Автоматизация в АПК. Записки инженера.

Данные о каждом доении уже есть. Что с ними делать дальше?
Недавно я закончил серию постов о системе, которая контролирует температуру и объём молока в танках-охладителях и предупреждает об авариях: от температуры промывки до переполнения танка. Сейчас система показывает оператору текущее состояние. А графики за каждое доение копятся на сервере и пока просто лежат.
Если смотреть на них внимательно, можно было бы получать по каждому доению:
– сколько оно длилось;
– сколько молока поступило в танк;
– растут надои или падают.
Разбирать такие данные мог бы алгоритм, а оператор видел бы готовые цифры и не искал их по графикам. Хорошо было бы показывать и стоимость полученного молока по цене реализации, а не только литры.
Сейчас этого в системе нет, это планы.
Какие рекомендации вы хотели бы получать от такой системы? Напишите в комментариях, мне важно понять, что нужно на практике.
Если у вас на ферме несколько танков и вам нужна похожая система, напишите мне в личные сообщения.
#танки_охладители #автоматизация_апк

Я не могу сказать, сколько молока сохранила эта система (3/3)
Коротко о прошлых постах: из полного танка уходит около 22 литров молока в минуту. Остановку доения мы не выбрали, а сделали световой сигнал при 92% объёма, чтобы у персонала было время переключить поток.
 
Теперь о том, чего я не знаю. Система фиксирует превышение порога, но не сам перелив, поэтому посчитать «сохранённые» литры нечем. Зато по графику за неделю видно, что в 6 днях из 7 танк заходил выше порога. Это рабочий режим, а значит, подсказка «пора переключать» нужна каждый день, в том числе и без всякой аварии.
Как устроена система. Она сделана на промышленном ПЛК, а не на Arduino, как моя предыдущая система мониторинга температуры (об этом писал ранее), поскольку здесь речь идёт о прямых потерях молока и надёжность важнее. Измерение выполняет двухпараметрический датчик: он показывает температуру молока и давление столба молока, по которому считается объём. На датчик получен патент на полезную модель № 223951, посмотреть его можно на сайте fips.ru. Я являюсь одним из авторов.
На экране оператора по каждому танку видны объём молока, его температура и максимальная температура последней промывки. Аварийные уведомления приходят в Telegram, а параметры можно смотреть с телефона, не сидя у экрана.
А как вы защищаетесь от переливов: человек, индикатор или что-то ещё? Напишите в комментариях.
Полный разбор с графиками и расчётами – в статье на Дзене: https://dzen.ru/a/atTyuldFCSjiMDT8?share_to=link
#танки_охладители #автоматизация_апк

Самое надёжное решение мы не выбрали (2/3)
Самый надёжный способ защитить молоко от перелива – остановить доение. Мы так не сделали, и вот почему.
Вчера я писал, что из полного танка молоко уходит в канализацию со скоростью около 22 литров в минуту. Теперь о том, как мы с этим боролись. Вариантов несколько: от физической остановки доения (отключить вакуум, остановить молочный насос) до простой световой сигнализации. Остановка защищает надёжнее всего, но платить за неё приходится простоем: встаёт весь доильный зал на 32 места, коровы ждут в зале, а доение затягивается. Поэтому выбрали световую индикацию в зоне работы персонала. Человек видит сигнал, переключает поток на другой танк, и доение не прерывается.
Индикация включается при заполнении танка на 92% от его объёма, и этот порог можно менять. Это важно, поскольку на ферме танки разного объёма: два по 10 000 литров и два по 4000. Запас по времени считаем при потоке 22 литра в минуту. Для большого танка до полного остаётся 800 литров, то есть около 36 минут. Для малого те же 92% оставляют 320 литров, а значит, всего 15 минут. Чтобы получить на малом танке те же 36 минут, порог нужно выставить примерно на 3200 литров, то есть около 80% от объёма.
 
Пример с графика. В ночь на 11 октября в 04:14 в танке было 9257 литров, сработала индикация, и доение продолжили в другом танке. После этого молоко в этот танк больше не поступало.
Завтра о том, как устроена система: датчик с патентом, промышленный ПЛК и почему я не могу сказать, сколько молока она сохранила.
#танки_охладители #автоматизация_апк

22 литра в минуту (1/3)
Это первая часть серии о системе, одна из функций которой - защита молока в танках-охладителях от переливов. Коротко о задаче: на ферме четыре танка, молоко поступает в один из них, а когда он заполнится, человек должен переключить поток на другой. Если не успеть, молоко уходит в канализацию. Вопрос, который сразу хочется задать: сколько именно? Посчитаем по реальному графику.
Берём наполнение танка на 10 000 литров за одно вечернее доение в зале «европараллель» 16×2. В 20:00 в танке 1736 литров, в 22:59 – 5686. За 179 минут поступило 3950 литров, то есть около 22 литров в минуту.
Если танк уже полон, а доение не переключили, весь этот поток идёт через горловину в канализацию. За 10 минут это около 220 литров. При цене 40 рублей за литр получаем 220 × 40 = 8800 рублей недополученной выручки. Десять минут промедления стоят почти девять тысяч рублей.
Как часто танк подходит к границе? По графику срабатывания индикации за неделю: в 6 днях из 7 танк заполнялся выше уровня 92%. То есть последние 8% объёма на ферме используются почти каждый день.
Завтра расскажу, как мы решали эту задачу и почему не стали останавливать доение, хотя это самый надёжный способ.

