CN106227178A - 一种多参数粮情控制系统和智能通风方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多参数粮情控制系统和智能通风方法，该系统包括实时提供粮仓内的温湿度信息的粮情检测子系统，完成夏季粮食控温、杀虫、防止粮食春秋季结露的粮情内环流控温/环流熏蒸子系统，实时监测粮仓内部虫害易发位置的害虫数量和气体浓度的虫害及气体检测子系统，实现粮仓通风口的开闭和轴流风机启停的智能通风子系统，检测粮堆体积得出粮仓粮食储量、仓门有异动发出报警信息且对移动位置进行拍摄的数量监测及异动检测子系统，主控单元，中控计算机，统计监测各电气线路的电量使用情况从而获得设备运行能耗情况的智能能耗监控子系统，本发明系统通过设备优化集成，实现了全部粮情监测检测系统设备的集中控制与监管并可实现远程集中控制。

Description

一种多参数粮情控制系统和智能通风方法

技术领域

本发明涉及粮食行业粮仓综合管理领域，尤其是一种多参数粮情控制系统和智能通风方法。

背景技术

我国作为产粮大国，粮食产量逐年增加，粮食的存储也变得越来越重要，国家对粮食的存储多采用仓库进行存储，而在存储过程中，对粮食的各种监控只能通过人工方式进行，随着物联网技术的发展，农业生产的智能化愈来愈被人们所重视。近年来，国家对农业自动化以及农业信息化的投入同样也促进了智能农业的发展。种子仓库是农场存放种子的重要场所，现有粮情测温、智能通风、环流熏蒸设备均为单个设备，设备功能单一，仅可完成各系统运行，无法实现整体集成及关联控制，整套粮情系统没有综合控制，仅通过人员进行各项统计及操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种多参数粮情控制系统和智能通风方法，系统通过设备优化、集成，实现了全部粮情监测检测系统设备的集中控制与监管并可实现远程集中控制，该系统集成度高，可靠实现所参数粮情监控。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种多参数粮情控制系统，包括实时提供粮仓内的温湿度信息的粮情内环流控温/环流熏蒸子系统，实时监测粮仓内部虫害易发位置的害虫数量和气体浓度的虫害及气体检测子系统，自动实现粮仓通风口的开闭和轴流风机启停的智能通风子系统，检测粮堆体积得出粮仓粮食储量、仓门有异动发出报警信息且对移动位置进行拍摄的数量监测及异动检测子系统，主控单元，中控计算机，统计监测各电气线路的电量使用情况从而获得设备运行能耗情况的智能能耗监控子系统，

粮情内环流控温/环流熏蒸子系统、虫害及气体检测子系统、智能通风子系统、数量监测及异动检测子系统、智能能耗监控子系统分别通过电缆线与主控单元连接，主控单元与中控计算机无线连接，主控单元将各子系统采集的信息通过无线通讯系统上传至多参数粮情控制软件平台；

其中，粮情内环流控温/环流熏蒸子系统包括粮食内部温湿度检测单元和粮仓上部温湿度检测单元，粮食内部温湿度检测单元和粮仓上部温湿度检测单元通过测温电缆连接，粮食内部温湿度检测单元的输出端和粮仓上部温湿度检测单元的输出端通过电缆线与主控单元的输入端连接；

虫害及气体检测子系统包括粮虫检测单元、复合气体在线检测单元，粮虫检测单元完成对诱捕到粮虫的数量统计和识别，粮虫检测单元的输出端通过通信电缆与主控单元的输入端连接，复合气体在线监测单元完成对粮仓内采集气体的成分和浓度识别，复合气体在线监测单元的输出端通过通信电缆与主控单元的输入端连接；

智能通风子系统包括对主控单元采集的数据信息进行信息准确性判断的数据准确性判断单元，依据删选的有效数据参考通风数学模型，自动判断通风条件的通风条件判断单元，根据主控单元采集数据信息进行告警判断和停机功能的超温及结露告警功能单元。

进一步地，粮情内环流控温/环流熏蒸子系统使用保温管路连通通风口和粮仓上层空间，采用仓内空气下行式循环方式，粮食内部温湿度检测单元包含均匀布置在仓内粮食内部的若干粮食温湿度传感器；粮仓上部温湿度检测单元包括均匀分布在粮仓上层空间的若干只粮仓温湿度传感器，粮食温湿度传感器和粮仓温湿度传感器通过测温电缆线连接，粮食温湿度传感器和粮仓温湿度传感器的采集数据通过电缆线传输至主控单元。

