用于操作旋转式挤奶平台以使每单位时间内被挤奶动物数量最大化的方法和设备以及旋转式挤奶平台与流程

1.本发明涉及一种用于操作旋转式挤奶平台以最大化每单位时间被挤奶动物数量的方法，并且本发明还涉及一种用于控制旋转式挤奶平台的操作以最大化每单位时间被挤奶动物数量的设备。另外，本发明涉及一种旋转式挤奶平台。


背景技术：

2.旋转式挤奶平台为用于奶牛和其他动物挤奶的挤奶操作提供了连续的过程格式，其中待挤奶的动物进入平台，而已经挤过奶的相应动物以与旋转平台的速度对应的一定频率离开平台。这种挤奶平台的典型旋转速度在每六分钟到十五分钟一圈的范围内，并且取决于平台上动物容纳位置的数量，动物在入口位置处进入平台，并且动物以每八秒到三十秒一只的频率在出口位置处离开。入口位置是每只动物进入挤奶平台的位置，而出口位置是每只动物离开挤奶平台的位置。通常，假如进出平台的入口位置和出口位置是并排的，那么每个动物容纳位置，包括动物容纳位置上的动物，在入口位置和出口位置之间并且包括入口位置和出口位置移动所经过的位置的数量等于挤奶平台上的动物容纳位置的数量。尽管在某些旋转式挤奶平台中，允许每只动物离开平台的多达三个位置，以允许动物有足够的时间从相应的动物容纳位置退出。
3.在一圈平台旋转期间，对每只动物进行预处理，包括检查动物的乳头、清洁乳头，并且还检查动物的初乳。然后将挤奶杯组的乳头杯附接到动物的乳头上。挤奶完成后，将挤奶杯组从动物的乳头上移开，最后可以在动物离开平台之前进行挤奶后处理。对于给定的挤奶台或操作员，预处理、挤奶杯组的附接、挤奶杯组的分离和后处理通常是一致的，并且对于每只动物都是恒定不变的，除非需要因例如受伤或感染而导致的进一步诊断或处理。另一方面，动物的实际挤奶时间在相应动物之间可能有很大差异。实际上，在某些情况下，需要进一步的处理或诊断，可能需要停止挤奶平台，直到采取适当的措施为止。
4.总挤奶时间取决于旋转平台的角速度，操作员可以将其调整为更快或更慢。如果操作员将挤奶平台的角速度设置得太快，则某些动物的奶在平台的一转中将不会被完全挤出，并且会在挤奶平台周围进行第二转。如果这些动物刚从挤奶平台离开后就完成了挤奶，则在挤奶平台旋转的其余时间内，将不再从平台的该动物容纳位置收获更多的乳汁。如果操作员将平台的角速度设置得太慢，则总挤奶时间将增加，并且某些动物可能比挤奶平台完成一圈旋转的时间要早得多。这也降低了挤奶平台上每个动物容纳位置的利用率。然而，操作者不可能轻松地确定应该设置挤奶平台的角速度值，这将导致最小的总时间来对动物群中的所有动物挤奶。
5.因此，需要一种控制旋转式挤奶平台的方法，以使每单位时间被挤奶动物的数量最大化，并且还需要一种用于控制旋转式挤奶平台的操作的设备，以使单位时间内每个旋转式挤奶平台的被挤奶动物数量最大化。


技术实现要素：

6.本发明旨在提供这种方法和设备，并且本发明还关于提供旋转式挤奶平台。
7.根据本发明，提供一种用于操作旋转式挤奶平台以使平台上每单位时间被挤奶动物的数量最大化的方法，该平台包括围绕平台周向布置的多个动物容纳位置，并且每个动物容纳位置被配置为能够在平台的每圈旋转期间，通过介于入口位置与出口位置之间且包括入口位置和出口位置在内的p个位置，动物在该入口位置处依次进入相应动物容纳位置，并且动物从该出口位置处依次离开相应动物容纳位置，该方法包括根据当前在平台上的每只动物的历史数据，计算平台的最佳角速度以使每单位时间被挤奶动物的数量最大化，该历史数据包括对当前在平台上的每只动物进行挤奶的每挤奶时段的历史挤奶时间以及当前在平台上的每只动物的每挤奶时段的历史产奶量中的至少一者。
8.在本发明的一个实施例中，根据平台的当前角速度来计算平台的最佳角速度。优选地，根据平台的角速度的多个相应的不同值来计算最佳角速度。
9.在本发明的另一实施例中，根据当前在平台上的每只动物离开起始位置的当前位置来计算平台的最佳角速度，该起始位置是该动物进入平台的平台位置。
10.优选地，该方法进一步包括为当前在平台上的每只动物计算预计完成位置，预测对该动物的挤奶将在该位置处完成。
11.有利地，根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前位置来计算该动物的预计完成位置。
12.在本发明的一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物的历史数据来计算该动物的预计完成位置。
13.在本发明的另一个实施例中，根据对当前在平台上的每只动物挤奶的每挤奶时段的历史挤奶时间和该动物的每挤奶时段的历史产奶量中的至少一者来计算该动物的预计完成位置。
14.在本发明的一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物在该平台上的先前挤奶时段的挤奶时间来计算该动物的预计完成位置。
15.优选地，根据当前在平台上的每只动物在与该动物当前挤奶时段的一天中的时间对应的一天中的时间处的先前挤奶时段的挤奶时间来计算该动物的预计完成位置。有利地，根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前产奶量来计算该动物的预计完成位置。
16.在本发明的一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物预的挤奶完成的预计完成时间来计算该动物的预计完成位置。