Как молоко попадает в танк-охладитель и что может пойти не так
Раньше я писал о системе мониторинга температуры молока в танках-охладителях. Теперь расскажу о другой задаче, которая появляется, когда ферма растёт: о контроле объёма.
Начну с самого начала. После доения молоко по молокопроводу поступает в танк-охладитель, где его охлаждают и хранят до отгрузки. Пока ферма небольшая, танк один. Но при грамотном управлении стадом растут поголовье и продуктивность коров, а значит, одного танка становится мало, и в молочном блоке ставят второй, потом третий. На ферме, о которой пойдёт речь, их четыре: два по 10 000 литров и два по 4000.
С несколькими танками у человека появляется новая обязанность: когда один танк заполнится, нужно вовремя переключить поток молока на пустой. Если этого не сделать, молоко продолжает поступать в полный танк, переливается через горловину и уходит в канализацию. Оно не испортилось, его просто больше нет.
Два года назад я участвовал в разработке системы, которая заранее предупреждает персонал о том, что танк скоро заполнится. Сегодня она работает на ферме с доильным залом «европараллель» 16×2, и я её эксплуатирую.
В следующем посте расскажу, сколько молока может уйти в канализацию (по реальному графику).
#танки_охладители #автоматизация_апк

Как я читаю “кардиограмму” танка-охладителя, или неочевидные возможности системы мониторинга молочных танков.
Ранее я уже писал про систему контроля температуры в танках-охладителях. Сегодня расшифруем "кардиограмму" танка и не только.
Ставил систему мониторинга танков ради одной задачи — ловить поломки холодильного оборудования по температуре молока. А в итоге получил инструмент, который показывает гораздо больше, чем поломки.
Молоко в танк поступает круглосуточно (ферма роботизированная, коровы доятся, когда им удобно), поэтому у температуры нет чёткой точки отсчёта и система не знает в данный момент времени оборудование моется или идёт доение. Температура в данный момент времени сама по себе мало что говорит. Точкой отсчёта я сделал кнопку «отгрузка молока»: по факту её нажатия видно, когда началась откачка, а дальше вся дальнейшая история танка - на графике как на ладони: сколько шла проверка молока и перекачка в автоцистерну, сколько мылся танк, на какой температуре проходил каждый этап мойки.
Даже больше: по одной только форме кривой, без осмотра оборудования, можно заподозрить, что на этапе горячей мойки не хватает температуры - забился фильтр или сломался насос, который должен разбрызгивать моющий раствор по стенкам.
Но самое неожиданное открытие оказалось не про поломки, а про людей. У меня на ферме 3 танка, и если отгружать их правильно - по очереди (остановил, откачал, поставил на мойку, взялся за следующий) - простоя оборудования почти нет. Но слесарю удобнее сразу остановить все три танка разом, а потом откачивать по очереди. Считаем: откачка одного танка - 15 минут, и пока танки ждут своей очереди на откачку молока, роботы, которые доят в оставшиеся танки, просто простаивают. По моим цифрам это выливается в лишние 3 часа простоя оборудования в сутки - как если бы одна из доильных станций 3 часа была просто выключена. А это, на минуточку, около 18 упущенных доений каждый день - только из-за неправильной последовательности нажатий пары кнопок.
Вот такие вещи можно узнать, просто научившись читать «кардиограмму» танка-охладителя - обычный график температуры, к которому редко кто присматривается внимательно.

Полный разбор - все 4 стадий мойки по графику, точные цифры и весь расчёт по простою — в статье на Дзене: https://dzen.ru/a/aq-sHUK8UVmUDYrJ?share_to=link

Сколько стоит воздух? Не философский вопрос - вполне себе рублёвый.
Когда в 2022-м на ферме вышел из строя контроллер импортного осушителя воздуха, а оригинальная запчасть внезапно подорожала до 80 000 руб. и вообще перестала быть доступной - пришлось разобраться, что происходит внутри этой коробки, и собрать замену самому: на Arduino. Уложился в 1000 рублей.
Осушитель на самодельном контроллере отработал 6171 час. А заодно нашёлся ответ на вопрос из заголовка - оказалось, что «бесплатный» сжатый воздух тоже стоит денег, и я посчитал, сколько именно.
Подробности, устройство осушителя и расчёт — в статье на Дзене: https://dzen.ru/a/ap0rHtizjnDkzkzJ?share_to=link

Ремонт камеры робота-дояра. Эта запчасть всегда была дорогой, а с 2022 года особенно. К счастью, некоторые ремонты можно производить самостоятельно. Один из таких случаев на видео. Когда-то давно осваивал технологию ЛУТ (лазерно-утюжная технология) для изготовления печатных плат. Но можно по доступной цене заказать изготовление платы на заводе. Так почему же этим не воспользоваться? Стоимость запчастей порядка 3000 рублей. Не плохая экономия получается по сравнению с покупкой новой камеры.