进一步地，粮虫检测单元包括粮虫诱捕器和仓外取样装置，仓外取样装置包括储虫瓶和红光源粮虫统计器；复合气体在线检测单元包括缓冲瓶、杂质过滤器、流量控制仪、通道选择器和气体检测装置；安装于粮仓内部的粮虫诱捕器捕捉到周围的粮虫，安装于粮仓外部的仓外取样检测装置利用负压原理将粮虫诱捕器里捕捉到的粮虫及周边气体通过一端连接粮虫诱捕器另一端连接至通道选择器的传输管道，快速采集至仓外检测装置里的储虫瓶中，在进入储虫瓶前，仓外检测装置的红光源粮虫统计传感器对诱捕到的粮虫进行数量统计、识别；采集的周边气体依次通过缓冲瓶、杂质过滤器、流量控制仪进入气体检测装置，进行气体成分和浓度检测。

进一步地，数量检测单元包括设置于粮仓顶部的摄像头和红外检测装置；摄像头拍摄粮仓内上层粮面情形，红外检测装置探测上层粮面到粮仓顶部的距离得出仓储粮食数量；

异动检测单元包括安装于入仓门内侧的第一异动传感器和安装于入仓门合页处仓壁的第二异动传感器，安装于出仓门内测的第三异动传感器和安装于出仓门合页处仓壁上；第一异动传感器和第二异动传感器在关闭情况下相互感应，在入仓门打开情况下，两个传感器距离较远无法发生电磁感应从而发出开关量信号给主控单元进行异动报警，摄像头进行拍摄；第三异动传感器和第四异动传感器在关闭情况下相互感应，在出仓门打开时两个传感器距离较远无法发生电磁感应从而发出开关量信号给主控单元进行异动报警，摄像头进行拍摄。

进一步地，主控单元还连接有安装在现场中控室室外的小型气象站，小型气象站实时监测包括但不限于气温、湿度、风速、风向、气压的气象参数，并通过电缆线连接至中控计算机。

一种多参数粮情控制系统的智能通风方法，包括以下步骤：

主控单元将实时扫描现场设备与设施的状态，状态采集的频率不小于1次/5分钟，主控单元请求并获得由粮情远程监控平台提供的实时粮情数据、温湿度数据、设施设备数据，数据可直接存至本地数据库；

智能通风子系统对数据进行包括剔除错误数据、异常数据、虚假数据，筛选有效数据的准确性分析，再依据删选的有效数据参考通风数学模型，自动判断通风条件；

智能通风子系统根据通风过程中检测的各种数据，分析通风效果，预测通风时间、通风过程水分吸附、解吸情况，根据模型计算出适宜的通风条件，自动开启包括通风机、通风口、窗户的相关设备设施，完成粮面自然通风降温、粮面机械通风降温、整仓自然通风降温、整仓机械通风降温、排积热通风、保水通风降温不同通风目的的作业；

智能通风子系统计算并显示空气绝对湿含量、湿空气焓值、湿空气比容、空气露点、粮食平衡水分、粮食水分变化、单位能耗数据，系统能自动统计通风时间、通风次数、粮食水分减量、单位能耗功能；

其中，粮情数据包括粮堆温度、仓房温度、相对湿度、大气温度、相对湿度；温湿度数据包括空气绝对湿含量、湿空气比容、空气露点、湿空气焓值；设施设备数据包括运行状态、位置状态、故障信息。

本发明的有益效果是，

1、本发明系统通过设备优化、集成，实现了全部粮情监测检测系统设备的集中控制与监管并可实现远程集中控制，现场安装方便，各监测检测系统设备简单美观，设备重复投资少。该系统具有系统集成度高，安装方便，操作人性化，维护简单，抗腐蚀，可长期可靠工作等特点，可靠的实现了多参数粮情的监测与控制。

