CN108256134A - 一种选择粮食存放方式的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种选择粮食存放方式的方法，包括：获取廒间的通风方向和待存放粮食与风口的预定距离，以及待存放粮食的初始水分值；根据通风方向，距离以及初始水分值，计算不同预定存放方式下粮食的水分损失值；选择水分损失值最小的存放方式为待存放粮食的存放方式。本申请实现了根据粮食的存放环境建立水分损失模型，进而根据不同存放方式下的水分损失值为待存放粮食选择合理的存放方式，降低了粮食因水分分布不合理造成的质量下降的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及智慧粮农领域，尤其涉及一种选择粮食存放方式的方法及装置。
背景技术
为了防止粮食品种混杂，以利于保持粮食本身的品质，粮食存储一般遵照“粮食五分开”原则，即同一廒间存放同一种类，同一品种，同一等级，同一生产年度且水分差异在一定范围内的粮食。
仓储粮食的主要损失是水分的损失，同一廒间不同位置的粮食因受廒间所处地理位置、仓型、隔热效果、通风方式等因素的影响程度不同，经过一段时间的存储之后，粮食的水分损失也不同，而粮食在存储时，如果水分过高则容易发生霉变，如果水分过低，一方面会影响粮食重量，另一方面，也会影响口感和营养元素比例，从而影响粮食质量。
发明内容
本发明的实施例提供了一种选择粮食存放方式的方法及装置，实现了根据粮食的存放环境建立水分损失模型，进而根据不同存放方式下的水分损失值为待存放粮食选择合理的存放方式，降低了粮食因水分分布不合理造成的质量下降的可能性。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种选择粮食存放方式的方法，包括：获取廒间的通风方向和待存放粮食与风口的预定距离，以及待存放粮食的初始水分值；根据通风方向，距离以及初始水分值，计算不同预定存放方式下粮食的水分损失值；选择水分损失值最小的存放方式为待存放粮食的存放方式。
另一方面，本发明实施例还提供了一种选择粮食存放方式的装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取廒间的通风方向和待存放粮食与风口的距离，以及待存放粮食的初始水分值；计算模块，用于根据获取模块获得的通风方向，距离以及初始水分值，计算不同预定存放方式下粮食的水分损失值；选择模块，用于根据计算模块计算得到的水分损失值最小的存放方式为待存放粮食的存放方式。
综上，本发明实施例提供的选择粮食存放方式的方法及装置，根据粮食的存放环境，即根据自然环境和存储环境，对通风和水分损失进行数学建模，找出水分损失和通风条件之间的函数关系，进而得出待存放粮食的最优存放方案，从而能够提高整体粮仓的储藏通风效果，修正机械通风后粮食水分的差异分布，保障了粮食储藏的安全性，提高了粮食存储效果，减少了粮食因水分损失带来的质量下降和经济效益损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的机械通风对不同位置的粮食的影响示意图；
图2为本发明实施例提供的一种选择粮食存放方式的方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的垂直于地面且独立存放的两批粮食存放示意图；
图4为本发明实施例提供的充分混合的两批粮食存放示意图；
图5为本发明实施例提供的一种选择粮食存放方式的装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实际情况中，根据“粮食五分开”原则，同一廒间存放的粮食一般为同一种类、同一品种、同一等级、同一生产年度且水分含量的差异在1％以内的粮食。也就是说，同一等级不同批次的粮食也会存在水分差异，比如，水分含量小于12.5％的小麦为合格小麦，同一廒间的小麦的水分含量可能有的是12％，有的是11.5％，有的是11％。
在一段时间的存储之后，廒间内不同位置的粮食储藏效果也是各有差异的。一般来说，储藏在粮堆中心的粮食状态相对比较稳定，表层及四周边缘的粮食的状态往往随着廒间的温度，粮堆的热量，及通风效果等因素的变化而变化。
经过实验发现，影响仓储粮食水分损失的主要因素是通风方式和粮食堆放的方式，而一旦廒间确定，其通风方式和风道也随之确定不变。因此，如果粮食的堆放能更好地匹配通风方式和风道的分布，以使得水分损失能够更合理地分布到不同批次的粮食中，粮食整体的品质就能得到保障，就能降低存储粮食的损失。