17.在本发明的另一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前位置来计算该动物的预计完成时间。优选地，根据当前在平台上的每只动物的历史数据来计算该动物的预计完成时间。
18.有利地，根据对当前在所述平台上的每只动物挤奶的每挤奶时段的历史挤奶时间和该动物的每挤奶时段的历史产奶量中的至少一者来计算该动物的预计完成时间。
19.在本发明的一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物在该平台上的先前挤奶时段的该动物的挤奶时间来计算该动物的预计完成时间。
20.在本发明的另一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物在与该动物当前挤奶
时段的一天中的时间对应的一天中的时间处的先前挤奶时段的挤奶时间来计算该动物的预计完成时间。
21.在本发明的另一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前产奶量来计算该动物的预计完成时间。
22.优选地，根据当前在平台上的每只动物已经在该平台上被挤奶的时间和先前最近计算出的预计完成时间来计算该动物的预计完成时间。
23.在本发明的一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物的当前预计完成时间与该动物已经在该平台上被挤奶的时间之间的差来计算该动物的预计完成时间。优选地，根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前位置以及平台的当前角速度和该动物的当前预计完成时间与该动物已经在该平台上被挤奶的时间之间的差的乘积来计算该动物的预计完成时间。
24.在本发明的一个实施例中，根据当前在平台上的每只动物的计算而得的预计完成位置来计算平台的最佳角速度。
25.在本发明的另一个实施例中，该方法还包括计算当前在平台上的每只动物的非生产时间段，该非生产时间段是该动物从该动物的预计完成位置到该动物的平台出口位置和该动物的理想完成位置之一将停留在该平台上的时间段。
26.优选地，当前在平台上的每只动物的非生产时间段是根据该动物的平台出口位置和该动物的理想完成位置之一与该动物的平台的预计完成位置之间的差计算而得的。
27.有利地，计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段的总值。在理想情况下，通过将当前在平台上的相应动物的非生产时间段相加来计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段的总值。
28.优选地，平台的最佳角速度被确定为在其下当前在平台上的相应动物的非生产时间段之和的总值被最小化的平台角速度值。
29.在本发明的一个实施例中，对于平台的角速度的相应不同的值，计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段之和的多个总值。
30.在本发明的一个实施例中，将当前在平台上的相应动物对于平台的角速度的相应不同值的非生产时间段之和的相应计算出的总值彼此进行比较，并且将导致当前在平台上的相应动物的非生产时间段的所计算出的总值的最小值的角速度值确定为平台的最佳角速度。
31.优选地，对于平台的角速度的每个值，根据平台上的每只动物的当前位置之和以及平台角速度值与该动物的当前预计完成时间与该动物已经在该平台上被挤奶的时间之差的乘积来计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段之和的总值。
32.在本发明的一个实施例中，该方法还包括计算当前在平台上的每只动物应保持在平台上以使在该平台上的相应动物的非生产时间段间之和的总值最小化的平台转数。优选地，根据每只动物应保持在平台上以使平台上相应动物的非生产时间段之和的总值最小化的转数来计算平台的最佳角速度。
33.在本发明的一个实施例中，对当前在平台上的每只动物挤奶被视为开始于挤奶杯组附接到该动物的乳头上和检测到从附接至该动物的挤奶杯组流出奶中的一者。
34.在本发明的另一个实施例中，每当动物进入平台时就计算平台的最佳角速度。有
利地，每当动物离开平台时就计算平台的最佳角速度。
35.在本发明的另一个实施例中，每当开始对平台上的动物挤奶时就计算平台的最佳角速度。
36.在本发明的另一个实施例中，每当检测到平台上的每只动物的产奶量与该动物的历史产奶量之间的偏差时，就计算平台的最佳角速度。
37.在本发明的另一实施例中，每当检测到平台上的每只动物的挤奶时间与该动物的历史挤奶时间之间的偏差时，就计算平台的最佳角速度。
38.在本发明的另一个实施例中，以预定的时间间隔计算平台的最佳角速度。优选地，每个预定时间间隔介于0.5秒至60秒的范围内。有利地，每个预定的时间间隔介于20秒至30秒的范围内。在理想情况下，每个预定时间间隔约为25秒。
39.在本发明的另一个实施例中，平台的最佳角速度基本上是连续计算的。
40.优选地，每当计算出平台的最佳角速度值时就改变平台的角速度，并且将平台的角速度改变为先前最近计算出的最佳角速度值。有利地，每当正在将平台的角速度改变为先前最近计算出的最佳角速度值时，逐渐改变平台的角速度。