2、通过粮食内部的温湿度传感器可实时监测各位置粮食温度、湿度等参数信息，布置在仓内粮食上部空间的温湿度传感器可监测仓内上层空间的实时温度及湿度；在夏季粮面上方气温较高时，内环流控温/环流熏蒸子系统实现将粮食内部的冷心处的冷空气释放到粮面上方，不会损失粮食内部的水分，减少通风造成的水分损失，结合小型气象站采集的气温、湿度、风速、风向、气压等气象参数，为智能通风子系统完成粮面降温等提供依据，自动实现了粮仓通风口、通风窗的开启关闭，轴流风机的启停。整个过程无需人工干预，由多参数粮控制软件平台依据各种通风策略实现排积热通风、降温通风等多种通风方式。由于无需人工参与有效的较少了无效通风和有害通风，提高了通风安全性。虫害及气体检测子系统可周期也是随时检测仓内虫害易发位置的害虫情况，同时可检测各点的氧气、二氧化碳、磷化氢气体浓度，实现监控仓内虫害及气体情况。

附图说明

图1为一种参数粮情控制系统结构示意图；

图2为一种多参数粮情控制系统的仓体外设备布置图；

图3为一种多参数粮情控制系统的仓体剖面设备布置图；

图4为一种多参数粮情控制系统设备连接图；

图5为一种参数粮情控制系统内环流控温/环流熏蒸单套设备图；

图6为一种参数粮情控制系统粮情测控传感器布置图；

其中，1、仓房室外路灯；2、内环流控温/环流熏蒸设备；3、仓门异动检测装置；4、出粮仓门；5、检查仓门异动检测装置；6、检查仓门；7、通风窗智能通风设备；8、智能通风电缆线；9、通风口智能通风设备；10、内环流控温/环流熏蒸设备电缆线；11、控制单元；12、粮情检测设备；13、仓内照明灯；14、数量检测装置；15、仓内温湿度传感器；16、虫害气体检测装置；17、连接电缆线；18、控制单元壳体；19、无线模块；20、小型气象站；21、中控计算机；22、过墙保温管；23、密封垫；24、立管保温管；25、横管保温管；26、保温循环风机；27、电机支架；28、电机；29、电机防护罩；30、测温主线；31、测温分线；32、测温接头；33、测温传感器。

具体实施方式

如图1所示，一种多参数粮情控制系统，包括实时提供粮仓内的温湿度信息的粮情内环流控温/环流熏蒸子系统，实时监测粮仓内部虫害易发位置的害虫数量和气体浓度的虫害及气体检测子系统，自动实现粮仓通风口的开闭和轴流风机启停的智能通风子系统，检测粮堆体积得出粮仓粮食储量、仓门有异动发出报警信息且对移动位置进行拍摄的数量监测及异动检测子系统，主控单元，中控计算机，统计监测各电气线路的电量使用情况从而获得设备运行能耗情况的智能能耗监控子系统。

如图2所示，粮仓外部设置有仓房室外路灯1、内环流控温/环流熏蒸设备2与粮仓连通，仓门异动检测装置3设置在出粮仓门4位置，检查仓门异动检测装置5设置在检查仓门6位置，通风窗智能通风设备7通过智能通风电缆线8与控制单元11连接，通风口智能通风设备9通过内环流控温/环流熏蒸设备电缆线10与控制单元11连接。

如图3所示，粮仓顶部下方横梁处设置有若干只均匀分布的仓内照明灯13和位于横梁中间位置的数量检测装置14、仓内温湿度传感器15，粮情检测装置12和虫害气体检测装置16位于仓内粮食内部。

如图4所示，仓房室外路灯1、内环流控温/环流熏蒸设备2、粮情检测设备12、仓内照明灯13、数量检测装置14、虫害气体检测装置16的输出端分别通过连接电缆线17与控制单元壳体18连接，控制单元壳体18的输出端通过无线模块19与中控计算机21无线连接，小型气象站20通过连接电缆线17与中控计算机连接。

如图5所示，内环流控温/环流熏蒸设备包括过墙保温管22、密封垫23、立管保温管24、横管保温管25、保温循环风机26、电机支架27、电机28、电机防护罩29，粮仓在设置有内环流控温/环流熏蒸设备一侧仓壁上方开有过墙孔，过墙保温管22穿过过墙孔进入仓内粮面以上位置空间，过墙保温管22为带弯头的横管，弯头的一端通过法兰与立管保温管24的一端连接，立管保温管24的另一端与保温循环风机26的出风口连接，保温循环风机26的进风口与设置于仓壁底部的地龙通风口的一端连接，地龙通风口的另一端与均匀分布在粮仓内部的设置有通风孔的通风道连接，电机28表面设置有电机罩29，电机28设置于电机支架27上面，粮情检测子系统采集到的粮食内部的温湿度信息和粮面上方的温湿度信息通过电缆线发送到控制单元，控制单元通过无线模块将粮情信息通过无线模块发送到中控计算机，中控计算机根据粮情信息判断是否启动电机进行内部环流控温。

