Спосіб визначення фізіологічного стану лактуючих корів і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до області автоматизації тваринництва, зокрема, до способів і засобів контролю стану здоров'я лактуючих корів у процесі доїння. Найбільш близьким до винаходу, що пропонується є система для діагностики функціонального стану корови (патент №1790878, A01J7/00, 1992). Спосіб полягає в тому, що у кожної корови під час двох доїнь, що йдуть підряд, вимірюється і порівнюється з допустимою максимальна температура молока від кожного датчика. Пристрій для здійснення способу містить датчики вимірювання температури молока, пікові детектори, два комутатори, поєднані між собою функціональними зв'язками АЦП, блок буферних регістрів, блок виділення різниці, блок порівняння, схему АБО, пристрій управління, ключі-комутатори, друкуючий пристрій та блок пам'яті. Недоліком відомого способу є недостатня ефективність і вірогідність ідентифікації підозрілих на захворювання корів. Недоліками відомого пристрою є те, що в ньому застосовуються аналогові пікові детектори зі збереженням вимірюваної величини на електричній ємності, які мають низьку часову стабільність і в умовах роботи з підвищеною вологістю (умови ферми) не дозволяють отримати високі метрологічні характеристики, а отже і високу точність вимірювань. Крім того, пристрій побудовано на основі кінцевого автомату на жорсткій логіці, а таке рішення не дозволяє застосувати більш складний, чим відомий, алгоритм обробки, що кінець кінцем не дозволяє підвищити вірогідність ідентифікації підозрілих на захворювання лактуючих корів. Даний винахід вирішує задачу підвищення ефективності визначення фізіологічного стану лактуючих корів, вірогідності і точності ідентифікації підозрілих на захворювання тварин. Поставлена задача досягається тим, що при визначенні фізіологічного стану лактуючої корови для кожної тварини створюється два масиви температур відповідно для ранішнього і вечірнього доїння, для кожного з них визначається середня температура 9 за формулою N q= å qi i =1 N , (1) де θі - максимальна температура і-го доїння, °С; N - кількість вимірювань температур (кількість доїнь, що передують поточному вимірюванню). Далі обчислюється допустиме відхилення Dд, на яке відрізняється вимірювана максимальна температура поточного доїння від середньої - для кожного масиву температур за формулою N Dд = + 2 å ( qi - q ) i= 1 N-1 +x , (2) x - погрішність пристрою, °С. де Далі, вважаючи поточною температурою температуру наступних восьмого, дев'ятого і десятого дня досліджень, визначається відповідне відхилення D m від середньої температури для кожного масиву по формулі D m = qm - q , де qm - максимальна температура поточного доїння (ранкового чи вечірнього),°С. Далі отримане значення відхилення максимальної температури поточного доїння від середньої температури кожного масиву вимірювань D m порівнюється з допустимим відхиленням максимальної температури D д для кожного масиву вимірювань і визначається фізіологічний стан лактуючої корови, при цьому корову відносять до групи ризику, коли виконується умова, що D m більше за D д ( D m > D д ). При цьому, пристрій, завдяки якому здійснюється спосіб, згідно винаходу, містить почвертні датчики температури, розташовані в патрубках колектора доїльного апарата, комутатори аналогових сигналів, аналогоцифровий перетворювач і блок ідентифікації номера тварини, що відрізняється тим, що він обладнаний груповим комутатором, загальним для всіх каналів, нормуючим перетворювачем, мікропроцесорним обчислювальним пристроєм, блоком програмування режимів роботи і уведення початкових даних, відліковим блоком, перепрограмувальним запам'ятовуючим блоком, програмувальним таймером, блоком сигналізації і інтерфейсним вузлом, при цьому входи комутаторів зв'язані з виходами датчиків температури, а вихід кожного комутатора приєднаний до відповідного входу групового комутатора, вихід якого через з'єднані послідовно нормуючий і аналого-цифровий перетворювачі приєднаний до першого входу мікропроцесорного обчислювача, до другого входу якого підключений блок уведення початковихих даних і програмування режимів роботи, а з третім входом зв'язаний вихід блоку ідентифікації номера тварин, при цьому перший двоспрямований вихід мікропроцесорного обчислювача приєднаний до перепрограмувального запам'ятовуючого блоку, другий вихід приєднаний до входу відлікового блоку, третій вихід приєднаний до входу блоку сигналізації, четвертий вихід зв'язаний із входом інтерфейсного вузла, а п'ятий двоспрямований вихід підключений до програмувального таймера. На Фіг.1 і Фіг.2 приведені температурні криві відповідно ранішніх і вечірніх температур однієї з корів, що у процесі досліджень не змінила свого фізіологічного стану. На Фіг.3 і Фіг.4 приведені температурні криві відповідно ранішніх і вечірніх температур однієї з корів, у якої був виявлений запальний процес. На Фіг.5 показано структурну схему пропонованого пристрою визначення фізіологічного стану лактуючої корови, розраховану на вісім доїльних апаратів автоматизованої доїльної установки. Приклад виконання способу. Протягом десяти днів у групи корів, приблизно одного віку і породи, що містилися в однакових умовах і відрізнялися продуктивністю, що на початку експериментальних досліджень були продіагностовані ветлікарем і вважались практично здоровими, вимірювали максимальну температуру молока почвертними датчиками в процесі ранкового і вечірнього доїння. За період досліджень у восьми корів фізіологічний стан не змінився (Фіг.1, Фіг.2), а у двох спостерігався запальний процес (Фіг.3, Фіг.4), який діагностував ветлікар, і який був зупинений своєчасним лікуванням. Так як помітне підвищення температури у даної