CN108469454A - 一种物联网谷物水分检测仪及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网谷物水分检测仪及其检测方法，物联网谷物水分检测仪包括主控制模块、通讯模块、AGPS定位模块、存储模块以及检测与采样控制模块，所述检测组件包括水分检测仪机械运行模组和水分检测仪检测模组，所述水分检测仪机械运行模组中各机构的电控模块均连接到所述检测与采样控制模块，所述水分检测仪检测模组的检测电路和控制电路也连接到所述检测与采样控制模块；所述主控制模块通过所述通讯模块通信连接到物联网平台，所述水分检测仪检测模组包括设在同一处的水分检测感应器和温度感应器以及设在机体的进料斗出口处的红外线感应器。本发明检测准确，并能通过物联网对谷物含水量进行数据采集和监控。
Description
技术领域
本发明涉及谷物检测领域，具体涉及一种物联网谷物水分检测仪及其检测方法。
背景技术
随着农业机械使用的深度和广度发展越来越快，农业机械的物联网化发展趋势愈发明显。作为物联网系统的关键环节，农业机械配套的检测和感知设备目前大多数都停留在传统单一检测、采集功能设计上，无法实现与物联网平台的数据互通。因此，在一些使用频率高、安装体积和空间限制小、工作环境恶劣、外接附件设备不便的农业机械配套检测和感知设备上直接提供物联网接入能力，对于检测和感知设备的发展都具有重要意义。
谷粒在贮藏中如水分过多，通风不良，极易发热变质，甚至在短期的堆积中若保管不善，也可发生此类损失。粮食的另一个重要特性是吸湿性，即能吸收水蒸气。即使在储存时粮食已进行干燥，但若储存期中空气潮湿，则粮食仍有可能变湿而发生自然发热。由此可见物料在储存或堆积过程中如不注意谷粒的含水量和温度，就有可能变质，因而粮食的烘干具有十分重要的意义。
机载谷物水分检测仪广泛用于烘干机、收获机的配套使用，但现有机载谷物水分检测仪采用的电阻式水分检测感应器很容易受到外界环境干扰，同时对移动中的机载谷物水分检测仪的检测结果无法及时通过平台进行数据分析，影响了操作人员对烘干机和收获机的烘干效果的控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物联网谷物水分检测仪，以解决现有技术中无法对移动中的机载谷物水分检测仪的检测结果及时通过平台进行数据分析的缺陷。
所述的物联网谷物水分检测仪包括机体，所述机体中设有电源组件、控制组件和检测组件，所述电源组件分别为所述控制组件和所述检测组件供电，其特征在于：所述控制组件包括主控制模块、通讯模块、AGPS定位模块、存储模块以及检测与采样控制模块，所述电源组件、所述通讯模块、所述AGPS定位模块、所述存储模块以及所述检测与采样控制模块均电性连接到所述主控制模块，所述检测组件包括水分检测仪机械运行模组和水分检测仪检测模组，所述水分检测仪机械运行模组中各机构的电控模块均连接到所述检测与采样控制模块，所述水分检测仪检测模组的检测电路和控制电路也连接到所述检测与采样控制模块；所述主控制模块通过所述通讯模块通信连接到物联网平台，所述水分检测仪检测模组包括设在同一处的水分检测感应器和温度感应器以及设在机体的进料斗出口处的红外线感应器，所述红外线感应器、所述水分检测感应器和所述温度感应器均电性连接到所述检测与采样控制模块。
优选的，所述通讯模块包括4G通讯模块或以太网有线通讯模块。
优选的，所述通讯模块还包括蓝牙通讯模块，所述主控制模块通过所述蓝牙通讯模块通信连接到移动终端。
优选的，还包括显示组件，所述显示组件包括电性连接到所述主控制模块的显示模块和操作面板，所述显示模块包括设在所述机体外出的显示屏。
优选的，所述水分检测仪检测模组包括设在同一处的水分检测感应器和温度感应器，所述水分检测感应器和所述温度感应器均电性连接到所述检测与采样控制模块。
优选的，所述水分检测仪机械运行模组包括输送机构、取样机构和碾压机构，所述输送机构、所述取样机构和所述碾压机构上均设有相应的驱动电机，所述驱动电机的电控模块电性连接到所述检测与采样控制模块。
本发明还提供了一种物联网谷物水分检测仪的检测方法，包括如下步骤：