41.优选地，将平台上的每只动物的历史数据加权到在紧接在前一预定时间段期间确定的历史数据。有利地，预定时间段介于1天至30天的范围内。优选地，预定时间段介于2天至7天的范围内。理想情况下，预限定的时间段约为5天。
42.在本发明的一个实施例中，将当前在平台上的每只动物的历史数据加权到基于该动物在平台上的紧接着的先前挤奶时段之一的数据。
43.在本发明的另一个实施例中，将当前在平台上的每只动物的历史数据加权到基于与该动物的当前挤奶时段的时间相对应的一天中的时间处紧接着的先前挤奶时段之一的数据。在本发明的另一实施例中，平台上的每只动物的历史数据包括与该动物的泌乳阶段以及与该动物的历史数据有关的一天中的时间(早晨或晚上)中的至少一者有关的数据。
44.优选地，将要在平台上挤奶的每只动物的历史数据作为该动物特有的挤奶简档来提供。有利地，每只动物的挤奶简档都是从跨越该动物的多个挤奶时段而获得的该动物的历史挤奶数据得出的。优选地，通过曲线拟合大量统计概率分布来确定每只动物的挤奶简档，并确定最佳拟合模型。有利地，根据最佳拟合模型确定每只动物的挤奶简档。
45.本发明还提供一种配置为在根据本发明的方法的控制下操作的挤奶平台。
46.另外，本发明提供了一种旋转式挤奶平台，其被配置为根据本发明的方法进行操作，以使平台上每单位时间被挤奶动物的数量最大化。
47.此外，本发明提供了一种用于操作旋转式挤奶平台以最大化每单位时间被挤奶动物的数量的设备，该设备包括信号处理器，其被配置为执行根据本发明的方法并根据该方法计算平台的最佳角速度，以最大化每单位时间被挤奶动物的数量。
48.本发明还提供了用于操作旋转式挤奶平台以最大化每单位时间被挤奶动物的数量的设备，该设备包括信号处理器，该信号处理器被配置为根据当前在平台上每只动物的历史数据来计算平台的最佳角速度以最大化每单位时间被挤奶动物的数量，该历史数据包括用于对当前在平台上每只动物挤奶的每挤奶时段的历史挤奶时间，以及当前在平台上的每只动物的每挤奶时段的历史产奶量中的至少之一。
49.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为根据平台的当前角速度来计算平
台的最佳角速度。优选地，信号处理器被配置为根据平台的角速度的多个相应的不同值来计算最佳角速度。
50.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物离开起始位置的当前位置来计算平台的最佳角速度，该起始位置是该平台上该动物进入该平台的位置。
51.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为对于当前在平台上的每只动物计算预计完成位置，预计该动物的挤奶将在该位置处完成。
52.在本发明的另一实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前位置来计算该动物的预计完成位置。
53.优选地，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物的历史数据来计算该动物的预计完成位置。
54.有利地，该信号处理器被配置为根据用以对当前在所述平台上的每只动物挤奶的每挤奶时段的历史挤奶时间和所述动物的每挤奶时段的历史产奶量中的至少一者来计算所述动物的预计完成位置。
55.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在该平台上的先前挤奶时段的挤奶时间来计算该动物的预计完成位置。
56.优选地，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在与该动物当前挤奶时段的一天中的时间对应的一天中的时间处的先前挤奶时段的挤奶时间来计算该动物的预计完成位置。
57.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前产奶量来计算该动物的预计完成位置。
58.在本发明的另一实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物预的挤奶完成的预计完成时间，计算该动物的预计完成位置。
59.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前位置来计算该动物的预计完成时间。
60.优选地，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物的历史数据计算该动物的预计完成时间。
61.有利地，该信号处理器被配置为根据用以对当前在平台上的每只动物挤奶的每挤奶时段的历史挤奶时间和该动物每挤奶时段的历史产奶量中的至少一者来计算该动物的预计完成时间。
62.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物的先前挤奶时段中该动物的挤奶时间来计算该动物的预计完成时间。优选地，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在与该动物的当前挤奶时段的一天中的时间相对应的一天中的时间处该动物的先前挤奶时段的挤奶时间来计算该动物的预计完成时间。
63.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在该平台上的当前产奶量计算该动物的预计完成时间。