综上，本发明的目的就是通过优化粮食的存放方式，即将不同批次、水分不同的粮食以最合理的方式堆放，以调节仓内整体粮食的水分含量达到最优。
要想将不同批次，水分不同的粮食以最合理的方式堆放，以调节仓内整体粮食的水分含量达到最优，就需要建立粮食的水分损失值与相关因素的关系。建立关系之前需要考虑以下几个因素：
1、粮温随气温及仓温的变化情况
气温影响仓温，仓温影响粮温，三者之间的关系是气温＞仓温，仓温＞粮温，即粮温滞后于仓温，仓温滞后于气温，在同一个粮堆中，上层粮食的粮温受气温影响大，中下层的粮温受气温影响相对小，各层平均粮温受气温影响大小为：上层＞中上层＞中下层＞下层，四周粮温随季节变化明显。
2、粮堆热量
粮堆中热量的来源包括内部热源和外部热源。内部热源指的是低温季节中，入库粮食的积热以及其中的微生物、仓虫等产生的生物生理热。外部热源指的是高温季节中，太阳辐射和热传导产生的热量。
3、通风方向
通风方向一般包括横向通风和竖向通风两种。对于横向通风来说，气流在粮堆中水平横向流动，均匀性比竖向通风好。竖向通风指的是空气流动方向自下而上，垂直于粮面。
4、机械通风对不同位置的粮食造成的影响
空气通过粮堆时，如果空气的温度和相对湿度与粮食的温度和相对湿度达到平衡时，粮食不会受到空气的影响。当空气的状态和粮食的状态不一致时，空气通过粮堆后，将会形成两个沿气流方向运动的变化区域，即图1所示的温度交换层和水分交换层。这两个变化区域把粮堆分隔成3个均匀的区域，即图1所示的A区，B区和C区。在A区，粮食受到进入空气的影响，很快达到平衡，即在该区中，粮堆的温度和相对湿度能够很快与进入空气的温度和相对湿度达到一致，此时，粮食的水分也能够达到与相对湿度相平衡的值。在C区，由于受气流的影响小，粮食的温度、水分仍处于通入空气前的状态。而B区处于温度交换层和水分交换层之间，其温度，湿度及水分的变化相对就会复杂一些。
为描述方便起见，本申请实施例以第五生态区高大平房仓为例进行描述，在建立水分损失函数的时候，一般需要考虑廒间的仓储条件以及廒间外的自然条件，但是在自然条件对粮食的水分损失影响不大的时候，可以考虑忽略自然条件，只根据廒间的仓储条件建立标示水分损失值的水分损失函数。此处所说的第五生态区高大平房仓中的粮食所受的自然条件的影响少，因此可以忽略上面提到的气温影响仓温、粮堆热量等因素，只根据仓储条件建立水分损失函数。具体是根据廒间的通风方向、粮食与风口的距离，以及两堆粮食的水分差来建立水损失函数的。
鉴于上述，如图2所示，本发明实施例提供了一种选择粮食堆放方式的方法，包括步骤S101：获取廒间的通风方向和待存放粮食与风口的预定距离，以及待存放粮食的初始水分值。根据实验以及统计发现，当廒间的通风方向与粮面平行时，粮食到风口的距离对水分损失的影响近似为开口向下的二次函数，因此，在通风方向为横向时，水分损失函数为：
其中，Wd指的是风向与粮面平行时的系数，Lw指的是风口与待存放粮食的预定距离，因为上面提到了A区，B区和C区，因为B区的粮食受通风影响相对比较大，所以这里的Lw可以是B区的粮食距离风口的大小，当然也可以是各个位置的粮食距离风口的平均大小，C是调节因子，其大小可以通过一些可测点的水分损失值确定。Wg为粮食的初始水分值，Wb为粮食的标准水分值，该标准水分值与粮食的品种有关。
当廒间的通风方向为粮面垂直时，粮食到风口的距离对水分损失的影响近似为正态分布，即：
其中，Wa指的是风向与粮面垂直时的系数。
实际情况下，粮食在存储过程中还存在水分迁移的现象。即水分含量不同的粮食经过存储之后，高水分的粮食水分值会逐渐变低，低水分的粮食水分值会之间升高，最后趋于相同值。因此，水分损失值还和水分的迁移有关，鉴于此，以两堆重量相同的粮食，且不考虑水分挥发的情况为例，本申请实施例还建立了水分交换函数，即：
θw＝λ(w1-w2)
也就是说，两堆水分不同的粮食接触之后，任何一堆粮食的水分变化θw等于粮食水分差与一个系数的乘积，该系数可以称之为迁移系数。
通过上面的描述，可以得到通风存储后损失的粮食水分为：
ΣW＝ΔW+θw
假设目前有同品级同重量不同水分值的两批新粮需要入仓，这两批粮食均可以垂直于地面堆成一堆，也可以平行于地面，一层层平铺，两批粮食还可以独立存放，也可以混合存放，也就是说两批粮食的堆放方式可以是四种存放方式的任一组合。
但是为了以最合理的方式存放这两种水分含量不同的粮食，以使得仓内粮食的整体水分含量达到最优，需要从所有可能的存放方式中选择一种，为方便描述，假设所有可能的存放方式为以下三种。第一种存放方式如图3所示，两堆粮食独立存放，一边一堆，且均垂直于地面，其水分含量分别为a1,a2。第二种存放方式为平行于地面，一层层平铺(图中未示出)。第三种存放方式如图4所示，两批水分不同的粮食充分混合。