S1、打开物联网谷物水分检测仪，操作人员向主控制模块发出控制信息，主控制模块控制电源组件对控制组件、检测组件和显示组件的各个模块供电；
S2、将随机选取的谷物样品加入到进料斗中，红外线感应器处于常开状态在检测到谷物样品后对检测与采样控制模块发出信号，所述检测与采样控制模块启动水分检测仪机械运行模组和水分检测仪检测模组的其他感应器；
S3、谷物在水分检测仪机械运行模组中经过取样、碾压和传输到达水分检测感应器和温度感应器的位置，水分检测感应器和温度感应器将测得的结果发送到检测与采样控制模块；
S4、检测与采样控制模块将测得的结果计算修正后得到谷物的含水量数据发送到主控制模块，主控制模块将数据存入存储模块；
S5、当水分检测感应器和温度感应器无法检测到谷物后，检测与采样控制模块根据获得的信息控制水分检测仪机械运行模组、水分检测感应器和温度感应器关闭，并向主控制模块发出信号；
S6、主控制模块收到本次检测完毕的信息后将存储模块存储的本次检测的所有数据读取并通过4G通讯模块或以太网有线通讯模块发送到物联网平台；
S7、检测完毕后，操作人员向主控制模块发出控制信息，主控制模块控制电源组件停止供电，关闭物联网谷物水分检测仪。
优选的，所述步骤S1和步骤S7中，操作人员通过物联网平台或者移动终端或者操作面板向主控制模块发出控制信息。
优选的，所述步骤S6中，所述主控制模块还将本次检测的所有数据发送到移动终端或显示模块。
优选的，所述步骤S1中，操作人员发送的控制信息包括控制水分检测仪机械运行模组中各驱动电机转速的信息。
本发明的优点在于：本发明中控制组件能通过4G通讯模块或以太网有线通讯模块与物联网相连，向物联网平台提供数据，这意味着操作人员只需在物联网平台就能对移动中的收获机或烘干机的谷物烘干结果了解清楚，并且可以对检测数据进行分析，还可用于大范围多个水分检测仪的数据处理和控制，了解哪些烘干设备需要调整，这有利于对烘干设备进行远程管理和控制，提高了烘干效率和合格率。防止谷物因烘干不足而发生腐败损失的情况。该检测方法能远程控制，水分检测仪在检测到谷物样品进入后会自动启动各驱动电机和检测用的感应器，发现样品检测完后又会自动停止上述驱动电机和感应器，节约能源减少了对机械运动模组的损耗，延长了使用寿命。而且自动控制减少了操作者的劳动强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中检测组件的结构示意图；
图3为本发明中各个功能模块的信号连接结构图；
图4为本发明的模块连接结构图。
图2中箭头为谷物前进方向，图4中较粗的实线为供电的电源线。
图中标记为：1、电源组件，2、主控制模块，3、检测与采样控制模块，4、存储模块，5、AGPS定位模块，6、皮带输送机，7、取样驱动电机，8、水分检测感应器，9、温度感应器，10、显示模块，11、4G通讯模块，12、以太网有线通讯模块，13、蓝牙通讯模块，14、操作面板，15、进料斗，16、进料滑道，17、锥形开口，18、取样环，19、取样转盘，20、径向槽，21、出料开口，22、出料滑道，23、碾压轮，24、清理刷，25、机体，26、红外线感应器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1-图4所示，本发明提供了一种物联网谷物水分检测仪。物联网谷物水分检测仪包括机体25，机体25中设有电源组件1、控制组件和检测组件，电源组件1分别为控制组件和检测组件供电。现有技术中控制组件仅仅是对检测组件的开关控制和检测结果的数据分析，但本专利中控制组件附加了其他功能，因此添加了多个模块。
控制组件包括主控制模块2、通讯模块、AGPS定位模块5、存储模块4以及检测与采样控制模块3。电源组件1、通讯模块、AGPS定位模块5、存储模块4以及检测与采样控制模块3均电性连接到主控制模块2。存储模块4用于存储由主控制模块2发送来的数据。主控制模块2不仅用于将相应的数据和控制信息发送到对应的模块，还要对检测结果进行初步的数据处理，并能自由读写存储模块4中的数据。检测与采样控制模块3用于对检测组件进行相应的控制和数据处理。主控制模块2控制电源组件1控其对其他各模块的供电。
