DE10233312A1

DE10233312A1 - Determining volumetric flow of milk flowing during measurement process involves measuring time for milk with known cross-section to pass between measurement points

Info

Publication number: DE10233312A1
Application number: DE2002133312
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Kaever; Marek Krasutzki; Jan-Hermann Reurik
Original assignee: WestfaliaSurge GmbH
Current assignee: GEA Farm Technologies GmbH
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-03-04

Abstract

The method involves determining a cross-sectional area of milk flow (2) or a proportional value at a measurement point, measuring the time required for milk with this cross-section to pass from the first measurement point (3) to a downstream measurement point (5), determining the flow speed from the measured time and known distance and determining the volumetric flow from the cross-sectional area and flow speed. AN Independent claim is also included for the following: an arrangement for determining volumetric flow of milk flowing during measurement process.

Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer während eines Melkvorgangs in einer Leitung mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch.The subject of the invention relates refer to a method and a device for determination of a volume flow during a milking process in a line with a given geometry flowing Milk.

Das Melken eines Tieres, insbesondere einer Kuh, ist ein komplexer Vorgang. Die Dauer eines Melkvorgangs ist Tierindividuell. Auch bei einzelnen Tieren kann die Zeitspanne, innerhalb der Melkvorgang durchgeführt wird, stark schwanken, da dieser auch vom Laktationsstand des Tieres abhängig ist. Es ist festgestellt worden, dass der Milchfluss eine relevante Kenngröße darstellt, die zum Auslösen von weiteren Verfahrensabläufen bzw. zur Steuerung und Regelung Einrichtungen innerhalb eines Milchviehbetriebes genutzt werden kann. Während des Melkvorgangs werden Abschalt-, Nachmelk- und/oder sonstige Einrichtungen eingesetzt, um den Melkvorgang einerseits wirtschaftlich und andererseits tiergerecht zu gestalten. Vorraussetzung dafür ist die möglichst genaue Kenntnis des tatsächlichen, vorzugsweise momentanen, Milchflusses.Milking an animal, in particular a cow is a complex process. The duration of a milking session is individual to animals. Even with individual animals, the time span, fluctuate greatly within the milking process, since this also depends on the lactation level of the animal. It it has been determined that the milk flow is a relevant parameter, the one to trigger of further procedures or to control and regulate facilities within a dairy farm can be used. While the milking process will be shutdown, post-milking and / or other facilities used to make the milking process economical on the one hand and on the other hand to be animal-friendly. A prerequisite for this is the most precise knowledge of the actual, preferably current milk flow.

Mit zunehmender Technisierung der Milchviehhaltung besteht auch ein erhöhtes Interesse an der Bestimmung der Tierindividuellen Milchmengen sowie der von einer Herde abgegebenen Milchmenge. Aus der Erkenntnis der abgegebenen Milchmengen während einzelner Melkvorgänge bzw. über bestimmte Perioden, ist eine verbesserte Tierhaltung sowie ein verbessertes Herdenmanagement möglich.. Eine grundsätzliche Problematik bei der Bestimmung des Volumenstroms bzw. des Massestroms der Milch ist im wesentlichen darin zu sehen, dass der zu messende Volumen- bzw. Massestrom pulsiert, sodass kein gleichmäßiger Strom vorliegt. Diese Problematik ist bereits erkannt und in der DE 4110146 C2 beschrieben worden. Nach dieser Druckschrift wird ein Verfahren zum Messen des Milchflusses während des intermittierenden, in Form von Milchpfropfen erfolgenden Abtransports der gemolkenen Milch über wenigstens einen Steigleitungsabschnitt beschrieben. Hierbei wird ein einer Masse jedes Milchpfropfens entsprechender Wert unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Pfropfengeschwindigkeit durch Abtastung der zeitlicher Länge jedes Milchpfropfens im Inneren des Steigleitungsabschnitts in einem Abstand von der Innenwand der Steigleitung bestimmt. Daraus wird durch zeitliche Mittelung über aufeinanderfolgende Milchpfropfen ein mittlerer Milchflusswert gebildet. Voraussetzung für diese Verfahrensführung ist, dass der Milchtransport in Form von Milchpfropfen in der Steigleitung stattfindet.With the increasing technicalization of dairy farming, there is also an increased interest in determining the individual milk quantities and the quantity of milk released by a herd. From the knowledge of the amount of milk dispensed during individual milking processes or over certain periods, improved animal husbandry and herd management is possible. A fundamental problem in determining the volume flow or the mass flow of milk is essentially to be seen in the fact that the measuring volume or mass flow pulsates so that there is no uniform current. This problem is already recognized and in the DE 4110146 C2 have been described. According to this publication, a method for measuring the milk flow during the intermittent removal of the milked milk in the form of milk plugs via at least one riser section is described. Here, a value corresponding to a mass of each milk plug is determined taking into account a predetermined plug speed by scanning the length of time of each milk plug inside the riser section at a distance from the inner wall of the riser. From this, an average milk flow value is formed by time averaging over successive milk plugs. The prerequisite for this procedure is that the milk is transported in the form of milk plugs in the riser.

