Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Основной тенденцией совершенствования производства молока является создание новых автоматизированных адаптивных, энерго- и ресурсосберегающих технологий, которые невозможно представить без автоматизированного мониторинга. Одной из важных его составляющих является экспресс-анализ нарушений функции вымени, ведущих к снижению, иногда необратимому, молочной продуктивности коров, изменению состава и свойств молока, что уменьшает конкурентоспособность продукции.
Исследованиями Ю.И. Бершицкого, К. Блекстера, И.К. Винникова, Ф.Л. Гарькавого, И.И. Грачева, А.И. Ивашура, Л.П. Карташова, В.И. Мутовина, И.И. Черкащенко и др. установлено, что функцию вымени можно оценивать путем контроля удоев по каждой доле вымени с одновременным определением показателей качества молока. На сегодняшний день достаточно отработан контроль удоев по долям вымени, но практически отсутствуют методы и технические средства экспресс-анализа показателей качества молока, за исключением контроля его электропроводности. Такой показатель, как содержание жира в молоке, в основном определяющий энергетическую ценность молока, не контролируется в процессе доения. Он зависит от рациона кормления, состояния здоровья коровы, сезона года, периода лактации, породы, возраста, условий содержания. Например, в весенний пастбищный период жирность молока уменьшается более чем на 1%. При заболевании коров маститом жирность молока из пораженной доли вымени уменьшается на 5-12% в сравнении со здоровыми долями.
Дополнив имеющиеся системы автоматизированного мониторинга новыми методами и техническими средствами контроля жирности молока, непосредственно по результатам доения можно выявлять на ранней стадии отклонения в кормлении, уходе и содержании животных, заболевания и своевременно их устранять.
Цель исследования - обоснование метода и технических средств контроля содержания жира в молоке для системы автоматизированного мониторинга молочной фермы.
Объект исследования - процесс контроля содержания жира в молоке коров в системе автоматизированного мониторинга молочной фермы.
Предмет исследования - зависимости амплитудо- и фазочастотных характеристик несинусоидального высокочастотного электромагнитного сигнала, пропущенного через молоко, от содержания в нем жира.
Методика исследования. При аналитическом исследовании использованы методы математической статистики, теории вероятностей, теоретических основ электротехники с применением современного программного обеспечения и компьютерной техники. В экспериментальных исследованиях использованы методы физического моделирования движения молоковоздушной смеси в трубопроводах доильного аппарата и установки.
Научную новизну работы составляют:
метод и устройство контроля содержания жира в молоке по амплитудо-частотным характеристикам пропущенного через молоко несинусоидального периодического сигнала;
зависимости характеристик несинусоидального периодического сигнала, пропущенного через молоко, находящееся в измерительном первичном преобразователе, от содержания жира;
алгоритм и программа обработки выходного сигнала измерительного первичного преобразователя в эквивалентное содержание жира в молоке;
алгоритм экспресс-анализа нарушений функции вымени для системы автоматизированного мониторинга молочной фермы.
На защиту выносятся:
метод и устройство контроля содержания жира в молоке по характеристикам несинусоидального периодического сигнала, пропущенного через молоко;
зависимости характеристик электромагнитного сигнала, пропущенного через молоко в измерительном первичном преобразователе в статике и динамике, от температуры, расхода молока и глубины вакуума в молокопроводе доильного аппарата;
алгоритм вычисления содержания жира в молоке по амплитудам гармоник электромагнитного сигнала, пропущенного через молоко, находящееся в измерительном первичном преобразователе;
алгоритм экспресс-анализа нарушений функции вымени в системе автоматизированного мониторинга молочной фермы по содержанию жира в молоке.
Практическая ценность работы состоит в создании дополнительных возможностей системы автоматизированного мониторинга молочной фермы, а именно возможности выявления на ранней стадии непосредственно по результатам доения заболеваний, отклонений в кормлении, уходе и содержании животного без предварительного отбора и подготовки проб молока, а также в использовании в исследовательских целях.
Реализация результатов исследования. Разработанное устройство и метод контроля содержания жира в молоке прошли производственную проверку в ОПХ «Экспериментальное» Зерноградского района Ростовской области. Опытный образец устройства контроля содержания жира в молоке внедрен на МТФ ОАО ПСХ им. А.А. Гречко.
Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований доложены на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО АЧГАА в 2005-2011 годах, ГНУ ВНИПТИМЭСХ в 2005,2006,2010 годах, ФГОУ ВПО СтГАУ в 2009 году.
По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК, и получено свидетельство на регистрацию программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 140 наименований, в том числе 6 на иностранных языках. Основное содержание диссертации изложено на 167 страницах машинописного текста, включает 50 рисунков и 44 таблицы.