64.优选地，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物已经在平台上被挤奶的时间和先前最近计算出来的预计完成时间来计算该动物的预计完成时间。
65.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为根据对于当前在平台上的每只
动物的当前预计完成时间与该动物已经在该平台上被挤奶的时间之间的差来计算该动物的预计完成时间。优选地，所述信号处理器被配置为根据当前在该平台上的每只动物在所述平台上的当前位置以及所述平台的当前角速度与对于该动物的当前预计完成时间与该动物已经在该平台上被挤奶的时间之差的乘积，来计算该动物的预计完成时间。
66.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物的所计算出的预计完成位置来计算平台的最佳角速度。
67.在本发明的另一实施例中，信号处理器被配置为计算当前在平台上的每只动物的非生产时间段，该非生产时间段是该动物将在从该动物的预计完成位置到该动物在平台上的出口位置和对于该动物的理想完成位置中的一个期间停留在平台上的时间。
68.优选地，信号处理器被配置为根据当前在平台上的每只动物在该平台上的出口位置和对于该动物的理想完成位置中的一个与该动物在平台上的预计完成位置之间的差，来计算该动物的非生产时间段。
69.优选地，信号处理器被配置为计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段的总值。有利地，该信号处理器被配置为通过将当前在平台上的相应动物的非生产时间段相加来计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段的总值。
70.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为将平台的最佳角速度确定为当前在平台上的相应动物的非生产时间段之和的总值达到最小时该平台的角速度值。
71.优选地，信号处理器被配置为对于平台的角速度的不同值来计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段之和的多个总值。有利地，该信号处理器被配置为将当前在平台上的相应动物对于平台的角速度的不同值的非生产时间段之和的相应计算出的总值彼此比较，以将导致当前在平台上的相应动物的非生产时间段的所计算出的总值的最小值的角速度值确定为该平台的最佳角速度。
72.优选地，信号处理器被配置为根据平台上的每只动物的当前位置以及该平台角速度值与该动物的当前预计完成时间与该动物已经在该平台上被挤奶的时间之差的乘积，计算对于平台的角速度的每个值计算当前在平台上的相应动物的非生产时间段之和的总值。
73.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为计算当前在平台上的每只动物应保持在平台上的平台转数，以最小化相应动物在平台上的非生产时间段之和的总值。有利地，该信号处理器被配置为根据所计算出的每只动物应保持在平台上的转数来计算平台的最佳角速度，以使相应动物在平台上的非生产时间段之和的总值最小。
74.在本发明的另一实施例中，信号处理器被配置为认为当前在平台上的每只动物的挤奶开始于挤奶杯组附接到该动物乳头和检测到从所附接至该动物的挤奶杯组流出奶中的一者。
75.优选地，信号处理器被配置为每当动物进入平台时计算平台的最佳角速度。有利地，该信号处理器被配置为每当动物离开平台时计算平台的最佳角速度。
76.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为每当在平台上开始挤奶时计算平台的最佳角速度。
77.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为每当检测到平台上的每只动物的产奶量与该动物的历史产奶量之间的偏差时，计算平台的最佳角速度。
78.在本发明的另一实施例中，信号处理器被配置为每当检测到平台上的每只动物的
挤奶时间与该动物的历史挤奶时间之间的偏差时，计算平台的最佳角速度。
79.在本发明的一个实施例中，信号处理器被配置为以预定的时间间隔计算平台的最佳角速度。
80.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为基本连续地计算平台的最佳角速度。
81.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为每当计算平台的最佳角速度值时都改变平台的角速度，并且将平台的角速度改变为先前最近计算出的平台最佳角速度值。优选地，信号处理器被配置为每当正在将平台的角速度改变为先前最近计算出的最佳角速度值时，逐渐改变平台的角速度。
82.在本发明的另一个实施例中，信号处理器被配置为将平台上的每只动物的历史数据加权到在前一预定时间段期间确定的历史数据。
83.优选地，所述信号处理器被配置为将当前在平台上的每只动物的历史数据加权到基于所述动物在所述平台上的紧接着的先前挤奶时段之一的历史数据。
84.有利地，该信号处理器被配置为将当前在平台上的每只动物的历史数据加权到基于与该动物的当前挤奶时段的时间相对应的一天中的时间处的紧接着的先前挤奶时段之一的历史数据。