In den heute üblichen Melkständen mit tiefer liegender Milchleitung und niedrigem Vakuumniveau ist diese, für die Funktionsweise des in der DE 4110146 C2 beschriebenen Verfahrens notwendige Voraussetzung nicht gegeben. Steigeleitungsabschnitte in Melkanlagen sind aufgrund des höheren Vakuumverlustes sowie in Hinblick auf eine verbleibende Restmilchmenge nachteilig. Darüber hinaus ist Milch ein Nahrungsmittel, sodass bestimmte hygienische Mindestvoraussetzungen erfüllt werden müssen. Dies setzt voraus, dass die Reinigung der Bauteile des Melksystems sicher und zuverlässig durchgeführt werden kann. Bei der Vorrichtung zur Messung eines der Masse eines Milchpfropfens entsprechenden Wertes während des intermediären Abtransportes der Milch, in Form von Milchpfropfen, sind nach der DE 4110146 in der Steigleitung und von der Innenwand dieser beabstandet Sensoren vorgesehen. Diese können zur erhöhten Verschmutzungsanfälligkeit führen. Die Reinigung ist daher nicht unproblematisch. Darüber hinaus wird der Leitungsquerschnitt der Steigleitung durch diese Sensoren verändert.In today's milking parlors with a lower-lying milk line and a low vacuum level, this is essential for the functioning of the DE 4110146 C2 described procedure necessary prerequisite not given. Riser sections in milking plants are disadvantageous due to the higher vacuum loss and with regard to a remaining amount of milk. In addition, milk is a food, so certain minimum hygienic requirements must be met. This requires that the milking system components can be cleaned safely and reliably. In the device for measuring a value corresponding to the mass of a milk plug during the intermediate removal of the milk, in the form of milk plugs, according to the DE 4110146 sensors are provided in the riser and at a distance from the inner wall thereof. These can lead to increased susceptibility to contamination. Cleaning is therefore not without problems. In addition, the cross-section of the riser is changed by these sensors.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Zielsetzung zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, durch das bzw. durch die eine von der Transportart der Milch unabhängige Bestimmung des Volumenstroms ermöglicht wird. Darüber hinaus soll die Vorrichtung derart ausgestaltet werden, dass die Reinigung der milchführenden Bauteile des Melksystems nicht oder nur in einem geringen Maße beeinflusst wird.The present invention is based on this the aim of specifying a method and a device, by means of a determination which is independent of the mode of transport of the milk of the volume flow is made possible. About that In addition, the device should be designed such that the Cleaning the milk-carrying Components of the milking system are not influenced or only influenced to a small extent becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a Method with the features of claim 1 or by a device solved with the features of claim 2. Advantageous further training and configurations are the subject of the respective subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Volumenstroms von während eines Melkvorgangs in einer Leitung in einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch zeichnet sich dadurch aus, dass an einer ersten Messstelle eine Querschnittsfläche des Strömungsquerschnittes des Milchstromes oder eine zur Querschnittsfläche proportional Kenngröße ermittelt wird. Hierdurch wird eine Aussage über den vom Milchstrom vereinnahmten Querschnittsfläche in der Leitung gewonnen. Bei der Querschnittsfläche handelt es sich um die Fläche, die im wesentlichen senkrecht zur Ausströmungsrichtung steht. In einem weiteren Schritt wird die Zeit bestimmt, die der Milchstrom mit der ermittelten Querschnittsfläche benötigt, um von der ersten Messstelle zu einer stromabwärts der ersten Messstelle liegenden zweiten Messstelle zu gelangen. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Messstelle ist bekannt, sodass hieraus die aktuelle Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden kann. Auf der Basis der ermittelten Querschnittsfläche unter Strömungsgeschwindigkeit erfolgt eine Bestimmung des Volumenstroms.The method according to the invention for the determination a volume flow of during a milking process in a line in a given geometry flowing Milk is characterized in that at a first measuring point a cross-sectional area of the flow cross section of the milk flow or a parameter proportional to the cross-sectional area becomes. In this way, a statement is made about the amount consumed by the milk flow Cross sectional area won on the line. The cross-sectional area is the Area, which is essentially perpendicular to the outflow direction. In one The next step is to determine the time that the milk flow takes the determined cross-sectional area needed to from the first measuring point to a downstream of the first measuring point second measuring point. The distance between the first and the second measuring point is known, so that from this the current flow rate can be determined. Based on the determined cross-sectional area under flow velocity the volume flow is determined.

Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensführung besteht die Möglichkeit den Volumenstrom in der Milchleitung zu bestimmen, ohne dass es darauf ankommt, dass die Form des Milchtransportes beispielsweise in Pfropfenform, bekannt ist. Das Verfahren kann auch bei den heute üblichen Melkständen mit tiefer liegender Milchleitung und niedrigem Vakuumniveau durchgeführt werden.This method according to the invention makes it possible to determine the volume flow in the milk line without it being important that the shape of the milk transport does not matter for example in plug form, is known. The process can also be carried out in today's milking parlors with a lower milk line and a low vacuum level.

Die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Milchstroms kann mittels einer Modellierung der Flussdynamik des Milchstroms beispielsweise durch eine Differentialgleichung verfeinert werden. Insbesondere können Fließgesetze und eine besondere Gestaltung des Milchweges die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit einbezogen werden. In diese können auch zur Bestimmung der Querschniittsfläche verwendet werden, um die Abhängigkeit der Querschnittsfläche vom Milchfluss an der Messstelle in die Messgleichung einzubringen. Der Milchweg kann dabei insbesondere so gestaltet werden, dass eine Bestimmung der Geschwindigkeit besonders günstig wird.The determination of the flow velocity the milk flow can be modeled by flow dynamics the milk flow, for example, by means of a differential equation be refined. In particular, flow laws and a special one Design of the Milky Way include the determination of the flow rate. In this can also used to determine the cross-sectional area to the dependence the cross-sectional area from the milk flow at the measuring point in the measuring equation. The Milk way can in particular be designed so that a Determination of the speed is particularly favorable.

In Kenntnis des Volumenstroms in Abhängigkeit von der Zeit wird gemäß einem weiteren Vorschlag ein Gesamtvolumenstrom durch Integration des Volumenstroms über der Zeit bestimmt.Knowing the volume flow in dependence according to time Another proposal is a total volume flow by integrating the Volume flow over determined by time.

Eine zur Querschnittsfläche proportionale Kenngröße kann dadurch gebildet werden, dass das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche und einem freien Strömungsquerschnitt der Leitung gebildet wird. Dabei kann die Kenngröße zwei Extremwerte aufweisen, nämlich 0 und 1. Ist die Kenngröße gleich null, so fließt kein Milchstrom in der Milchleitung. Entspricht die Kenngröße dem Wert 1 oder liegt dieser Wert nahe bei 1, so liegt eine vollständige bzw. eine nahezu vollständige Ausfüllung der Leitung durch den Milchstrom vor. Im Falle einer derartigen nahezu vollständig gefüllten Leitung kann die Geschwindigkeit interpoliert werden, um eine mittlere Geschwindigkeit des Milchstroms unter diesen Bedingun gen zu erhalten. Die Interpolation erstreckt sich dabei bevorzugt vom Anfang des Milchabschnittes der nahezu vollständig gefüllten Leitung bis zu dessen Ende. Damit kann insbesondere auch für sog. Milchpfropfen ein Wert für die Geschwindigkeit angegeben werden.A parameter proportional to the cross-sectional area can be formed by the relationship between the cross-sectional area and a free flow cross section the line is formed. The parameter can have two extreme values, namely 0 and 1. Is the parameter the same zero, so flows no milk flow in the milk line. The characteristic corresponds to the value 1 or if this value is close to 1, then a complete or a almost complete filling the line through the milk flow. In the case of such an almost Completely filled Line speed can be interpolated to a medium speed of the milk flow under these conditions. The interpolation preferably extends from the beginning of the milk section almost completely filled Lead to the end. This can also be used for so-called milk plugs a value for the speed can be specified.