AGPS定位模块5用于获取安装有水分检测仪的设备、机械的实时位置。由于AGPS定位是通过通讯运营商的通讯基站来实现定位的，因此不需要配置专门的定位天线，成本低，只要有通讯运营商的网络，即可通过其通讯基站来定位。对于水分检测仪的安装环境通常都比较复杂，布线和维护都较为困难，因此不需要配置定位天线就使得其具有巨大的安装和使用优势。基于AGPS定位获取的水分检测仪的位置，就可以为售后服务人员维护设备时，快速找寻和定位设备、机械提供了便利。
检测组件包括谷物进料斗15、进料滑道16、取样机构、输送机构、碾压机构、水分检测仪检测模组和出料滑道22。进料斗15固定在机体25上面，连通机体25内的进料滑道16。进料滑道16两端分别连接进料斗15和取样机构，取样机构包括固定在机体25内的取样环18和通过转轴安装在取样环18中心的取样转盘19，取样转盘19形状与所述取样环18内侧相配合。取样环18设有进口端与出料滑道22出口向配合的锥形开口17和与锥形开口17相对的出料开口21，取样转盘19上面开设有沿周向等角度分布的径向槽20，径向槽20宽度小于进料滑道16，径向槽20在取样转盘19周缘的端部具有与锥形开口17的出口端相配合的开口，径向槽20另一端封闭，出料开口21与径向槽20的开口相配合通向输送机构。取样转盘19通过取样驱动电机7驱动。输送机构从进料端到出料端依次设有碾压机构和水分检测仪检测模组，输送机构的出料端经出料滑道22通向机体25外。
输送机构、取样机构和碾压机构组成水分检测仪机械运行模组，水分检测仪机械运行模组中各机构的电控模块均连接到检测与采样控制模块3。碾压机构包括对称设在输送机构两侧对输送机构上谷物进行碾压的碾压轮23，碾压轮23通过转轴安装在机体25内，两个碾压轮23之间通过齿轮传动连接实现同步逆向转动，且转速相等。碾压轮23中至少有一个与碾压驱动电机连接。取样驱动电机7的转速决定单次取料量，碾压驱动电机决定碾压轮23转速，对碾碎谷物的程度有一定影响。输送机构为皮带输送机6，皮带输送机6具有皮带驱动电机。碾压驱动电机、皮带驱动电机和取样驱动电机7的电控部分都电性连接到检测与采样控制模块3受其控制。
水分检测仪检测模组包括红外线感应器26、水分检测感应器8和温度感应器9，红外线感应器26设在进料斗15的出口处，后两者设在皮带输送机6上的同一处。红外线感应器26检测到物料通过即向检测与采样控制模块3发出信号，而后者会控制水分检测仪机械运行模组和其他的感应器开启。
温度感应器9用于检测温度，水分检测感应器8为电阻式感应器，与现有的电阻式水分检测仪相同，对进入到两个感应端之间的谷物通电，因为谷物中有水分的存在，能够在感应端之间形成导通电路，此时利用不同水分含量下谷物电阻的差异，将电路中的电信号换算出谷物的水分值。由于不同温度会对电阻大小产生影响，因此水分检测感应器8和温度感应器9的检测电路和控制电路也连接到检测与采样控制模块3。检测与采样控制模块3根据温度信息对测得的水分含量信息进行修正，并根据主控制模块2发出的控制信息对各感应器进行开关控制。
通讯模块包括4G通讯模块11和以太网有线通讯模块12，主控制模块2通过4G通讯模块11或以太网有线通讯模块12通信连接到物联网平台。机体1外侧设有以太网有线接口，连接到以太网有线通讯模块12。4G通讯模块适用于移动中的收获机，而以太网有线通讯模块12使用于固定安装的烘干机，前者可在移动中发信，后者有通信稳定的优点。
主控制模块2可将存储模块4中存储的检测结果发送到物联网平台，这样操作员能远程对移动中的谷物水分检测仪进行数据获取和控制，也能同时获取多个谷物水分检测仪的数据，从而对整个系统中的谷物水分含量进行分析，克服了现有技术中的缺陷。通讯模块还包括蓝牙通讯模块13，主控制模块2通过蓝牙通讯模块13通信连接到移动终端。移动终端可以是专用终端或者手机或者平板电脑，这方便了较近处人员对检测数据的获取和对本水分检测仪的控制。
此外，本水分检测仪还包括显示组件，显示组件包括设在机体25外出的显示屏和操作面板14。作为显示模块10的显示屏和操作面板14都电性连接到主控制模块2。操作者可直接通过显示组件对本水分检测仪进行控制和读取数据。