85.优选地，在平台上的每只动物的历史数据包括与该动物的泌乳阶段以及该动物的历史数据所涉及的一天中的时间(早晨或晚上)中的至少一者有关的数据。
86.本发明还提供一种包括根据本发明的设备的旋转式挤奶平台，用于控制平台的操作以使每单位时间被挤奶动物的数量最大化。
87.本发明的优点很多。本发明的一个特别重要的优点是，根据本发明的方法和设备允许最大化在挤奶平台上每单位时间被挤奶动物的数量。这是由于以下事实而实现的：将平台的角速度定期更新为最佳角速度，该最佳角速度基于当前在平台上的动物使每单位时间被挤奶动物的数量最大化。通过每当动物进入平台时计算平台的最佳角速度，可以使每单位时间被挤奶动物的数量最大化。
88.通过最大化平台上每单位时间被挤奶动物的数量，可以显着减少对给定动物群规模挤奶的总挤奶时间。因此，在动物群规模相对较大的情况下，可以减小挤奶平台的规模和数量，这也是一个明显的优势。
附图说明
89.根据以下仅通过非限制性示例并参考附图给出的优选实施例的描述将更清楚地理解本发明，在附图中：
90.图1是根据本发明的旋转式挤奶平台和同样根据本发明的设备的框图，该设备执行同样根据本发明的用于操作旋转式挤奶平台以最大化在平台上被挤奶动物的数量的方法。
具体实施方式
91.参考附图，该图示出了根据本发明的旋转式挤奶平台，其总体上由附图标记1表示。旋转式挤奶平台1包括同样根据本发明的设备，该设备总体上用附图标记3表示，该设备
用于执行根据本发明的操作旋转式挤奶平台1的方法，以便最大化每单位时间被挤奶动物的数量，在图中是每小时被挤奶动物的数量。旋转式挤奶平台1绕垂直的中心主旋转轴4可旋转地安装，并且包括多个动物容纳位置5，用于在挤奶期间在平台1上容纳相应动物。可以提供任何数量的动物容纳位置5，但是通常的动物容纳位置数量可以介于二十到一百二十的范围内，甚至更高。在本发明的该实施例中，为了方便起见，平台1被示出为包括十二个动物容纳位置5。仅以方框图示出的变速马达6使平台围绕主旋转轴4沿箭头a的方向旋转。
92.入口7设置在挤奶平台1上，当平台1沿箭头a的方向围绕主旋转轴4旋转经过入口7时，动物经过平台1依次进入动物容纳位置5。入口7在本文中也将被称为入口位置7。平台1设置有出口9，用于当平台1沿箭头a的方向旋转经过出口9时，依次容纳来自动物容纳位置5的动物。出口9在本文中也将被称为出口位置9。在本发明的该实施例中，并且通常在这样的旋转式挤奶平台中，出口9位于入口7附近，以便每个动物容纳位置5所经过的位置的数量p(进而位于动物容纳位置5之一上的每只动物在平台1的每转中都经过入口位置7和出口位置9之间(包括入口位置7和出口位置9))，在假设每个位置的角宽等于每个动物容纳位置5的角宽的条件下，等于平台1上动物容纳位置5的数量。然而，通常，为了使动物更容易地通过出口9离开平台，由于动物必须从相应的动物容纳位置倒退，所以出口9的宽度可能比入口7的宽度大，通常是三个动物容纳位置那么宽。
93.以方框图示出的位置传感器10连续地监视平台1的旋转并产生指示平台1相对于基准的位置的信号，在本发明的该实施例中，该基准为入口位置7。
94.在本发明的该实施例中，用于在每只动物经过入口7到达平台1上时对其进行识别的装置包括rfid传感器元件12，该rfid传感器元件12位于平台1的动物容纳位置5，邻近入口7。在旋转式挤奶平台1上待挤奶的动物群中的每只动物都配备有合适的识别标签，在本发明的该实施例中，该识别标签包括耳标。耳标设置有用于识别相应动物的相应电子可读唯一标识代码。当动物经过入口7顺序地进入动物容纳位置5时，rfid传感器元件12从相应耳标中读取代码。
95.每个动物容纳位置5均设置有挤奶杯组(未示出)，该挤奶杯组附接至动物的乳头以进行挤奶。以常规方式从挤奶杯组中抽取乳汁，然后将其输送到散装乳汁储罐(未显示)。通过方框图中所示的相应的流量计14从每个挤奶杯组中抽取乳汁，以连续地监视在相应的动物容纳位置5上从动物体内抽取乳汁的流速。流量计14产生电信号，该电信号指示监测到的在相应的动物容纳位置5中从相应动物体内抽取乳汁的流速。
96.至此所描述的挤奶平台1对于本领域技术人员而言是已知的，并且不需要对旋转式挤奶平台1进行进一步的详细描述。
97.现在转向用于执行根据本发明的用于操作旋转式挤奶平台1以最大化每小时被挤奶动物的数量的方法的设备3，设备3包括信号处理器，在本发明的该实施例中，该信号处理器为由微处理器15提供。微处理器15被编程为控制旋转式挤奶平台1的操作并控制马达6及其速度，从而依次控制平台1的角速度，以便使平台1以最佳角速度绕主旋转轴4旋转，来使得如下所述那样最大化每小时在平台1上被挤奶动物的数量。
98.当动物进入平台1上的动物容纳位置5时，微处理器15从rfid传感器12读取信号以识别每只动物。微处理器15被编程为将每只动物的标识与该动物所处的动物容纳位置的标识进行交叉引用。与动物所处的动物容纳位置的标识交叉引用的每只动物的标识存储在存
储器中，该存储器可以是微处理器15的存储器或与微处理器15通信的电子存储器17。为了描述本发明的该实施例，假定与相应的动物容纳位置5交叉引用的每只动物的标识存储在存储器17中。
99.微处理器15还被编程为从相应动物容纳位置5的流量计14读取信号，并从该动物挤奶开始计算每只动物的产奶量。平台1上的相应动物的产奶量不断更新，并与动物的标识交叉引用第存储在存储器17中。