Die Bestimmung der Zeit, die eine Scheibe des Milchstroms benötigt, um von einer Messstelle zu einer anderen Messstelle zu fließen, stellt eine wesentliche Größe zur Ermittlung des Milchstroms dar. Als Verfahren wird hier vorgeschlagen, diese Information aus einer Kombination zwischen den Messwerten an den beiden Messstellen zu gewinnen.Determining the time one Slice of milk flow needed to flow from one measuring point to another measuring point an essential parameter for the determination of the milk flow. The method proposed here is this Information from a combination between the measured values at the win two measuring points.

Die Bestimmung der Zeit, die eine Scheibe des Milchstroms benötigt, um von einer Messstelle zu einer anderen Messstelle zu fließen, stellt eine wesentliche Größe zur Ermittlung des Milchstroms dar. Als Verfahren wird hier die Kombination zischen den Messwerten an den beiden Messstellen vorgeschlagen.Determining the time one Slice of milk flow needed to flow from one measuring point to another measuring point an essential parameter for the determination of the milk flow. As a procedure, the combination will hiss the measured values at the two measuring points.

Zu einer weiteren Verbesserung der Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit wird vorgeschlagen, dass stromabwärts der zweiten Messstelle wenigstens eine weitere Messstelle vorgesehen ist. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Messstellen lässt sich mit Hilfe eines Schätzers auf Basis von Weighted-Least-Squares die Geschwindigkeit insbesondere unter Kenntnis der zugrundeliegenden Strömungsverhältnisse ebenfalls ermitteln. Die Auswertung der Sensordaten mittels Kalman-Filterung erfolgt im Post-Processing. Alle Daten und Beobachtungen fließen simultan in einen Kalman-Filter zwecks optimaler Schätzung des Zustandes des Systems ein. Das Kalman-Filter, als rekursiver Schätzalgorithmus nach der Methode der kleinsten Quadrate, berücksichtigt a priori Kenntnisse des dynamischen Verhaltens des Milchstroms bzw. des Melksystems. Neben Beobachtungsgleichungen benutzt der Kalman-Filter deshalb auch Systemgleichungen, die das dynamische Verhalten des Systems beschreiben. Hierbei findet die Prädiktion eines neuen Zustandsvektors aus dem Anfangszustand bzw. Vorgängerzustand statt: Der prädizierte Zustandsvektor wird anschließend mit Hilfe der zu einem Zeitpunkt durchgeführten Beobachtungen korrigiert. Bewertet wird diese Korrektur mittels einer Matrix, die sich aus den Kovarianzmatrizen von System- und Messrauschen ergibt. Die Matrix legt dabei fest, ob die Schätzung des Zustandsvektors primär aus der Prädiktion oder aber den Beobachtungen erfolgen soll.To further improve the Determination of the flow rate it is proposed that at least downstream of the second measuring point another measuring point is provided. By using a larger number from measuring points yourself with the help of an estimator based on weighted least squares the speed especially with knowledge of the underlying flow conditions also determine. The evaluation of the sensor data using Kalman filtering takes place in post-processing. All data and observations flow simultaneously into a Kalman filter for an optimal estimate of the state of the system on. The Kalman filter, as a recursive estimation algorithm using the method least squares a priori knowledge of the dynamic behavior of the milk flow or of the milking system. In addition to observation equations, the Kalman filter is used therefore also system equations that the dynamic behavior of the Systems. Here the prediction of a new state vector takes place from the initial state or previous state instead of: The predicted State vector is then corrected with the help of the observations made at one point in time. This correction is assessed using a matrix that consists of: yields the covariance matrices of system and measurement noise. The matrix determines whether the estimate of the state vector primary from the prediction or the observations should take place.