корови відбулося на восьмий день досліджень, то з метою наочності приклада, для обох випадків вважали кількість вимірів температур N, що передують поточному, рівним семи. Згідно (B.I. Романовський. Основні задачі теорії помилок. М-Л, ГИТТЛ, 1947), така кількість вимірів дозволяє одержати, при помилці D = s , надійність вимірів Н=0,95. За формулою (1) спочатку визначали середні температури q для ранішнього і вечірнього доїння, далі за формулою (2) визначали допустиме відхилення D д , на яке може відрізнятись вимірювана максимальна температура поточного доїння від середньої для кожного масиву температур, далі, вважаючи поточною температурою qm температуру наступних восьмого, дев'ятого і десятого дня дослідів, за формулою (3) визначали відповідне відхилення D m від середньої температури. Результати обчислень для першої корови поміщали в таблицю 1, для другої -в таблицю 2. Таблиця 1 Масив ранішніх температур молока D д , °С N, дн qm , °С D m , °С q ,°C ...7 38,05 0,25 8 38,1 0,05 9 38,3 0,25 19 37,8 0,25 Масив вечірніх температур молока D д , °С N, дн qm , °С D m , °С q ,°C ...7 38,4 0,26 8 38,2 0,2 9 38,3 0,1 19 38,6 0,2 Аналіз таблиці 1 показав, що на восьмий, дев'ятий і десятий день D m було не більше за D д , отже корова не змінила свого фізіологічного стану. Таблиця 2 Масив ранішніх температур молока N, дн ...7 8 9 19 q ,°C 38,1 D д , °С qm , °С Масив вечірніх температур молока D m , °С N, дн 0,8 0,6 0,2 ...7 8 9 19 0,3 38,9 38,7 37,3 q ,°C 38,4 D д , °С qm , °С D m , °С 38,9 38,8 38,4 0,5 0,4 0,0 0,2 Аналіз таблиці 2 показав, що на восьмий і дев'ятий день D m було більше за D д , і у корови ветлікар діагностував запальний процес. Після проведення лікування, на десятий день D m стало не більше D д . Пристрій для здійснення пропонованого способу (Фіг.5) містить блоки почвертних датчиків 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, виходи яких приєднані до відповідних входів комутаторів 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, виходи яких приєднані до входу групового комутатора 17, вихід якого приєднаний до входу нормуючого перетворювача 18, вихід якого приєднаний до входу аналого-цифрового перетворювача (АЦП) 19, вихід якого приєднаний до першого входу мікропроцесорного обчислювального пристрою (МОП) 22, до другого входу якого приєднаний вихід пристрою уведення початкових даних і програмування режимів роботи 20, а до третього входу МОП 22 приєднаний вихід пристрою автоматичної ідентифікації номера тварин 21; перший двоспрямований вихід МОП 22 приєднаний до енергонезалежного перепрограмувального запам'ятовуючого пристрою 23, другий вихід МОП 22 приєднаний до входу відлікового пристрою 24, третій вихід МОП 22 приєднаний до входу сигналізуючого пристрою 25, четвертий вихід МОП 22 приєднаний до входу вузла інтерфейсного 26, що своїм двоспрямованим виходом зв'язаний з ЕОМ, п'ятий двоспрямований вихід МОП 22 з'єднаний з енергонезалежним програмувальним таймером 27. Робота пристрою здійснюється наступним чином: МОП 22 опитує таймер 27 і з енергонезалежного перепрограмувального запам'ятовуючого пристрою 23 вибирає відповідний масив температур. Далі МОП 22 опитує пристрій автоматичної ідентифікації номера тварин 21 і привласнює ці номери блокам датчиків 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Потім відбувається опитування блоків датчиків 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 температури за допомогою групового комутатора 17, а всередині кожного блоку датчиків 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, за допомогою відповідних комутаторів 9,10,11,12,13,14,15,16 виконується послідовне опитування почвертних датчиків температури. З виходу групового комутатора 17 вимірювана інформація, надходить на нормуючий перетворювач 18, а потім - на вхід аналогоцифрового перетворювача 19, що по сигналу МОП 22 перетворює аналогову величину в пропорційний їй код, який потім зчитується. По заданому алгоритму МОП 22 робить математичну обробку вимірюваної інформації: запам'ятовує максимальну температуру, порівнює її з відповідною середньою індивідуальною температурою, а отримане відхилення - із припустимим відхиленням з відповідного масиву енергонезалежного перепрограмувального запам'ятовуючого пристрою 23. Результати обробки відображуються на відліковому пристрої 24, що забезпечує діалоговий режим з оператором. При перевищенні отриманим відхиленням припустимого відхилення, із третього виходу МОП 22 на вхід сигналізуючого пристрою 25 подається керуючий сигнал операторові. Пристрій уведення початкових даних і програмування режимів роботи 20 призначено для оперативного введення початкової інформації при введенні пристрою в експлуатацію. Вузол інтерфейсний 26 призначений для передачі вимірюваних значень температури на ЕОМ для їхньої подальшої обробки і використання в системі біотехнологічного моніторингу . При використанні запропонованого способу визначення фізіологічного стану лактуючої корови і пристрою для його здійснення в умовах молочної ферми позитивний ефект досягається за рахунок: - регулярного контролю за станом лактуючих корів; - вірогідності визначення фізіологічного стану лактуючих корів по температурі молока, що складає близько 0,9 одиниць; - скорочення витрат праці ветперсоналу, при обстеженні корів, на 50%; - збереження високопродуктивного поголів'я дійних корів завдяки своєчасному виявленню і лікуванню тварин, що захворіли; - зменшення витрат на лікарські засоби на 10% ; - підвищення якості молока. Крім того, винахід дозволяє враховувати індивідуальні особливості тварин, без чого не можлива результативна оцінка стану здоров'я дійних корів, з використанням признаку відхилення температури молока від нормального значення.