100.微处理器15还被编程为连续地从位置传感器10读取信号。微处理器15被编程为根据从位置传感器10读取的信号来确定每只动物在平台1上的当前角位置，该角位置是自该动物进入平台1以来平台1已经旋转所经过的角距离。平台1上每只动物的当前角位置与该动物所在的动物容纳位置5的当前角位置相同，因此该动物在平台1上的当前角位置等于自该动物进入该动物容纳位置5以来，该动物所在的动物容纳位置5已经行进经过的角度。为了方便起见，当动物在入口7处进入该动物容纳位置5时，将每个动物容纳位置5的位置称为该动物容纳位置的起始位置，也称为该动物的起始位置。因此，当动物容纳位置5与入口9对准时，微处理器15根据从位置传感器10读取的信号来根据平台1的角位置确定每个动物容纳位置5的起始位置。微处理器15确定每个动物容纳位置5的当前角位置，进而通过当该动物容纳位置5处于起始位置时求和该动物容纳位置5到平台1的角位置时所经过的角距离，求出每只动物在平台1上的当前角位置。每只动物和相应的动物容纳位置5与相应的起始位置的当前角位置不断更新，并存储在存储器17中且与相应的动物的标识交叉引用。
101.当动物开始挤奶时，微处理器15还被编程为根据从位置传感器10和流量计14读取的信号来确定每只动物在平台1上的角位置。微处理器15被编程为根据从流量计14读取的、与该动物所处的动物容纳位置5的信号来确定动物的挤奶开始，该信号指示该乳汁流动的开始。在微处理器15确定该动物挤奶开始时，微处理器15通过根据动物所在的动物容纳位置5的起始位置来确定该动物所在的动物容纳位置5的角位置，以确定在挤奶开始时该动物在平台1上的角位置。微处理器15在每只动物挤奶开始时的角位置与相应动物的标识交叉引用地存储在存储器17中。
102.微处理器15被编程为基于与平台上的每只动物有关的历史数据来计算平台1的最佳角速度，以使每小时在平台1上被挤奶动物的数量最大化。将关于要在平台1上被挤奶动物群的每只动物的历史数据存储在存储器17中，并与相应动物的标识交叉引用。在本发明的该实施例中，历史数据被存储为特定于每只动物的挤奶简档，并且包括动物群中每只动物的每挤奶时段的历史挤奶时间，以及该动物群中每只动物的每挤奶时段的历史产奶量。对于一天中的每个挤奶时段，分别提供每只动物的每挤奶时段的历史挤奶时间和每只动物的每挤奶时段的历史产奶量，例如，在每天早上和晚上两次的情况下，对于早上时段和晚上时段，分别存储关于每只动物的每挤奶时段的历史挤奶时间和每挤奶时段的历史产奶量。如果每天对动物挤奶两次以上，则每天分别提供关于三个或更多挤奶时段的这种数据。另外，历史数据包括每只动物的泌乳阶段。每只动物被挤奶的最后挤奶时间也存储在存储器17中。
103.相应动物的历史数据可以首先手动输入到微处理器15，并通过合适的接口19存储在存储器17中，该接口可以包括键盘、触摸屏等。替代地，接口19可以包括用于将微处理器15连接到计算机以将历史数据从计算机下载到存储器17的合适连接件。历史数据可以附加
地或可替代地从挤奶平台1上的动物群的相应动物的多个挤奶时段中得出。一旦历史数据已经最初存储在存储器17中，则在平台1上的每个挤奶时段之后，基于在那个挤奶时段期间相应动物的挤奶性能，关于相应动物连续更新历史数据。为了提高计算平台1的最佳角速度的准确性，将相应动物的历史数据加权到相应动物的最新挤奶性能，并且典型地，将相应动物的历史数据加权到在前三到七天内期间相应动物的挤奶性能。
104.在本发明的该实施例中，微处理器15被编程为每当动物进入平台1时为平台1计算新的最佳角速度，并且在计算出新的最佳角速度时，微处理器15控制变速马达6，以将平台1的角速度改变为先前最近计算出的最佳角速度。
105.在详细描述如何计算平台的最佳角速度之前，首先将描述用于确定平台1的最佳角速度的方法的概述。
106.当每只动物进入平台1时，微处理器15根据从rfid传感器元件12读取的信号中识别出该动物，并将该动物的标识与该动物所进入的动物容纳位置5的编号进行交叉引用，以便动物在平台1对其挤奶期间可以被跟踪。对微处理器15进行编程，以使得每当动物进入平台1时，微处理器15都会计算平台1的最佳角速度，以便使单位时间内被挤奶动物的数量最大化，即使得每小时在平台1上被挤奶动物的数量最大化。此外，微处理器15也被编程为计算出平台1的最佳角速度，以便在每只动物离开平台1时，特别是在动物离开平台并且没有动物进入平台中刚腾空的那个位置的情况下，使得每小时在平台上被挤奶动物的数量最大化。
107.为了确定平台的最佳角速度，对微处理器15进行编程，以初始计算平台1上每只动物的预计完成位置，即对该动物的挤奶被预测为在其上将完成的、该动物的动物容纳位置5的以弧度为单位的角位置。基于该动物在平台1上的当前角位置以及该动物在当天中与当前挤奶时间相对应的挤奶时段的历史数据，并且还基于该动物从挤奶开始到该动物在平台1上的当前角度位置的产奶量，以及该动物从挤奶开始到该动物在平台1上的当前角度位置一直进行的挤奶的时间，来计算每只动物的预计完成位置。在计算每只动物的预计完成位置时，对微处理器15进行编程，以计算平台1上每只动物从预计完成位置到理想完成位置的非生产时间段(以弧度为单位)。每只动物的理想完成位置是应该在其上完成该动物挤奶的平台的角位置，以便在该动物到达出口位置9之前允许有足够的时间从该动物的乳头上移走挤奶杯组并进行处理该动物乳头的任何后处理。每只动物的非生产时间段是指该动物从预计完成位置到该动物的理想完成位置将停留在平台上的时段，并且在该时段期间将不会从该动物收获乳汁。通过从理想完成位置的角度减去预计完成位置的角度来计算每只动物的非生产时间段，这两种位置均基于该动物所在的动物容纳位置5的起始位置。最初，根据平台的当前角速度计算每只动物的预计完成位置。某些动物在平台上的所计算出的预计完成位置将在理想完成位置之前终止，某些可能在理想完成位置之后终止，并且可能从该动物的起始位置延伸超过2π弧度，这将导致动物必须在平台1上停留更多一圈。