Bei Realisierung des Verfahrens mit weniger leistungsstarken Prozessoren kann die Ermittlung der Geschwindigkeit auch durch Korrelationsbildung über die Zeitreihen der verschiedenen Sensorsignale gebildet werden. In einer besonderen, noch weiter vereinfachenden Ausführung, ist die Extraktion bestimmter Merkmale im Signalstrom der Sensoren vorgesehen. Die Geschwindigkeit ergibt sich in einfacher Weise aus einer zeitlichen Zuordnung der Merkmale der sensorischen Signalströme. Als Merkmale können beispielsweise besonders hohe oder besonders niedrige sensorische Werte insbesondere in Kombination mit hohen positiven oder negativen zeitlichen Veränderungen dieser Werte Verwendung finden.When implementing the procedure with less powerful processors can determine the speed also through correlation formation over the time series of the different sensor signals are formed. In a special, even simpler version, is the extraction of certain features in the signal stream of the sensors is provided. The speed results in a simple manner from a temporal Assignment of the characteristics of the sensory signal currents. As Characteristics can for example particularly high or particularly low sensory Values especially in combination with high positive or negative changes over time of these values are used.

Um die Strömung durch Sensoren nicht zu beeinflussen und um eine möglichst einfache Reinigung durch Leitung und weitere Komponenten eines Melksystems zu erzielen, wird eine berührungslose Messung vorgeschlagen. Bevorzugt ist hierbei die Durchführung des Verfahrens mit Sensoren, die die Leitfähigkeit der Milch ermitteln. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass an wenigstens einer Messstelle die Leitfähigkeit der Milch mittels einer Ringelektrode gemessen wird. Stabelektroden sind eine weitere bevorzugte Ausführungsform. Alternativ oder zusätzlich kann eine optische Erfassung des Milchstroms erfolgen.So as not to influence the flow through sensors and one if possible easy cleaning by pipeline and other components of a milking system to achieve a non-contact measurement proposed. It is preferred to carry out the method with sensors, which is the conductivity determine the milk. In particular, it is proposed that at least the conductivity of a measuring point the milk is measured using a ring electrode. Stick electrodes are another preferred embodiment. Alternatively or in addition can the milk flow is optically recorded.

Die Bestimmung der Geschwindigkeit des Milchstroms kann auch anhand der Verifikation von regellos örtlichen Inhomogenitäten, die sich mit der Geschwin digkeit des Milchstroms bewegen, bestimmt werden. Bei den Inhomogenitäten kann es sich beispielsweise um Gasblasen, die im Milchstrom eingeschlossen sind, handeln.The determination of the speed of the milk flow can also be determined by verifying random local inhomogeneities that move with the speed of the milk flow. With the inhomogeneities it can are, for example, gas bubbles trapped in the milk flow.

Sind mehrere Messstellen vorgesehen, so kann zur Erhöhung der Genauigkeit der Geschwindigkeitsbestimmung eine Umschaltung zwischen verschiedenen Messstellen varteilhaft sein. Bei eng zusammenliegenden Messstellen kann eine Filterung über mehrere Messstellen vorgenommen werden, um eine Verbesserung des Signalrauschverhaltens für den mit Milch bedeckten Querschnitt der Leitung zu erzielen. Zur Vereinfachung der Milchflussabtastung ist der Querschnitt des Weges, den die Milch einnimmt, konstruktiv weitgehend konstant gehalten.If several measuring points are provided, so can increase a switchover to the accuracy of the speed determination be different between different measuring points. With tight-fitting Measuring points can be filtered via several measuring points are made to improve the Signal noise behavior for to achieve the cross-section of the line covered with milk. to Simplification of milk flow sensing is the cross section of the path which the milk consumes has been kept largely constant constructively.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms während eines Melkvorgangs einer in einer Leitung mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Messstelle mit wenigstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor sowie eine zweite stromabwärts angeordnete Messstelle mit wenigstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor vorgesehen sind. Die durch die Sensoren erzeugten Signale werden in einer Auswerteeinheit ausgewertet. Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung wird der Strömungsquerschnitt der Leitung nicht verändert, sodass die Gefahr von Verschmutzungen von in den Strömungsquerschnitt hereinragenden Bauteil entsteht.The inventive device for determination of a volume flow during a milking process in a line with a predetermined one Geometry flowing Milk is characterized by the fact that a first measuring point with at least one outside the flowing Milk arranged sensor and a second downstream Measuring point with at least one outside of the flowing milk arranged sensor are provided. The generated by the sensors Signals are evaluated in an evaluation unit. Through this The design of the device is the flow cross section of the line not changed, so the risk of contamination from in the flow cross section protruding component is created.

