范闻明 罗晶 李琳 李云宇 苗程颖 刘娟娟

摘要：伴随着我国的全局的农业与牧业产业经济与产业供给结构变化和发展的不断调整以及我国居民整体生活水平的整体不断提高，导致人民对奶制品的需求不断上涨，从而促进乳产品制造业逐渐成为一个高上升市场产业，进而也促使我国的人工饲养奶牛数量逐年上涨。相对地，畜牧养殖业的大规模出现也刺激了下游配套设备厂商的技术迭代更新。由于人工的繁重工作，也必然导致了传统的人工挤奶逐渐被更加一体化、智能化、集成化的工业机器所取代，加之乳制品生物特性，对品质的基本监测与鉴定更是不可取少。至此，自动挤奶与检测已成为一种不可避免的趋势。

关键字：挤奶机;智能;集成化

一、背景

在近几年来，伴随着乳业的蓬勃发展以及奶制品业的竞争加剧，生产结构组织改革的重要性将变得俞加明显。全民科普和人均科学文明素质的提高也让人们对乳制品的质量来源越来越重视，这也使加工生产乳制品的商家对乳制品源头产品的品质要求目标提高，从而迫使整个乳产品上下游生产产业发展从早期的数量型发展为现在的质量与数量并重型。由于过去传统的人工挤奶对于人力的消耗过于巨大，同时伴随着现今的人力成本逐渐提高，现代自动化信息技术和现代管理自动化在畜牧业发展中起着越来越不可替代的作用。在现代奶供应基地，挤奶机的功能与质量优势是决定牛奶供应质量的一个重要因素，对生产乳产品的机械和设备的创新性技术的研究直接激励了中国乳业采用新技术。

二、作用原理

智优挤奶机其结构大体分为入栏控制器，按摩挤压器，无菌泵和检测机四大部分组成。智优挤奶机的按摩挤压器与市场上传统的挤压器并无不同。而智优真无菌包括电机、压力表、调节器、收集罐等部件组成。每套智优挤奶机由8～10套按摩挤压器组成，每套可以提供应80～100头母牛，实现全自动挤奶的智能自动化过程。而智优奶质检测机则集成了生物显微镜、电子分析天平和嵌入式微机等设备。通过该挤奶机挤奶，挤出来的奶通过管道直接流入无菌罐中，从而与外界完全隔绝开来，并且保证了更加安全、更加卫生。且能根据乳液的流动，实时而智能的调节无菌挤奶杯的杯内真空压力数值。当挤奶步骤完全完成时，无菌挤奶杯可自动脱离，通过多种冷冻剂，从而可使牛奶温度迅速降到合适的低温状态，以减少细菌繁殖感染的可能和风险，通过人工套奶杯，打开刹车，打开电源，把机器转过来，从而实现挤奶。在挤奶后，通过集成的检测机，对收集的部分乳样品通过电子分析天平进行物质含量分析，以及生物显微镜借助微机中安装的含有OCR人工智能图像识别技术的程序，检测微生物含量。

三、工作过程

智优挤奶机配备了入栏控制器，它的主要作用是避免奶牛在入栏时意外拥堵导致转盘停转的问题，进而快速而有序地引导奶牛进入转盘，从而可以降低奶牛在挤奶前的过度应激反应，从而可以大大提高挤奶速度和提高奶质。

随后，在奶牛进入挤奶机后，先挤一些奶，把挤出的奶置于带有高透过滤性的低渗滤网的杯子中，送入检测机中检查是否有异样，以此判断该乳区是否健康，进而进行进一步的挤奶作业。在实地实践中，我们发现初挤的几杯奶中，往往会含有较多的微量微生物。所以在最初挤出的一些奶不能挤入优质的牛奶中，避免细菌从奶牛乳头的乳头孔进入到健康的乳房区域。而且，在挤奶过程中要时刻注意奶牛的排乳反射现象，因此，当作业的奶牛很明显的出现排奶反射这一生理反應时，一定要尽快戴上挤奶杯进行挤奶。否则，乳汁从乳腺流入乳池的速度会减慢或中断，进而会影响工作效率进而可能会影响乳产品的质量。在实际操作中，如果存在错失套杯时机的状况，会大大缩减使用在挤奶时的催产素的作用时间，从而使乳房内的残留奶增多，这会很多造成不必要的污染和浪费。所以一般要求从一开始挤奶开始计时，再挤了将近1分钟时套杯。因为血液中催产素的浓度此时已上升到最高状态，而智优挤奶机就会经过大数据计算精准套杯。

在判断乳汁是否被挤出时，机器会通过多项精密的传感器检测管内是否有乳汁流出，此时用机械检查乳房是否有乳汁残留情况发生。在精准的机器识别下，能清楚而明确的得出相应的结论。因为一个乳房情况会有一定倾斜，使乳头也不同文化程度地指向它们的身体下方，当奶爪在地心引力的强作用影响作下，往往它们的乳头方向总是垂直向下的，即使有偏移，它的左右摆动幅度也不会太大。当乳房内奶量剩余很少时，乳房内的牛奶会在流向乳头时受到一定的阻力作用。而在此时我们对它进行挤奶时机器将按在奶爪的中心，不断的给予不同程度的压力，并且可以任意向几个正常乳区产生重要的力的作用。如果有更多的残留牛奶，需要过后详细检查橡胶套和杯子的真空。

挤奶后立即取下牛奶杯，防止空挤奶，不能用力拉。操作如下：

a.关闭奶爪所通的真空。

b.请等到乳房杯乳头室的音压下降为止。奶杯精准稳定的放在操作台上。

c.将无菌奶杯全部竖直朝下，并快速打开无菌泵开关，将奶杯和奶管里的牛奶液体快速而准确的吸进奶瓶中。

智优挤奶机中的检测机还要对奶质进行初步的最基本检测，该技术是通过其内部配套的高密度电子分析天平首先进行物质含量分析，包括但不仅限于蛋白质每毫克含量、脂肪每升含量、每升含糖量、部分乳制品常见电解质含量等。再通过其内置的高精度生物显微镜借助微机中的安装的OCR人工智能图像识别技术的程序进行颜色、微型细菌菌落识别和其聚落分布的识别并配合温度传感器检测温度来决策判断，对于在检测中检出的微生物含量指标不合格和其他常规指标有不符合质量要求的牛奶样品及其提取批次，自动运送到废弃池内，并进行相对应的统计记录操作。而对检测合格的牛奶，机器也要把每次最初挤出的一小部分奶舍弃掉，以确保品质和卫生能够符合标准。

在最后，智优挤奶机中的微机可以对数据进行自动的采集、检测项目的记录、对处理奶牛的身体状况、产奶量、以及每日挤奶次数等一系列指标和非指标信息，并将其传输到部署的相对应的数据库上。

四、存在优势

我们所研究的智优挤奶机，在一定程度上极大的减少了非常不必要的重复机械劳动投入，相对应的，极大的提高了挤奶工作的效率，而且也可以初步检测出奶牛生成的奶的品质，生产出的奶合适加工成什么样的奶制品，省去了产业下游奶制品公司的抽样监测对乳产品原料的浪费和储存运输成本以及商业风险。我们所研发的该设备有全流程标准的挤奶和奶质检测机过程，畜牧厂家可以预知挤奶程序。在系统中，多头奶牛在同一挤奶装置的同一个挤奶台上挤奶。在挤奶台上可以安装包括传感器在内的技术设备，以服务于管理决策一级个体奶牛的产奶和健康管理。