Система контроля молочных танков: от сломанного компрессора до автоматики на Arduino.
Когда я только пришёл работать на молочную ферму, проходя мимо танка-охладителя, заметил, что температура молока 30 градусов, а не 4...6, как положено. Как выяснилось позже – вышел из строя компрессор холодильной установки. Для меня это был первый звоночек: за охлаждением молока нужен контроль.
Такие случаи не редкость. По моим наблюдениям, не менее 5 инцидентов в год на танк.
А что по деньгам? Три танка по 7500 литров. Скисание одного при полной загрузке - это минус 7000+ литров молока. При цене реализации молока 35 рублей получаем: 7000×35 = 245 000 ₽ за один случай. Даже без полной потери, а просто при снижении сорта - минус 25-70 тысяч с одного случая.
Фиксировать отклонения в работе оборудования нужно на ранних стадиях, а не по факту. Это как раз тот самый случай: профилактика дешевле лечения.
В 2020 году про ПЛК я знал только понаслышке, зато была плата Arduino Nano и желание исключить порчу молока. Я искал дешёвое и надёжное решение.
Что у меня получилось, как система работает 6 лет без остановки, почему выбрал именно Arduino вместо ПЛК, и как эта разработка выросла в проект ТанкКонтроль читай в полной статье на Дзене: https://dzen.ru/a/anQqsya5Xwt90e_O

Выбор пути. Уже в далёком 2002 году, когда нужно было сделать выбор, куда пойти учиться, у меня не было особых сомнений, что нужно выбирать компьютеры и электричество, но жизнь сложилась так, что я окончил  факультет механизации в ВГМХА. Это был не тот профиль образования, о котором я мечтал, но уже сейчас, смотря с высоты прожитых лет, я понимаю, что 5 лет учёбы в академии не прошли бесследно и дали базу инженерного образования, которое мне по жизни хорошо помогает. Сопромат, начертательная геометрия, электропривод, физика и другие предметы дали лучшее понимание физического мира, устройство различных механизмов и процессов.

Личный пример - это не просто слова! Со школьных лет мне было интересно наблюдать, как мой старший брат собирает различные электрические схемы, восстанавливает работу автомагнитол, музыкальных центров, раций и других устройств. Именно он привил мне интерес к чёрным маленьким ящичкам с кучей выводов, в узких кругах называемых микросхемами. Так и получился инженер с сельскохозяйственным образованием, любящий электронику. Интересным был первый опыт знакомства с микроконтроллерами AVR. Это как мини компьютер, для которого можно написать прошивку и он будет выполнять задуманные тобой функции. И самое главное - это осознание того, что ты можешь управлять объектами физического мира при помощи этого маленького "чёрного ящика".

Так вот где профессия и хобби соединяются! В 2015 году я пришёл работать на роботизированную ферму с роботами-доярами, и это позволило сильно расширить кругозор в работе с пневматикой, электрикой, автоматизированными системами. И вот этот стык физических процессов и управление ими при помощи контроллеров, что называется "зашёл мне". Этот канал для меня является своего рода бортовым журналом, в котором я буду фиксировать свои наработки в области автоматизации, свои идеи и планы. Это своего рода летопись, которая позволит спустя годы оглянуться назад и увидеть пройденный путь с его успехами и разочарованиями.

К слову, вспомнить есть что:
✔️ Проект на Arduino Nano для выгона коров из стойла робота-дояра после доения. Боятся ли коровы звука?
✔️ Проект на ESP12. О том, как сострадание заставило свернуть проект по подгону "ленивых" коров на дойку в автоматическом режиме.
✔️ Вторая жизнь адсорбционного осушителя воздуха в условиях санкций.
✔️ Почему скисает молоко в танках-охладителях и как дёшево и надёжно это предотвратить.
✔️ Школьное образование и ПИД регулирование. Где связь?
✔️ История о том, как доить больше молока, но не получать больше прибыли. Или как родился большой проект ТанкКонтроль.
✔️️IoT на ферме. История о том, как я "засунул" ферму в смартфон.
✔️ Проект длинною в год. История о том, как я создавал весы для перевески телят.
✔️ ИИ и инженер. Кто кого?
 Сегодня 2 августа 2026 года я начинаю свою летопись.