Alternativ hierzu kann die Milchleitung so ausgeformt sein, dass der Milchstrom in einer Weise geformt wird, der eine Abtastung durch Elektroden besonders begünstigt. Insbesondere ist hierbei die Ausnutzung der Zentrifugalbeschleunigung durch Zyklone oder zyklonartige Milchleitungsabschnitte oder entsprechend gekrümmte Abschnitte der Milchleitung angedacht. Die Veränderung des Querschnittsform zu Querschnitten, welche nicht mehr annähernd rund sind, kann die Ausführung der Messung ebenfalls verbessern. Dabei sind insbesondere Querschnitte angedacht, die elliptisch, rechteckförmig, annähernd dreieckförmig oder als Parabelabschnitt ausgeformt sind.Alternatively, the milk line shaped so that the milk flow is shaped in a way which particularly favors scanning by electrodes. Here, in particular, is the use of centrifugal acceleration by cyclones or cyclone-like milk line sections or accordingly curved Sections of the milk pipe considered. The change in cross-sectional shape to cross sections that are no longer nearly round, the execution of the Improve measurement too. In particular, there are cross sections Intended to be elliptical, rectangular, approximately triangular or are shaped as a parabolic section.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Vorrichtung, bei der stromabwärts der zweiten Messstelle wenigstens eine weitere Messstelle mit mindestens einem Sensor vorgesehen ist. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass jeder Sensor gegen jeden anderen geschaltet werden kann, um damit eine maximale Ausbeute an Messwerten zu erzielen.An embodiment is preferred the device at the downstream of the second measuring point at least one further measuring point with at least one sensor is provided is. The device is preferably designed such that every sensor can be switched against every other to make it to achieve a maximum yield of measured values.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung einer Vorrichtung, bei der wenigstens ein Sensor ein Leitfähigkeits-Sensor ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Sensor in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Leitung zwischen zwei Leitfähigkeits-Sensoren aus einem elektrtsch-isolierenden Material gebildet, so dass die Leitfähigkeit der Leitung keinen Einfluss auf Ergebnisse der Messung hat.An embodiment is preferred a device in which at least one sensor is a conductivity sensor is. In particular, it is proposed that the sensor be in the form of a Ring electrode is formed. Preferably the line is between two conductivity sensors formed from an electrically insulating material so that the conductivity the line has no influence on the results of the measurement.

Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Sensor vorgesehen sein, der ein kapazitiver oder induktiver Aufnehmer ist. Bei den Sensoren kann es sich auch um Fotodetektoren handeln.Alternatively or additionally at least one sensor can be provided, which is a capacitive or inductive Pickup is. The sensors can also be photo detectors act.

Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit wenigstens ein Kalman-Filter aufweist.According to yet another advantageous one Design of the device proposes that the evaluation unit has at least one Kalman filter.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung wird erreicht, dass die Bestimmung des Volumenstroms Milch mittels preiswerter Sensorik. Durch die Auswertung an wenigstens zwei Messstellen wird bezüglich der Fließdynamik, die durch unterschiedliche Druckverhältnisse in der Melkanlage und von Melkplatz zu Melkplatz schwanken kann, eine deutlich robustere Erfassung des Milchstroms. Dies gilt insbesondere bei höheren Milchflüssen.Due to the configuration of the Device is achieved that the determination of the volume flow Milk using inexpensive sensors. By evaluating at least two measuring points will be related the flow dynamics, due to different pressure conditions in the milking system and can fluctuate from milking parlor to milking parlor, a much more robust one Milk flow detection. This applies particularly to higher milk flows.

Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt wird.Other advantages and details of the method according to the invention or the device according to the invention are based on the embodiments shown in the drawing explained without that the subject matter of the invention is limited to these exemplary embodiments.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 schematically a first embodiment of the device according to the invention,

2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichfung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer fließenden Milch und 2 schematically shows a second embodiment of the device for determining a volume flow of a flowing milk and

3 schematisch einen Verfahrensablauf. 3 schematically a process flow.