为了便于谷物在各滑道中滑动，进料滑道16和出料滑道22均为倾斜设置，且靠近进料斗15一端高于另一端，取样转盘19的转轴垂直与取样转盘19和进料滑道16。这样谷物在自重作用下能较为流畅地从进料斗15经进料滑道16、锥形开口17、径向槽20、出料开口21滑落到输送机构上，再从出料滑道22滑出。避免谷物在检测组件中产生堆积和阻塞，影响检测结果。
由于碾压轮23在碾碎谷物时会附着谷物的碎屑，可能在使用时落到下次的待检谷物中影响检测结果，因此碾压轮23是由输送机构中心部分分别朝出料方向的两侧转动，在出料方向上固定有一对分别与相应碾压轮23对应的清理刷24，清理刷24的刷毛接触碾压轮23轮面，且出料滑道22的进料端宽度较大位于清理刷24下方，这样清理刷24扫落的谷物碎屑落到出料滑道22的进料端，既避免对下次检测结果造成影响，又能将谷物碎屑收集排出。
本发明取样后通过机体中的取样机构对加入的谷物进行等量分离取样，每次检测的谷物数量相等，减小了每次的检测误差。碾碎后的的谷物水分检测更准确，机体25隔绝了外界环境可能产生的干扰，并能通过控制组件对检测的速度进行控制，并能对检测结果根据检测区温度进行修正，因此本谷物水分检测仪的检测结果准确可靠。
本发明还提供了本物联网谷物水分检测仪的检测方法，包括如下步骤：
S1、打开物联网谷物水分检测仪，操作人员向主控制模块2发出控制信息，主控制模块2控制电源组件1对控制组件、检测组件和显示组件的各个模块供电；
S2、将随机选取的谷物样品加入到进料斗15中，红外线感应器26处于常开状态在检测到谷物样品后对检测与采样控制模块3发出信号，所述检测与采样控制模块3启动水分检测仪机械运行模组和水分检测仪检测模组的其他感应器；
S3、谷物在水分检测仪机械运行模组中经过取样、碾压和传输到达水分检测感应器8和温度感应器9的位置，水分检测感应器8和温度感应器9将测得的结果发送到检测与采样控制模块3；
S4、检测与采样控制模块3将测得的结果计算修正后得到谷物的含水量数据发送到主控制模块2，主控制模块2将数据存入存储模块4；
S5、当水分检测感应器8和温度感应器9无法检测到谷物后，检测与采样控制模块3根据获得的信息控制水分检测仪机械运行模组、水分检测感应器8和温度感应器9关闭，并向主控制模块2发出信号；
S6、主控制模块2收到本次检测完毕的信息后将存储模块4存储的本次检测的所有数据读取并通过4G通讯模块11或以太网有线通讯模块12发送到物联网平台；
S7、检测完毕后，操作人员向主控制模块2发出控制信息，主控制模块2控制电源组件1停止供电，关闭物联网谷物水分检测仪。
在所述步骤S1和步骤S7中，操作人员通过物联网平台或者移动终端或者操作面板14向主控制模块2发出控制信息。操作人员发送的控制信息包括控制水分检测仪机械运行模组中各驱动电机转速的信息。所述主控制模块2还将本次检测的所有数据发送到移动终端或显示模块10。
通过调整各驱动电机转速能得到最准确的检测结果。取样驱动电机7加速能减少单次取样数量，碾压驱动电机加速能碾压的更细碎，皮带输送机6减速也能提高碾压效果。物联网平台适用于远程操控，移动终端适用于中近距离操控，操作面板14用于近距离直接操控。采用4G通讯模块11和蓝牙通讯模块13都能用于移动中的水分检测仪的数据获取和控制，以太网有线通讯模块12则适用于固定的水分检测仪。
该检测方法能远程控制，水分检测仪在检测到谷物样品进入后会自动启动各驱动电机和检测用的感应器，发现样品检测完后又会自动停止上述驱动电机和感应器，节约能源减少了对机械运动模组的损耗，延长了使用寿命。而且自动控制减少了操作者的劳动强度。