108.当已经计算出平台1上的每只动物的非生产时间段时，将以弧度为单位的非生产时间段相加，得出平台当前角速度的非生产时间段的总值。微处理器15被编程以对于平台的角速度的多个不同值，计算出平台上动物的非生产时间段之和的多个总值。然后，微处理器15将对于平台的角速度的不同值，比较平台1上的动物的非生产时间段之和的相应总值，并且导致平台上动物的非生产时间段之和的总值的最小值的平台角速度值由微处理器15
确定为最佳角速度。
109.在确定平台1的最佳角速度后，微处理器15控制马达6的速度，以将平台1的角速度逐渐改变为刚确定的最佳角速度。
110.通常，期望基于新确定的平台的最佳角速度，大多数动物的预计完成位置应恰好出现在理想完成位置之前。然而，如果某些动物的预计完成位置应在理想的完成位置之后出现，则具有此类预计完成位置的那些动物将在平台上保留更多一圈。
111.通常，依赖于平台上的动物容纳位置的数量以及平台的角速度(从动物经过入口位置7进入平台的时间，换句话说，从该动物的起始位置，直到挤奶器已经附接到该动物身上为止)，平台可能已经经过平台的三到八个位置。因此，当正在计算挤奶平台的最佳角速度时挤奶平台上的许多动物将不会开始挤奶。为了能够为尚未附接挤奶杯组的那些动物中的每只动物计算预计完成位置，假定挤奶杯组以预定的角度位置附接到那些动物身上。典型地，预定位置将是预期挤奶杯组将附接到动物身上的位置，而其又是挤奶杯组通常附接到动物身上的平均位置。基于该预定位置计算这些动物中的每一只的预计完成位置，该预定位置也将被视为平台上相关动物在该动物开始挤奶的位置。然而，一旦由微处理器15从相应的流量计14读取的信号表明该动物开始挤奶，就关于该动物的开始对该动物挤奶的动物容纳位置5的角位置计算出该动物的预计完成位置。
112.现在将更详细地描述用于确定平台的最佳角速度的、微处理器15被编成来执行的方法。首先，准备一个目标函数，该目标函数可被微处理器15用于计算平台的最佳角速度，以使平台上每单位时间被挤奶动物的数量最大化。整个系统的优化涉及两个关键步骤，即对历史数据进行统计分析以及基于平台1的动力学特性开发优化算法。
113.首先，分析动物群中所有动物的历史数据，以开发出每只动物特有的挤奶简档。如上所述，该数据包括动物群中每只动物跨越多个挤奶时段(例如跨越例如1到30天，优选跨越2至7天范围内的预定时段，最好是约5天的预定时间段)的每个挤奶时段的产奶量和每个挤奶时段的挤奶时间。针对动物群中的每只动物，对于早晨挤奶时段和晚上挤奶时段分别提供每只动物的每个挤奶时段的挤奶时间和每只动物的每个挤奶时段的产奶量。另外，该历史数据还包括该动物群中每只动物的泌乳阶段。然后使用大量统计概率分布对该数据进行曲线拟合，并为每只动物确定最佳拟合模型。通过评估每个模型的预测平方误差(sse)之和来确定最佳拟合。根据模型确定每只动物的预测挤奶时间，即关于挤奶时段的挤奶时间的预测持续时间，并将其用作优化模型的输入。每只动物的预测挤奶时间对于该动物是恒定的，并存储在存储器17中。然而，在平台1上的每只动物的每个挤奶时段期间，基于该动物的当前产奶量得出可变的挤奶时间，并且在每个挤奶时段期间连续更新挤奶时间。在每当挤奶时段结束时，存储每只动物的挤奶时间的最终更新值并与该动物进行交叉引用，并且将每只动物的挤奶时间加权到最新更新挤奶时间上。
114.在平台1上开始每只动物的挤奶时，每只动物的挤奶时间基于根据加权到其最新更新值的模型确定的挤奶时间。一旦开始挤奶，平台上的每只动物的挤奶时间将基于该动物的当前检测到的产奶量动态更新。通过将预测的乳汁流量简档与当前的乳汁流量简档进行比较来执行此更新，然后相应地调整预测挤奶时间。
115.现在转向平台1的最佳角速度的计算，在理想情况下，平台上将没有非生产时间段，非生产时间段是动物挤奶已经完成后动物必须保留在平台1上的时段。然而，通常这是
无法实现的。为了使非生产时间段的数量最小化，在一只或几只动物的情况下，可能希望将平台1的最佳角速度设定为使得一只或几只动物在所述一只或几只动物到达这些动物的理想完成位置或出口位置9时可能还没有被挤完奶，并且在这种情况下，这些动物将被保留在平台上进行随平台转第二圈，在极端情况下，平台要转三圈或更多圈，直到挤奶完成。
116.微处理器15用于借助于平台上角速度的不同值而使当前在平台上的动物的非生产时间段之和的总值最小化的算法如下：
117.最小满足ω>0
ꢀꢀꢀ
(1)
118.公式(1)可以近似为
119.最小满足ω>0
ꢀꢀꢀ
(2)
120.其中
121.ω是平台1的以弧度/秒为单位的角速度，
122.φ是动物在平台上离开相应动物的起始位置的以弧度为单位的理想角度完成位置，
123.n是在正在计算平台1的最佳角速度时平台1上的动物数量，
124.x
i
是给定动物的离开该动物的起始位置的以弧度为单位的预计完成位置，而
125.m
i
是给定动物在平台1的给定角速度下的转数，如果给定动物的预测角完成位置距离该动物的起始位置处于挤奶平台的第一转内则m
i
＝0，并且对其他所有旋转按照1递增