1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer während eines Melkvorgangs in eine Leitung 1 mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch 2. 1 shows schematically a first embodiment of a device for determining a volume flow during a milking in a line 1 with a given geometry flowing milk 2 ,

Die Vorrichtung weist eine erste Messstelle 3 auf. Diese Messstelle 3 enthält wenigstens einen außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor 4. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 4 durch eine Ringelektrode gebildet, die am Außenmantel der Leitung 1 angeordnet ist.The device has a first measuring point 3 on. This measuring point 3 contains at least one sensor arranged outside the flowing milk 4 , In the illustrated embodiment, the sensor is 4 formed by a ring electrode on the outer jacket of the line 1 is arranged.

Stromabwärts der ersten Messstelle 3 ist mit einem Abstand s eine zweite Messstelle 5 vorgesehen. Die zweite Messstelle 6 weist ebenfalls einen Sensor 6 auf, der in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist. Die Ringelektrode ist am Außenmantel der Leitung 1 angeordnet. Durch die Signalleitung 7 ist der Sensor 4 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden. Diese Einheit ist auch über Signalleitung 9 mit dem Sensor 6 der zweiten Messstelle 5 gekoppelt. Zur Ausgabe der ermittelten Daten in der Auswerteeinheit 8 ist eine Ausgabeeinrichtung 10 vorgesehen, die über eine Verbindungsleitung 11 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 8 kann einen Computer umfassen.Downstream of the first measuring point 3 is a second measuring point with a distance s 5 intended. The second measuring point 6 also has a sensor 6 on, which is designed in the form of a ring electrode. The ring electrode is on the outer jacket of the cable 1 arranged. Through the signal line 7 is the sensor 4 with the evaluation unit 8th connected. This unit is also via signal line 9 with the sensor 6 the second measuring point 5 coupled. To output the determined data in the evaluation unit 8th is an output device 10 provided via a connecting line 11 with the evaluation unit 8th connected is. The evaluation unit 8th can include a computer.

2 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung. Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung nach 1 entspricht der Vorrichtung nach 1, wobei stromabwärts der zweiten Messstelle 5 eine weitere Messstelle 12 mit einem Sensor 13 vorgesehen ist. Der Sensor 13 ist über eine Signalleitung 14 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden. Die Sensoren sind so ausgebildet, dass diese gegen jeden anderen geschaltet werden können, um eine maximale Ausbeute an Messwerten zu erzielen. Der Sensor 6, der in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist, kann als gemeinsame Elektrode benutzt werden und die Spalte zwischen den Messstellen 1, 2 und 2, 3 stellen die Abtaststellen dar. 2 shows a second embodiment of a device. The basic structure of the device according to 1 corresponds to the device 1 , being downstream of the second measuring point 5 another measuring point 12 with a sensor 13 vorgese hen is. The sensor 13 is over a signal line 14 with the evaluation unit 8th connected. The sensors are designed so that they can be switched against each other in order to achieve a maximum yield of measured values. The sensor 6 , which is designed in the form of a ring electrode, can be used as a common electrode and the gap between the measuring points 1 . 2 and 2 . 3 represent the sampling points.

3 zeigt schematisch den Verfahrensablauf zur Bestimmung eines Volumenstroms einer während eines Melkvorgangs, in einer Leitung mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch. 3 shows schematically the procedure for determining a volume flow of a milk flowing during a milking process in a line with a predetermined geometry.

Die Leitung, in der die Milch fließt, ist schematisch dargestellt. An die Leitung sind mehrere Sensoren gekoppelt, die den Milchfluss in der Leitung erfassen. Die Signale der einzelnen Sensoren werden einer Filterung und gegebenenfalls einer Verstärkung unterzogen.The line in which the milk flows is shown schematically. Several sensors are coupled to the line, that capture the milk flow in the line. The signals of each Sensors are subjected to filtering and, if necessary, amplification.

Aus den Signalen werden entsprechende Sensorwerte generiert, die zur Bestimmung der Querschnittsfläche A(t) herangezogen werden. Die Querschnittsfläche A(t) gibt den Strömungsquerschnitt des Milchstroms in der Leitung wieder.Corresponding sensor values become from the signals generated, which are used to determine the cross-sectional area A (t). The cross-sectional area A (t) gives the flow cross section of the milk flow in the line again.

