一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計,它由本地系統(tǒng)和云平臺系統(tǒng)兩大部分組成。本實用新型不僅能實現(xiàn)非接觸原奶對其進(jìn)行流量計量,而且能將該流量信息上傳,實現(xiàn)對原奶流量快速、連續(xù)、精確統(tǒng)計。
【專利說明】一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型涉及的是一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計。
【背景技術(shù)】
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[0002]規(guī)?;B(yǎng)殖條件下,獲取奶牛個體產(chǎn)奶量信息,從微觀角度牧場可以掌握每個奶牛品種優(yōu)勢、健康狀況、生長發(fā)育及飼喂水平等信息,從而有針對性對其進(jìn)行飼喂、防疫、配種、擠奶、淘汰等;從宏觀角度可以匯集全國牧場產(chǎn)奶信息,從而為整個奶業(yè)提供決策,精確控制生產(chǎn)成本,合理分配資源,降低行業(yè)風(fēng)險,提高生產(chǎn)效率等方面所需的信息參考。
[0003]同時根據(jù)原奶生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),保證原奶在生產(chǎn)過程中與外界隔離,要求在流量計量過程中無阻擋結(jié)構(gòu)、無機(jī)械結(jié)構(gòu),確保原奶不受污染。目前常用的流量自動化計量通常采用渦輪檢測法,差壓節(jié)流檢測法,它們均為接觸式計量方法,機(jī)械結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜,數(shù)據(jù)不易統(tǒng)計分析,不能適用于原奶流量計量。
實用新型內(nèi)容:
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的原奶流量計量非連續(xù)、不能滿足規(guī)?;a(chǎn)等不足,提供一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計。
[0005]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題,本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計,它由本地系統(tǒng)和云平臺系統(tǒng)兩大部分組成,本地系統(tǒng)主要由紅外光幕發(fā)射管、紅外光幕接收管、信號預(yù)處理電路、微控制單元MCU嵌入式系統(tǒng)、無線射頻識別RFID及外圍輔助電路、計量信息上傳電路、原奶流量計量腔、原奶傳輸管道、避光材料外殼組成;各個部分均安裝在避光材料外殼的內(nèi)部共同構(gòu)成非接觸流量計主體,原奶傳輸管道連接原奶流量計量腔,紅外光幕發(fā)射管與紅外光幕接收管分別安裝在原奶流量計量腔外部兩側(cè)對稱放置,紅外光幕發(fā)射管和紅外光幕接收管與信號預(yù)處理電路相連,MCU嵌入式系統(tǒng)與信號預(yù)處理電路、計量信息上傳電路、RFID及外圍輔助電路相連;云平臺系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫組成;
[0007]MCU嵌入式系統(tǒng)根據(jù)RFID及外圍輔助電路信號,控制信號預(yù)處理電路,使紅外光幕發(fā)射管發(fā)射經(jīng)過調(diào)制后的紅外光,紅外光穿透原奶流量計量腔后,紅外光信號可以被紅外光幕接收管接收,并轉(zhuǎn)換為電信號,實現(xiàn)從光信號到電信號的轉(zhuǎn)換;當(dāng)有原奶通過原奶流量計量腔時,由于原奶會對紅外光產(chǎn)生吸收和散射作用,從而引起紅外光幕接收管兩端電壓變化,紅外接收管將該變化的電壓信號送入信號預(yù)處理電路中,信號預(yù)處理電路對該電信號進(jìn)行信號放大、降噪、模數(shù)轉(zhuǎn)換、整形濾波,然后再送入MCU嵌入式系統(tǒng)中,MCU嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行信號處理運算,計算出原奶流量,并將流量信息通過計量信息上傳電路,利用有線和無線方式,通過互聯(lián)網(wǎng)與云平臺系統(tǒng)中數(shù)據(jù)接口,將流量信息送入云平臺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)庫對流量信息存儲統(tǒng)計以及分析。
[0008]進(jìn)一步的,本地系統(tǒng)中MCU嵌入式系統(tǒng)包擴(kuò)滿足其最小工作狀態(tài)的核心處理器芯片、晶振、顯示模塊、按鍵控制模塊、電源。
[0009]進(jìn)一步的,原奶流量計量腔采用可透射紅外光材料,同時符合原奶生產(chǎn)及衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)的材料。
