基于近紅外光線牛奶流量實時檢測系統(tǒng).pdf

1、在奶牛養(yǎng)殖過程中，準確有效地檢測出每頭奶牛的實時產奶量和日產奶量對于奶牛養(yǎng)殖企業(yè)掌握每頭奶牛的日產奶量情況、合理地喂養(yǎng)奶牛、淘汰低產奶牛、增加經濟效益具有極大幫助。目前，在小型牧場擠奶廳中對每頭奶牛日產奶量信息的獲取一般采用依靠人工來觀測的容積法，為了保證牧場中奶源的衛(wèi)生安全問題，測量容器需要定時清洗不僅耗時耗力、效率低，同時也會因人為因素導致觀測誤差。而在大型牧場中主要采用以色列阿菲金公司研發(fā)的紅外流量計設備，目前該設備完全依靠進口，

2、價格昂貴、維護技術難，在國內牧場中無法大規(guī)模應用。工人每天對奶牛的產奶量進行稱量、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牛奶流量系統(tǒng)來代替國內目前小型牧場中人工錄入的方法。
　　本課題依據(jù)朗伯-比爾定律：物質對某一單色光的吸收強弱與吸光物質濃度和厚度有關開展研究。對于介質均勻的鮮牛奶主要成份為水、蛋白質、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，根據(jù)這一特性，來獲取傳輸管內牛奶的瞬時厚

3、度，設計了一種利用近紅外光線自動檢測奶牛實時產奶量系統(tǒng)。本課題的主要研究內容包括：
　?。?）根據(jù)朗伯-比爾定律對于均勻介質牛奶其吸光度與牛奶的濃度和厚度有關這一特性，參考國內外研究文獻，設計了利用近紅外光線來檢測牛奶流量的整體方案，實現(xiàn)牛奶流量實時檢測。
　?。?）設計了牛奶流量檢測系統(tǒng)的硬件電路。該檢測系統(tǒng)由紅外發(fā)射電路、單片機系統(tǒng)、紅外接收放大電路、身份自動識別模塊以及無線通訊模塊和上位機系統(tǒng)組成。紅外發(fā)射電路由恒流源

4、模塊、近紅外發(fā)光管、三極管開關電路組成，功能是為牛奶厚度檢測提供穩(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化成電壓信號并進行濾波放大；單片機系統(tǒng)采用了STM32單片機最小系統(tǒng)，是牛奶流量監(jiān)測系統(tǒng)的核心，主要功能是控制近紅外光線的循環(huán)發(fā)射，接收檢測的模擬信號并通過 A/D轉換為相應數(shù)字信號；無線通訊模塊由低功耗無線發(fā)射端和接收端通訊模塊組成，功能是完成與上位機系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸；身份自動

5、識別模塊由中距離的射頻卡和射頻讀卡器組成，功能是進行奶牛身份的自動識別，便于將檢測到的產奶量與相應的奶牛對應起來；上位機系統(tǒng)由PC機、無線接收模塊與PC通訊的串口線組成。
　?。?）進一步完成單片機模塊程序設計，系統(tǒng)實現(xiàn)過程是通過對傳輸管內牛奶厚度的實時檢測獲取厚度信息以及流速和流過時間信息，將數(shù)據(jù)進行預處理并由無線通信模塊傳送給上位機。程序設計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)轉換以及數(shù)據(jù)的無線傳輸?shù)?；?/p>