如图6所示，粮情检测子系统包括若干测温传感器33，测温传感器33均匀分布地与测温支线31连接，测温支线31通过测温接头32与测温主线30连接。

一种多参数粮情控制系统的智能通风方法，包括以下步骤：

主控单元将实时扫描现场设备与设施的状态，状态采集的频率不小于1次/5分钟，主控单元请求并获得由粮情远程监控平台提供的实时粮情数据、温湿度数据、设施设备数据，数据可直接存至本地数据库；

智能通风子系统对数据进行包括剔除错误数据、异常数据、虚假数据，筛选有效数据的准确性分析，再依据删选的有效数据参考通风数学模型，自动判断通风条件；

智能通风子系统根据通风过程中检测的各种数据，分析通风效果，预测通风时间、通风过程水分吸附、解吸情况，根据模型计算出适宜的通风条件，自动开启包括通风机、通风口、窗户的相关设备设施，完成粮面自然通风降温、粮面机械通风降温、整仓自然通风降温、整仓机械通风降温、排积热通风、保水通风降温不同通风目的的作业；

智能通风子系统计算并显示空气绝对湿含量、湿空气焓值、湿空气比容、空气露点、粮食平衡水分、粮食水分变化、单位能耗数据，系统能自动统计通风时间、通风次数、粮食水分减量、单位能耗功能；

其中，粮情数据包括粮堆温度、仓房温度、相对湿度、大气温度、相对湿度；温湿度数据包括空气绝对湿含量、湿空气比容、空气露点、湿空气焓值；设施设备数据包括运行状态、位置状态、故障信息。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种多参数粮情控制系统，其特征在于，包括实时提供粮仓内的温湿度信息的粮情检测子系统，完成夏季粮食控温、杀虫、防止粮食春秋季结露的粮情内环流控温/环流熏蒸子系统，实时监测粮仓内部虫害易发位置的害虫数量和气体浓度的虫害及气体检测子系统，自动实现粮仓通风口的开闭和轴流风机启停的智能通风子系统，检测粮堆体积得出粮仓粮食储量、仓门有异动发出报警信息且对移动位置进行拍摄的数量监测及异动检测子系统，主控单元，中控计算机，统计监测各电气线路的电量使用情况从而获得设备运行能耗情况的智能能耗监控子系统，

粮情检测子系统、粮情内环流控温/环流熏蒸子系统、虫害及气体检测子系统、智能通风子系统、数量监测及异动检测子系统、智能能耗监控子系统分别通过电缆线与主控单元连接，主控单元与中控计算机无线连接，主控单元将各子系统采集的信息通过无线通讯系统上传至多参数粮情控制软件平台；

粮情检测子系统包括粮食内部温湿度检测单元和粮仓上部温湿度检测单元，粮食内部温湿度检测单元和粮仓上部温湿度检测单元通过测温电缆连接，粮食内部温湿度检测单元的输出端和粮仓上部温湿度检测单元的输出端通过电缆线与主控单元的输入端连接；

虫害及气体检测子系统包括粮虫检测单元、复合气体在线检测单元，粮虫检测单元完成对诱捕到粮虫的数量统计和识别，粮虫检测单元的输出端通过通信电缆与主控单元的输入端连接，复合气体在线监测单元完成对粮仓内采集气体的成分和浓度识别，复合气体在线监测单元的输出端通过通信电缆与主控单元的输入端连接；

智能通风子系统包括对主控单元采集的数据信息进行信息准确性判断的数据准确性判断单元，依据筛选的有效数据参考通风数学模型，自动判断通风条件的通风条件判断单元，根据主控单元采集数据信息进行告警判断和停机功能的超温及结露告警功能单元。

