер, транспортер, заслонку и шнеки, согласно изобретению, снабжена смартфоном и оптическим измерителем, содержащим коллиматор, аккумулятор, интерфейсный блок управления оптическим измерителем, источник возбуждения люминесценции и оптический приемник, смеситель-раздатчик снабжен интерфейсным блоком управления. Кроме того, корпус оптического измерителя выполнен с возможностью установки стеклянной прозрачной перегородки, отделяющей оптический измеритель от смесителя-раздатчика.The technical result is achieved by the fact that the optical control system for the process of preparing and distributing the feed mixture, including a feed mixer-dispenser, a hopper, a conveyor, a damper and augers, according to the invention, is equipped with a smartphone and an optical meter containing a collimator, a battery, an interface control unit for the optical meter, luminescence excitation source and optical receiver, mixer-distributor is equipped with an interface control unit. In addition, the body of the optical meter is configured to install a glass transparent partition separating the optical meter from the mixer-dispenser.

На фиг. 1 - принципиальная схема смесителя-раздатчика кормов с оптической системой управления процессом приготовления и раздачи кормовой смеси; на фиг. 2 - принципиальная схема оптической системы управления процессом приготовления и раздачи кормовой смеси.In fig. 1 - schematic diagram of a feed mixer-dispenser with an optical control system for the process of preparing and distributing the feed mixture; in fig. 2 - schematic diagram of the optical system for controlling the process of preparing and distributing the feed mixture.

Оптическая система управления процессом приготовления и раздачи кормовой смеси содержит оптический измеритель 1, располагающийся на смесителе-раздатчике кормов 2, на раме которого установлен бункер 3, внутри которого размещены шнеки 4. В боковой части бункера 3 расположены заслонка 5 и транспортер 6, имеющие механический контакт с кормовой смесью 7. Оптический измеритель 1 содержит коллиматор 8, интерфейсный блок управления 9 оптическим измерителем 1, соединенный с аккумулятором 10, связанным с источником возбуждения люминесценции 11 и оптическим приемником 12. Интерфейсный блок управления 9 оптическим измерителем 1 по линиям беспроводной связи соединен с интерфейсным блоком управления 13 смесителем-раздатчиком 2 и со смартфоном 14.The optical control system for the process of preparing and distributing the feed mixture contains an optical meter 1, located on the feed mixer-dispenser 2, on the frame of which a hopper 3 is installed, inside of which augers 4 are located. In the side of the hopper 3 there is a damper 5 and a conveyor 6, which have mechanical contact with a feed mixture 7. The optical meter 1 contains a collimator 8, an interface control unit 9 of the optical meter 1, connected to a battery 10 connected to the luminescence excitation source 11 and an optical receiver 12. The interface control unit 9 of the optical meter 1 is connected via wireless communication lines to the interface control unit 13, mixer dispenser 2 and smartphone 14.

Интерфейсный блок управления 13 смесителем-раздатчиком 2 связан с заслонкой 5 и обеспечивает регулирование подачи кормовой смеси 7 на кормовой стол.The interface control unit 13 of the mixer-dispenser 2 is connected to the valve 5 and provides regulation of the supply of feed mixture 7 to the feed table.

Корпус оптического измерителя 1 выполнен с возможностью установки стеклянной прозрачной перегородки 15, отделяющей оптический измеритель 1 от смесителя-раздатчика 2. Её устанавливают для работы оптического измерителя 1 независимо от смесителя-раздатчика 2. Например, в полевых условиях, оптический измеритель 1 может использоваться как емкость для определения, например, питательной ценности, содержания сухого вещества, качества смешивания и влажности кормовой смеси 7. Стеклянная перегородка 15 пропускает свет и защищает элементы оптического измерителя 1 от загрязнения.The housing of the optical meter 1 is made with the possibility of installing a glass transparent partition 15 separating the optical meter 1 from the mixer-dispenser 2. It is installed for the operation of the optical meter 1 independently of the mixer-dispenser 2. For example, in field conditions, the optical meter 1 can be used as a container to determine, for example, nutritional value, dry matter content, mixing quality and moisture content of the feed mixture 7. The glass partition 15 transmits light and protects the elements of the optical meter 1 from contamination.

Оптическая система управления процессом приготовления и раздачи кормовой смеси, работает следующим образом.The optical control system for the process of preparing and distributing the feed mixture works as follows.