[0126][0127]
其中
[0128]
x1＝θ1+ω(τ1‑
t1)
[0129]
x2＝θ2+ω(τ2‑
t2)
[0130][0131]
x
n
＝θ
n
+ω(τ
n
‑
t
n
)
[0132]
或者
[0133][0134]
其中
[0135]
θ
i
是平台1上给定动物离开该动物的起始位置的以弧度为单位的当前角位置，
[0136]
τ
i
是平台1上给定动物在考虑到该动物的当前产奶量的情况下的预期挤奶时间，而
[0137]
t
i
是平台1上的给定动物已经被挤奶的时间。
[0138]
每当要计算平台1的角速度的最佳值时，微处理器15就针对平台1的角速度的多个不同值(包括平台1的角速度的当前值)，根据等式(2)计算当前在平台1上的动物的非生产时间段之和的多个总值。然后，微处理器15将平台1的角速度的最佳值确定为导致平台1上的动物的非生产时间段之和的总值的最小值的角速度值。
[0139]
然后，在计算出平台1的角速度的最佳值时，微处理器15操作马达6以将平台1的当前角速度逐渐改变为新计算出的最佳角速度，因此挤奶平台的操作继续直到动物群中的所有动物都完成了挤奶。
[0140]
在每个挤奶时段完成时，动物群的动物的历史数据被存储在存储器17中，包括限定该动物群中的相应动物特有的挤奶简档的数据，包含该动物群中的每只动物的每挤奶时段的历史挤奶时间和产奶量。并且用刚完成的挤奶时段的挤奶量和挤奶时间进行更新，其中每只动物每挤奶时段的历史产奶量和挤奶时间用其相应的更新值进行加权。
[0141]
尽管已经在每当动物进入挤奶平台和/或离开挤奶平台时计算平台1的最佳角速度的情况下描述了本发明的实施例，但可以设想，可以在挤奶平台旋转期间的任何时间计算平台1的最佳角速度。例如，可以设想，每当将挤奶杯组附接到动物身上时，和/或每当将挤奶杯组从动物身上取下时，计算挤奶平台的最佳角速度。还可以设想，每当发现一只或多只动物的挤奶速度与该平台上的一个或多只动物的历史和/或预测挤奶速度不同时，计算该挤奶平台的最佳角速度。此外，可以设想，每当在由于与动物有关的进一步动作(其中在将挤奶杯组附接到该动物身上之前对该动物的预处理表明需要对该动物进行进一步的检查或处理，这需要停止挤奶平台)而停止时，重新启动挤奶平台时计算平台的最佳角速度。还可以设想，以预定的时间间隔来计算平台的最佳角速度，其中预定的时间间隔可以介于0.5秒至60秒的范围内。
[0142]
在本发明的其他实施例中，可以设想比所描述的频率更少地计算平台的最佳角速度，并且在本发明的一些实施例中，可以设想，每当动物进入平台时，不是计算平台的最佳角速度，而是可以为整个动物组确定平台的最佳角速度，在这种情况下，平台的角速度对于该组动物来说将保持恒定，但是例如对于下一组动物而言可能改变。可以设想，如果一组动物是一组高产奶动物，则可以为该组高产奶动物计算最佳角速度，然后为可能是低产奶组的另一组动物计算平台的最佳角速度。
[0143]
还可以设想，微处理器可以被编程为检测正在将挤奶杯组附接到动物身上的异常挤奶杯组附接速度。例如，如果正在以每12秒一个挤奶杯组的速度将挤奶杯组附接到动物身上，并且最后一个挤奶杯组的附接与下一个挤奶杯组的附接之间的间隔大于12秒，则微处理器15可以被编程为减慢或停止挤奶平台，直到下一个挤奶杯组已经被附接到要附接挤奶杯组的下一只动物上。一旦附接了下一个挤奶杯组，微处理器15就将挤奶平台的角速度设置为减速或停止之前平台旋转的角速度，然后微处理器将计算该平台的新最佳角速度，然后控制马达6将平台1的角速度逐渐更改为先前最近计算出的最佳角速度。
[0144]
可以设想，在动物以相对较快的速度挤奶，并且平台的角速度使得操作员无法以足够快的速度跟上动物进入平台的速度将挤奶杯组附接到动物身上的情况下，对微处理器15进行编程，以便在错失了挤奶杯组与动物的附接的情况下，微处理器15可以停止或控制马达6的速度，以减小平台1的角速度来允许操作员有足够的时间来以动物正在进入平台的速度将挤奶杯组附接到动物身上。
[0145]
尽管已经将用于识别通过平台入口的每只动物的装置描述为包括rfid传感器元件，但是可以使用任何其他合适的动物识别装置，例如可以使用视频识别装置或任何其他合适的识别装置。还可以设想，代替或除了在平台入口附近提供动物识别装置以在动物进入平台时识别该动物外，可以在平台上提供合适的识别装置以在其相应的动物容纳位置上
识别平台上的相应动物。这样的动物识别装置可以是单只动物识别装置，其将被配置为识别在相应的动物容纳位置上的动物，或者可以在每个动物容纳位置上提供一个合适的动物识别装置，以识别在该动物容纳位置上的动物。
[0146]
还可以设想，动物群中每只动物的历史数据还可以包括与每只动物有关的饮食数据，例如，每单位量饲料的产奶量和/或每单位量不同类型饲料的产奶量。在这种情况下，设想将提供一个数据收集系统，用于收集与该动物群的相应动物的当前饮食有关的数据，并且这种收集系统将收集与每只动物当前消耗的饲料类型有关的数据，每只动物的进食时间和每种饲料每只动物消耗的饲料量。然后，当计算平台上每只动物的预计完成位置时，将微处理器编程为考虑每只动物最近消耗的饲料类型、最后一次喂食的时间及其消耗量。然后，在计算平台式每只动物的预计完成位置时，微处理器将基于最近消耗的饲料类型，喂食时间和该动物消耗的数量来修改该动物的预期产奶量。还可以将微处理器编程为例如考虑每只动物在之前一到七天，更通常是之前一到三天所消耗的饲料的类型和消耗量。