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种物联网谷物水分检测仪，包括机体(25)，所述机体(25)中设有电源组件(1)、控制组件和检测组件，所述电源组件(1)分别为所述控制组件和所述检测组件供电，其特征在于：所述控制组件包括主控制模块(2)、通讯模块、AGPS定位模块(5)、存储模块(4)以及检测与采样控制模块(3)，所述电源组件(1)、所述通讯模块、所述AGPS定位模块(5)、所述存储模块(4)以及所述检测与采样控制模块(3)均电性连接到所述主控制模块(2)，所述检测组件包括水分检测仪机械运行模组和水分检测仪检测模组，所述水分检测仪机械运行模组中各机构的电控模块均连接到所述检测与采样控制模块(3)，所述水分检测仪检测模组的检测电路和控制电路也连接到所述检测与采样控制模块(3)；所述主控制模块(2)通过所述通讯模块通信连接到物联网平台，所述水分检测仪检测模组包括设在同一处的水分检测感应器(8)和温度感应器(9)以及设在机体(1)的进料斗出口处的红外线感应器(26)，所述红外线感应器(26)、所述水分检测感应器(8)和所述温度感应器(9)均电性连接到所述检测与采样控制模块(3)。
2.根据权利要求1所述的一种物联网谷物水分检测仪，其特征在于：所述通讯模块包括4G通讯模块(11)或以太网有线通讯模块(12)。
3.根据权利要求1所述的一种物联网谷物水分检测仪，其特征在于：所述通讯模块还包括蓝牙通讯模块(13)，所述主控制模块(2)通过所述蓝牙通讯模块(13)通信连接到移动终端。
4.根据权利要求1所述的一种物联网谷物水分检测仪，其特征在于：还包括显示组件，所述显示组件包括电性连接到所述主控制模块(2)的显示模块(10)和操作面板(14)，所述显示模块(10)包括设在所述机体(25)外出的显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种物联网谷物水分检测仪，其特征在于：所述水分检测仪机械运行模组包括输送机构、取样机构和碾压机构，所述输送机构、所述取样机构和所述碾压机构上均设有相应的驱动电机，所述驱动电机的电控模块电性连接到所述检测与采样控制模块(3)。
6.根据权利要求1-5所述的一种物联网谷物水分检测仪的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、打开物联网谷物水分检测仪，操作人员向主控制模块(2)发出控制信息，主控制模块(2)控制电源组件(1)对控制组件、检测组件和显示组件的各个模块供电；
S2、将随机选取的谷物样品加入到进料斗(15)中，红外线感应器(26)处于常开状态在检测到谷物样品后对检测与采样控制模块(3)发出信号，所述检测与采样控制模块(3)启动水分检测仪机械运行模组和水分检测仪检测模组的其他感应器；
S3、谷物在水分检测仪机械运行模组中经过取样、碾压和传输到达水分检测感应器(8)和温度感应器(9)的位置，水分检测感应器(8)和温度感应器(9)将测得的结果发送到检测与采样控制模块(3)；
S4、检测与采样控制模块(3)将测得的结果计算修正后得到谷物的含水量数据发送到主控制模块(2)，主控制模块(2)将数据存入存储模块(4)；
S5、当水分检测感应器(8)和温度感应器(9)无法检测到谷物后，检测与采样控制模块(3)根据获得的信息控制水分检测仪机械运行模组、水分检测感应器(8)和温度感应器(9)关闭，并向主控制模块(2)发出信号；
S6、主控制模块(2)收到本次检测完毕的信息后将存储模块(4)存储的本次检测的所有数据读取并通过4G通讯模块(11)或以太网有线通讯模块(12)发送到物联网平台；
S7、检测完毕后，操作人员向主控制模块(2)发出控制信息，主控制模块(2)控制电源组件(1)停止供电，关闭物联网谷物水分检测仪。
7.根据权利要求6所述的一种物联网谷物水分检测仪的检测方法，其特征在于：所述步骤S1和步骤S7中，操作人员通过物联网平台或者移动终端或者操作面板(14)向主控制模块(2)发出控制信息。
8.根据权利要求6所述的一种物联网谷物水分检测仪的检测方法，其特征在于：所述步骤S6中，所述主控制模块(2)还将本次检测的所有数据发送到移动终端或显示模块(10)。
9.根据权利要求6所述的一种物联网谷物水分检测仪的检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，操作人员发送的控制信息包括控制水分检测仪机械运行模组中各驱动电机转速的信息。
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