Оператор смесителя-раздатчика кормов 2 с помощью барабана и транспортерной ленты загружает в бункер 3 компоненты, которые формируют кормовую смесь 7, при этом шнеки 4 смешивают их.The operator of the feed mixer-dispenser 2, using a drum and a conveyor belt, loads components into the hopper 3 that form the feed mixture 7, while the augers 4 mix them.

Наполнение бункера 3 отслеживает интерфейсный блок управления 13, при наполнении бункера 3 загрузка компонентов автоматически отключается. После смешивания, смеситель-раздатчик кормов 2 выезжает на кормовой стол животноводческого комплекса и движется по нему. При движении открываться заслонка 5 и под действием вращающего момента шнеков 4, кормовая смесь 7 попадает на транспортер 6, который сканируется оптическим измерителем 1, и кормовая смесь 7 попадает в кормушки животных. Оптический приемник 12 оценивает интенсивность люминесценции, которая возбуждается от энергии, получаемой из аккумулятора 10, также питающей источник возбуждения люминесценции 11, при этом оптический сигнал проходит через прозрачное стекло 15 и усиливается коллиматором 8. Интенсивность люминесценции, улавливаемая оптическим приемником 12, преобразуется интерфейсным блоком управления 9 в цифровой сигнал, алгоритмическая обработка которого позволяет оценивать качество смешивания, содержание сухого вещества и протеина в кормовой смеси 7. Весь перечень данных, полученных интерфейсным блоком управления 9 передается на смартфон 14 в онлайн режиме. В случае если кормовая смесь 7 недостаточно смешана или её выдача окончена, интерфейсный блок управления 13 смесителя-раздатчика 2 принудительно закрывает заслонку 5 и цикл повторяет заново.The filling of hopper 3 is monitored by the interface control unit 13; when hopper 3 is filled, the loading of components is automatically turned off. After mixing, the feed mixer-distributor 2 goes to the feed table of the livestock complex and moves along it. When moving, the valve 5 opens and under the influence of the torque of the augers 4, the feed mixture 7 falls onto the conveyor 6, which is scanned by the optical meter 1, and the feed mixture 7 enters the animal feeders. The optical receiver 12 evaluates the intensity of luminescence, which is excited by the energy received from the battery 10, which also powers the luminescence excitation source 11, while the optical signal passes through transparent glass 15 and is amplified by the collimator 8. The luminescence intensity captured by the optical receiver 12 is converted by the interface control unit 9 into a digital signal, the algorithmic processing of which allows you to evaluate the quality of mixing, dry matter and protein content in the feed mixture 7. The entire list of data received by the interface control unit 9 is transmitted to the smartphone 14 online. If the feed mixture 7 is not mixed enough or its dispensing is completed, the interface control unit 13 of the mixer-dispenser 2 forcibly closes the valve 5 and repeats the cycle again.

Использование устройства обеспечит повышение качества кормовой смеси в механизированных, автоматизированных и роботизированных смесителях-раздатчиках кормов, регулирование нормы выдачи кормовых смесей и оценку питательной ценности корма.The use of the device will improve the quality of the feed mixture in mechanized, automated and robotic feed mixers-dispensers, regulate the rate of delivery of feed mixtures and assess the nutritional value of the feed.

Claims (2)

1. Оптическая система управления процессом приготовления и раздачи кормовой смеси, включающая смеситель-раздатчик кормов, бункер, транспортер, заслонку и шнеки, отличающаяся тем, что она снабжена смартфоном и оптическим измерителем, содержащим коллиматор, интерфейсный блок управления оптическим измерителем, соединенный с аккумулятором, связанным с источником возбуждения люминесценции и оптическим приемником, причем смеситель-раздатчик снабжен интерфейсным блоком управления, связанным с заслонкой, а интерфейсный блок управления оптическим измерителем соединен с интерфейсным блоком управления смесителем-раздатчиком и со смартфоном.1. An optical control system for the process of preparing and distributing the feed mixture, including a feed mixer-dispenser, a hopper, a conveyor, a damper and augers, characterized in that it is equipped with a smartphone and an optical meter containing a collimator, an optical meter interface control unit connected to a battery, connected to a luminescence excitation source and an optical receiver, wherein the mixer-dispenser is equipped with an interface control unit connected to the shutter, and the interface control unit for the optical meter is connected to the interface control unit of the mixer-dispenser and to a smartphone. 2. Оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что корпус оптического измерителя выполнен с возможностью установки стеклянной прозрачной перегородки. 2. The optical system according to claim 1, characterized in that the body of the optical meter is configured to install a glass transparent partition.