[0010]進(jìn)一步的,避光材料外殼米用非可透射紅外光材料,避免環(huán)境光對紅外光幕產(chǎn)生干擾,同時避光材料外殼具備一定的防水防潮特性,確保內(nèi)部各個部分可在原奶生產(chǎn)現(xiàn)場下正常工作。
[0011]進(jìn)一步的,云平臺系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)庫,以及組網(wǎng)配套所需的聯(lián)網(wǎng)硬件,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫管理軟件。
[0012]本實用新型對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本實用新型不僅能實現(xiàn)非接觸原奶對其進(jìn)行流量計量,而且能將該流量信息上傳,實現(xiàn)對原奶流量快速、連續(xù)、精確統(tǒng)計。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實用新型的原理圖。
[0015]圖3為原奶流量計量腔截面圖。
[0016]圖4為本實用新型裝置的硬件部分。
[0017]圖5為本實用新型裝置工作流程圖。
【具體實施方式】
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[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步描述:
[0019]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。它由紅外光幕發(fā)射管1、紅外光幕接收管2、原奶流量計量腔3、原奶傳輸管道5、避光材料外殼4組成;各個部分均安裝在避光材料外殼的內(nèi)部,原奶傳輸管道連接原奶流量計量腔,紅外光幕發(fā)射管與紅外光幕接收管分別安裝在原奶流量計量腔外部兩側(cè)對稱放置。
[0020]圖2為本實用新型的原理圖。本實用新型利用隨機(jī)信號中自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)理論分析方法,實現(xiàn)測定原奶流體流動參數(shù);再根據(jù)原奶流量計量腔、所測原奶流體流動參數(shù)、所測流動時間進(jìn)行積分計算出原奶流量。
[0021]當(dāng)流體在管道內(nèi)流動時會受到管道的各種隨機(jī)擾動,由于在短距離L內(nèi),我們可認(rèn)為流動噪聲信號具有一致性,從而上下游紅外光幕會產(chǎn)生兩類流動狀況相關(guān)的信號,對這兩類信號進(jìn)行時域和頻域分析以及計算,可以測定原奶流體流動參數(shù),從而實現(xiàn)原奶流量計量。利用隨機(jī)信號中自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)理論分析方法,實現(xiàn)測量原奶流體流動參數(shù),測量精度與流體的溫度、濃度、介質(zhì)成分等基本無關(guān)。
[0022]圖3為原奶流量計量腔截面圖。1.紅外光幕發(fā)射管,2.紅外光幕接收管。原奶進(jìn)入計量標(biāo)準(zhǔn)腔后依次流經(jīng)上下游光幕會產(chǎn)生兩類近似信號,對這兩類信號進(jìn)行處理運算,可得到流體從上游流到下游的時間T,再結(jié)合上下游傳感器間距L和腔體截面積S可計算出流體流動的瞬時流速V,則流量Q = S*L/T,一定時間內(nèi)對Q進(jìn)行數(shù)值積分就可以得到這段時間內(nèi)的原奶流量值。
[0023]圖4為本實用新型裝置的硬件部分。硬件部分主要圍繞本地系統(tǒng)與云平臺系統(tǒng)兩大部分設(shè)計實現(xiàn)。其中本地系統(tǒng)主要由非接觸原奶流量計組成,其中包括紅外光幕發(fā)射管、紅外光幕接收管、信號預(yù)處理電路、MCU嵌入式系統(tǒng)、RFID及外圍輔助電路、計量信息上傳電路、原奶流量計量腔、原奶傳輸管道、避光材料外殼;云平臺系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。本地系統(tǒng)與云平臺系統(tǒng)通過非接觸原奶流量計中的計量信息上傳電路,采用有線和無線方式通過互聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。