三种堆放方式下，在通风方向为竖向时，其相应地存储后的水分损失值分别为：
在通风方向为横向时，三种堆放方式下，水分损失值分别为：
分别将每种堆放方式下具体的数值带入到上述的函数中，哪个求解函数值最小fmin，即粮食损失的水分值最少，那么对应的堆放方式就是在当前条件下的最优存放方案，即
fmin＝Min(f1，f2，f3)
需要说明的是，本申请在对通风与水分损失关系进行数学建模的时候，是在外界气温及粮堆热量对水分损失影响较小，从而忽略了外界气温及粮堆热量等因素的情况下建立的，如果外界气温及粮堆热量对水分损失影响较大时，还需要考虑这两个因素，即根据自然条件和仓储条件来建立水分损失的模型。
综上所述，本申请实施例根据粮食的存放环境，对通风和水分损失进行数学建模，得出待存放粮食的最优存放方案，从而能够提高整体粮仓的储藏通风效果，修正机械通风后粮食水分的差异分布，保障了粮食储藏的安全性，减少了粮食因水分损失带来的经济效益损失。
基于相同的发明构思，如图5所示，本申请实施例还提供了一种选择粮食存放方式的装置，包括获取模块，用于获取廒间的通风方向和待存放粮食与风口的距离，以及待存放粮食的初始水分值；计算模块，用于根据获取模块获得的通风方向，距离以及初始水分值，计算不同预定存放方式下粮食的水分损失值；选择模块，用于根据计算模块计算得到的水分损失值最小的存放方式为待存放粮食的存放方式。
可选地，上述的装置中，计算模块计算的水分损失值还包括迁移的水分值。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种选择粮食存放方式的方法，其特征在于，包括：
获取廒间的通风方向和待存放粮食与风口的预定距离，以及待存放粮食的初始水分值；
根据所述通风方向，所述距离以及所述初始水分值，计算不同预定存放方式下粮食的水分损失值；
选择水分损失值最小的存放方式为待存放粮食的存放方式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述通风方向，所述距离以及所述初始水分值，计算不同存放方式下粮食的水分损失值之前包括：
根据廒间的仓储条件，建立标示水分损失值的水分损失函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述通风方向，所述距离以及所述初始水分值，计算不同存放方式下粮食的水分损失值之前包括：
根据廒间外的自然条件和廒间的仓储条件，建立标示水分损失值的水分损失函数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所获取的廒间的通风方向与粮面平行，则水分损失值和粮食与风口的距离为开口向下的二次函数关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所获取的廒间的通风方向与粮面垂直，则水分损失值和粮食与风口的距离为正态分布的函数关系。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水分损失值还包括迁移的水分值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述迁移的水分值为水分含量不同的粮食的水分差与迁移系数的乘积。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同预定存放方式包括垂直于地面存放、平行于地面存放、独立存放、混合存放四种存放方式的不同组合。
9.一种选择粮食存放方式的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取廒间的通风方向和待存放粮食与风口的距离，以及待存放粮食的初始水分值；
计算模块，用于根据所述获取模块获得的所述通风方向，所述距离以及所述初始水分值，计算不同预定存放方式下粮食的水分损失值；
选择模块，用于根据所述计算模块计算得到的水分损失值最小的存放方式为待存放粮食的存放方式。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述计算模块计算的水分损失值还包括迁移的水分值。
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