Neben den Sensorwerten, aus denen die Querschnittsfläche des Strömungsquerschnittes der Milch ermittelt werden, erfolgt eine Zeitversatzbestimmung, so dass aus diesen Werten die Geschwindigkeit des Milchstroms in der Leitung bestimmt werden kann.In addition to the sensor values from which the cross-sectional area of the flow cross section the milk are determined, a time offset is determined, so that from these values the speed of the milk flow in the line can be determined.

In Kenntnis der Querschnittsfläche sowie der Strömungsgeschwindigkeit der Milch kann eine Volumenstrombestimmung erfolgen. Durch Integration des Volumenstromes über der Zeit kann die Milchmenge bzw. das Gesamtvolumen der in einem vorgegebenen Zeitintervall strömenden Milch bestimmt werden.Knowing the cross-sectional area as well the flow velocity A volume flow determination can be carried out for the milk. By integrating the Volume flow over the amount of milk or the total volume of the milk in one time predetermined time interval flowing Milk can be determined.

11: Leitungmanagement
22: Milchmilk
33: erste Messstellefirst measuring point
44: Sensorsensor
55: zweite Messstellesecond measuring point
66: Sensorsensor
77: Signalleitungsignal line
88th: Auswerteeinheitevaluation
99: Signalleitungsignal line
1010: Ausgabeeinrichtungoutput device
1111: Verbindungsleitungconnecting line
1212: dritte Messstellethird measuring point
1313: Sensorsensor
1414: Signalleitungsignal line

Claims

Method for determining a volume flow of milk flowing in a line with a predetermined geometry during a milking process, with the following steps: a) determining a cross-sectional area (Ai) of the flow cross-section of the milk flow ( 2 ) or a parameter proportional to the cross-sectional area (Ai) at a first measuring point ( 3 ); b) measurement of the time (ti) that the milk flow ( 2 ) with the cross-sectional area (Ai) determined in step a) is required to move from the first measuring point ( 3 ) to a second measuring point provided downstream of the first measuring point ( 5 ) to get; c) determination of the flow velocity (vi) from the measured time (ti) and the known distance (s) between the first and second measuring point ( 3 ; 5 ); d) Determining the volume flow (V (t)) on the basis of the determined cross-sectional area (Ai) and the flow velocity (vi).

The method of claim 1, wherein a total volume flow through Integration of the volume flow (V (t)) over time is determined.

The method of claim 1 or 2, wherein an average flow rate be determined when the ratio between the cross-sectional area (Ai) and a free flow cross section the line essentially corresponds to one.

Method according to Claim 1, 2 or 3, in which downstream of the second measuring point ( 5 ) at least one other measuring point ( 12 ) is provided, which is used to determine the flow velocity.

Method according to one of Claims 1 to 4, in which at least one of the measuring points ( 3 . 5 . 12 ) the conductivity of the milk is measured.

A method according to claim 5, wherein the conductivity of the milk by means of a Ring electrode is measured.

Method according to one of Claims 1 to 4, in which at least one of the measuring points ( 3 . 5 . 12 ) the cross-sectional area (Ai) is optically recorded.

Device for determining a volume flow of milk flowing in a line with a predetermined geometry during a milking process, characterized by a first measuring point ( 3 ) with at least one sensor arranged outside the flowing milk ( 4 ), a second downstream measuring point ( 5 ) with at least one sensor arranged outside the flowing milk ( 6 ), and an evaluation unit ( 8th ) to which the sensors ( 4 . 6 ) deliver appropriate signals.

Apparatus according to claim 8, characterized in that downstream of the second measurement Job ( 5 ) at least one other measuring point ( 12 ) with at least one sensor ( 13 ) is provided.

Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that at least one sensor ( 4 . 6 . 13 ) is a conductivity sensor.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the sensor ( 4 . 6 . 13 ) is designed in the form of a ring electrode.

Apparatus according to claim 10 or 11, the line between two conductivity sensors is formed from an electrically insulating material.

Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that that at least one sensor is a capacitive or inductive sensor is.

Device according to one of claims 8 to 13, characterized in that that at least one sensor is a photodetector.

Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that the evaluation unit ( 8th ) has at least one Kalman filter.