[0024]圖5為本實用新型裝置工作流程圖。開始流量計量工作,MCU嵌入式系統(tǒng)根據(jù)RFID及外圍輔助電路信號,讀取奶牛信息,判斷是否開始擠奶;若開始擠奶,則MCU嵌入式系統(tǒng)控制信號預(yù)處理電路,使紅外光幕發(fā)射管發(fā)射經(jīng)過調(diào)制后的紅外光,紅外光穿透原奶流量計量腔后,紅外光信號可以被紅外光幕接收管接收,并轉(zhuǎn)換為電信號,實現(xiàn)從光信號到電信號的轉(zhuǎn)換;當(dāng)有原奶通過原奶流量計量腔時,由于原奶會對紅外光產(chǎn)生吸收和散射作用,從而引起紅外光幕接收管兩端電壓變化,紅外接收管將該變化的電壓信號送入信號預(yù)處理電路中,信號預(yù)處理電路對該電信號進(jìn)行信號放大、降噪、模數(shù)轉(zhuǎn)換、整形濾波等,然后再送入MCU嵌入式系統(tǒng)中,MCU嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行信號處理運算,計算原奶流量;此時MCU嵌入式系統(tǒng)根據(jù)RFID及外圍輔助電路信號,判斷是否停止擠奶;若停止擠奶,則MCU嵌入式系統(tǒng)將關(guān)閉紅外光幕,并將流量信息數(shù)據(jù)打包,通過計量信息上傳電路,利用互聯(lián)網(wǎng),上傳流量信息到云平臺系統(tǒng)中。云平臺系統(tǒng)接收到流量信息后存儲該信息,并向本地系統(tǒng)發(fā)送復(fù)位信息,結(jié)束本次原奶流量計量。
[0025]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已,并不用以限制本實用新型,凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計,其特征在于,它由本地系統(tǒng)和云平臺系統(tǒng)兩大部分組成,本地系統(tǒng)主要由紅外光幕發(fā)射管、紅外光幕接收管、信號預(yù)處理電路、微控制單元MCU嵌入式系統(tǒng)、無線射頻識別RFID及外圍輔助電路、計量信息上傳電路、原奶流量計量腔、原奶傳輸管道、避光材料外殼組成;各個部分均安裝在避光材料外殼的內(nèi)部共同構(gòu)成非接觸流量計主體,原奶傳輸管道連接原奶流量計量腔,紅外光幕發(fā)射管與紅外光幕接收管分別安裝在原奶流量計量腔外部兩側(cè)對稱放置,紅外光幕發(fā)射管和紅外光幕接收管與信號預(yù)處理電路相連,MCU嵌入式系統(tǒng)與信號預(yù)處理電路、計量信息上傳電路、RFID及外圍輔助電路相連;云平臺系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫組成; MCU嵌入式系統(tǒng)根據(jù)RFID及外圍輔助電路信號,控制信號預(yù)處理電路,使紅外光幕發(fā)射管發(fā)射經(jīng)過調(diào)制后的紅外光,紅外光穿透原奶流量計量腔后,紅外光信號可以被紅外光幕接收管接收,并轉(zhuǎn)換為電信號,實現(xiàn)從光信號到電信號的轉(zhuǎn)換;當(dāng)有原奶通過原奶流量計量腔時,由于原奶會對紅外光產(chǎn)生吸收和散射作用,從而引起紅外光幕接收管兩端電壓變化,紅外接收管將該變化的電壓信號送入信號預(yù)處理電路中,信號預(yù)處理電路對該電信號進(jìn)行信號放大、降噪、模數(shù)轉(zhuǎn)換、整形濾波,然后再送入MCU嵌入式系統(tǒng)中,MCU嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行信號處理運算,計算出原奶流量,并將流量信息通過計量信息上傳電路,利用有線和無線方式,通過互聯(lián)網(wǎng)與云平臺系統(tǒng)中數(shù)據(jù)接口,將流量信息送入云平臺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)庫對流量信息存儲統(tǒng)計以及分析。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計,其特征在于,所述本地系統(tǒng)中MCU嵌入式系統(tǒng)包擴(kuò)滿足其最小工作狀態(tài)的核心處理器芯片、晶振、顯示模塊、按鍵控制模塊、電源。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計,其特征在于,所述原奶流量計量腔采用可透射紅外光材料,同時符合原奶生產(chǎn)及衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)的材料。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計,其特征在于,所述避光材料外殼米用非可透射紅外光材料,避免環(huán)境光對紅外光幕產(chǎn)生干擾,同時避光材料外殼具備一定的防水防潮特性,確保內(nèi)部各個部分可在原奶生產(chǎn)現(xiàn)場下正常工作。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于紅外光幕的非接觸原奶流量計,其特征在于,所述云平臺系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)接口與數(shù)據(jù)庫,以及組網(wǎng)配套所需的聯(lián)網(wǎng)硬件,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫管理軟件。
【文檔編號】G01F1/66GK204085593SQ201420489141
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】程曉東, 道爾基, 李博藝, 仲兆楠, 張紹宸 申請人:內(nèi)蒙古大學(xué)