2.如权利要求1所述的一种多参数粮情控制系统，其特征在于，粮食内部温湿度检测单元包含均匀布置在仓内粮食内部的若干粮食温湿度传感器；粮仓上部温湿度检测单元包括均匀分布在粮仓上层空间的若干只粮仓温湿度传感器，粮食温湿度传感器和粮仓温湿度传感器通过测温电缆线连接，粮食温湿度传感器和粮仓温湿度传感器的采集数据通过电缆线传输至主控单元。

3.如权利要求1所述的一种多参数粮情控制系统，其特征在于，粮情内环流控温/环流熏蒸子系统使用保温管路连通通风口和粮仓上层空间，采用仓内空气下行式循环方式，根据中控计算机返回的粮情检测子系统采集的粮情信息开启粮仓内环流。

4.如权利要求1所述的一种多参数粮情控制系统，其特征在于，粮虫检测单元包括粮虫诱捕器和仓外取样装置，仓外取样装置包括储虫瓶和红光源粮虫统计器；复合气体在线检测单元包括缓冲瓶、杂质过滤器、流量控制仪、通道选择器和气体检测装置；安装于粮仓内部的粮虫诱捕器捕捉到周围的粮虫，安装于粮仓外部的仓外取样检测装置利用负压原理将粮虫诱捕器里捕捉到的粮虫及周边气体通过一端连接粮虫诱捕器另一端连接至通道选择器的传输管道，快速采集至仓外检测装置里的储虫瓶中，在进入储虫瓶前，仓外检测装置的红光源粮虫统计传感器对诱捕到的粮虫进行数量统计、识别；采集的周边气体依次通过缓冲瓶、杂质过滤器、流量控制仪进入气体检测装置，进行气体成分和浓度检测。

5.如权利要求1所述的一种多参数粮情控制系统，其特征在于，数量检测单元包括设置于粮仓顶部的摄像头和红外检测装置；摄像头拍摄粮仓内上层粮面情形，红外检测装置探测上层粮面到粮仓顶部的距离得出仓储粮食数量；

异动检测单元包括安装于入仓门内侧的第一异动传感器和安装于入仓门合页处仓壁的第二异动传感器，安装于出仓门内测的第三异动传感器和安装于出仓门合页处仓壁上；第一异动传感器和第二异动传感器在关闭情况下相互感应，在入仓门打开情况下，两个传感器距离较远无法发生电磁感应从而发出开关量信号给主控单元进行异动报警，摄像头进行拍摄；第三异动传感器和第四异动传感器在关闭情况下相互感应，在出仓门打开时两个传感器距离较远无法发生电磁感应从而发出开关量信号给主控单元进行异动报警，摄像头进行拍摄。

6.如权利要求1所述的一种多参数粮情控制系统，其特征在于，主控单元还连接有安装在现场中控室室外的小型气象站，小型气象站实时监测包括但不限于气温、湿度、风速、风向、气压的气象参数，并通过电缆线连接至中控计算机。

7.一种多参数粮情控制系统的智能通风方法，如权利要求1至6任一项权利要求所述的一种多参数粮情控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

主控单元将实时扫描现场设备与设施的状态，状态采集的频率不小于1次/5分钟，主控单元请求并获得由粮情远程监控平台提供的实时粮情数据、温湿度数据、设施设备数据，数据可直接存至本地数据库；

智能通风子系统对数据进行包括剔除错误数据、异常数据、虚假数据，筛选有效数据的准确性分析，再依据筛选的有效数据参考通风数学模型，自动判断通风条件；

智能通风子系统根据通风过程中检测的各种数据，分析通风效果，预测通风时间、通风过程水分吸附、解吸情况，根据模型计算出适宜的通风条件，自动开启包括通风机、通风口、窗户的相关设备设施，完成粮面自然通风降温、粮面机械通风降温、整仓自然通风降温、整仓机械通风降温、排积热通风、保水通风降温不同通风目的的作业；

智能通风子系统计算并显示空气绝对湿含量、湿空气焓值、湿空气比容、空气露点、粮食平衡水分、粮食水分变化、单位能耗数据，系统能自动统计通风时间、通风次数、粮食水分减量、单位能耗功能；

其中，粮情数据包括粮堆温度、仓房温度、相对湿度、大气温度、相对湿度；温湿度数据包括空气绝对湿含量、湿空气比容、空气露点、湿空气焓值；设施设备数据包括运行状态、位置状态、故障信息。