基于近紅外光線牛奶流量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng).pdf

1、在奶牛養(yǎng)殖過(guò)程中，準(zhǔn)確有效地檢測(cè)出每頭奶牛的實(shí)時(shí)產(chǎn)奶量和日產(chǎn)奶量對(duì)于奶牛養(yǎng)殖企業(yè)掌握每頭奶牛的日產(chǎn)奶量情況、合理地喂養(yǎng)奶牛、淘汰低產(chǎn)奶牛、增加經(jīng)濟(jì)效益具有極大幫助。目前，在小型牧場(chǎng)擠奶廳中對(duì)每頭奶牛日產(chǎn)奶量信息的獲取一般采用依靠人工來(lái)觀測(cè)的容積法，為了保證牧場(chǎng)中奶源的衛(wèi)生安全問(wèn)題，測(cè)量容器需要定時(shí)清洗不僅耗時(shí)耗力、效率低，同時(shí)也會(huì)因人為因素導(dǎo)致觀測(cè)誤差。而在大型牧場(chǎng)中主要采用以色列阿菲金公司研發(fā)的紅外流量計(jì)設(shè)備，目前該設(shè)備完全依靠進(jìn)口，

2、價(jià)格昂貴、維護(hù)技術(shù)難，在國(guó)內(nèi)牧場(chǎng)中無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用。工人每天對(duì)奶牛的產(chǎn)奶量進(jìn)行稱量、登記、記錄，因此為了減輕繁瑣工作量，提出利用非接觸式近紅外光線檢測(cè)牛奶流量系統(tǒng)來(lái)代替國(guó)內(nèi)目前小型牧場(chǎng)中人工錄入的方法。
　　本課題依據(jù)朗伯-比爾定律：物質(zhì)對(duì)某一單色光的吸收強(qiáng)弱與吸光物質(zhì)濃度和厚度有關(guān)開(kāi)展研究。對(duì)于介質(zhì)均勻的鮮牛奶主要成份為水、蛋白質(zhì)、乳糖、脂肪，在牛奶濃度一定的情況下，其吸光度與牛奶厚度有關(guān)，根據(jù)這一特性，來(lái)獲取傳輸管內(nèi)牛奶的瞬時(shí)厚

3、度，設(shè)計(jì)了一種利用近紅外光線自動(dòng)檢測(cè)奶牛實(shí)時(shí)產(chǎn)奶量系統(tǒng)。本課題的主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?。?）根據(jù)朗伯-比爾定律對(duì)于均勻介質(zhì)牛奶其吸光度與牛奶的濃度和厚度有關(guān)這一特性，參考國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)了利用近紅外光線來(lái)檢測(cè)牛奶流量的整體方案，實(shí)現(xiàn)牛奶流量實(shí)時(shí)檢測(cè)。
　?。?）設(shè)計(jì)了牛奶流量檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路。該檢測(cè)系統(tǒng)由紅外發(fā)射電路、單片機(jī)系統(tǒng)、紅外接收放大電路、身份自動(dòng)識(shí)別模塊以及無(wú)線通訊模塊和上位機(jī)系統(tǒng)組成。紅外發(fā)射電路由恒流源

4、模塊、近紅外發(fā)光管、三極管開(kāi)關(guān)電路組成，功能是為牛奶厚度檢測(cè)提供穩(wěn)定的近紅外光線；紅外接收放大電路由光電傳感器以及濾波放大電路組成，主要功能是接收近紅外光線將其轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并進(jìn)行濾波放大；單片機(jī)系統(tǒng)采用了STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)，是牛奶流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，主要功能是控制近紅外光線的循環(huán)發(fā)射，接收檢測(cè)的模擬信號(hào)并通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)字信號(hào)；無(wú)線通訊模塊由低功耗無(wú)線發(fā)射端和接收端通訊模塊組成，功能是完成與上位機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸；身份自動(dòng)

5、識(shí)別模塊由中距離的射頻卡和射頻讀卡器組成，功能是進(jìn)行奶牛身份的自動(dòng)識(shí)別，便于將檢測(cè)到的產(chǎn)奶量與相應(yīng)的奶牛對(duì)應(yīng)起來(lái)；上位機(jī)系統(tǒng)由PC機(jī)、無(wú)線接收模塊與PC通訊的串口線組成。
　　（3）進(jìn)一步完成單片機(jī)模塊程序設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程是通過(guò)對(duì)傳輸管內(nèi)牛奶厚度的實(shí)時(shí)檢測(cè)獲取厚度信息以及流速和流過(guò)時(shí)間信息，將數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并由無(wú)線通信模塊傳送給上位機(jī)。程序設(shè)計(jì)主要包括控制近紅外燈的循環(huán)發(fā)射、DMA數(shù)據(jù)存取、A\D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸?shù)?；?/p>