CN108680002B - 一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法，包括以下步骤：步骤1，计算理论等效积温CT₁；步骤2，计算左右干燥区的第j个子区位的等效积温CT_lj、CT_rj，其中j＝1,2,3......,m；步骤3，计算左干燥区实时等效积温CT_l和右干燥器区实时等效积温CT_r；步骤4，若CT_r‑CT₁＞ε₁或CT_l‑CT₁＞ε₂，则继续干燥，直至CT_l‑CT₁≤ε₂且CT_r‑CT≤ε₁时，则停止干燥；其中ε₁和ε₂分别为左右干燥区的积温控制精度。本发明提供了一种批式静止床粮食干燥过程测控方法，解决了批式粮食干燥过程自动测控难的问题。

Description

一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法

技术领域

本发明涉及粮食干燥领域，尤其涉及批式静止床粮食干燥过程测控方法及其系统。

背景技术

批式静止床干燥是粮食收获后重要的作业方式，目前其作业由人工控制完成，作业的效果不甚理想，亟待在在线检测和自动控制方面有所突破。

先前吉林大学申请的“一种基于等效积温的粮食连续干燥测控系统与方法”(申请号：201710813306.2)专利涉及一种基于等效积温的粮食连续干燥测控方法，以等效积温值作为长期控制的指标，粮食出机水分作为短期控制的指标对机器进行调节，有效实现水分与品质双目标控制。但该方法只适应连续干燥过程，且对等效积温的基础是测量缓苏段内的粮食温度，需要把分立温度传感原件安装到缓苏段的粮层内，此种方法安装不方便，传感器受压和磨损易损坏，测控复杂。

发明内容

本发明为解决目前技术的不足之处，提供了一种批式静止床粮食干燥过程测控方法，将干燥机的分为左右两个干燥区，通过不同位置的粮食温度计算各位置等效积温，将左右两干燥器的等效积温作为控制因素，来解决批式粮食干燥过程自动测控难的问题。

本发明提供的技术方案为：一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法，包括以下步骤：

步骤1，计算理论等效积温CT₁；

步骤2，计算左右干燥区的第j个子区位的等效积温CT_lj、CT_rj；

其中j＝1,2,3......,m；

步骤3，计算左干燥区实时等效积温CT_l和右干燥器区实时等效积温CT_r，

公式如下：

其中，CT_lj、CT_rj分别表示左、右干燥区第j子区位等效积温；

步骤4，若CT_r-CT₁＞ε₁或CT_l-CT₁＞ε₂，则继续干燥，直至CT_l-CT₁≤ε₂且CT_r-CT≤ε₁时，则停止干燥；其中ε₁和ε₂分别为左右干燥区的积温控制精度。

优选的是，所述步骤1的理论等效积温计算方式为：

CT₁＝K₀×CT₀；

其中，CT₀为理论积温值，K₀为积温修正系数。

优选的是，左、右干燥区第j个子区位等效积温计算公式为：

其中，T_lji和T_rji为子区位有效温度，分别表示左、右干燥区第j个子区位的第i个采样周期的有效温度，i＝1,2,3......,n，和j＝1,2,3......,m；t_a为采样周期。

优选的是，子区位有效温度的计算公式为：

T_lji＝T_lji ⁰-T_e

T_rji＝T_rji ⁰-T_e

其中，T_lji ⁰和T_rji ⁰分别表示左、右干燥区第j个子区位第i个采样周期内测温点的实测温度，T_e为平衡温度。

优选的是，所述理论积温值CT₀的值利用积温模型确定，具体方法如下：

在粮食干燥理论积温品质图中，根据干燥机内相对湿度、干燥机缓苏比选取相应的积温线参考线和品质参考线，沿着谷物初始水分点作水平线，该水平线与干燥品质指标的品质参考线具有交点，经过所述交点的积温线所对应的积温值即为理论积温值CT₀。

优选的是，

所述子区位是指根据测温点的布置位置将排潮面均匀划分成多个方形区间，方形区间向干燥机内侧延伸至混分区侧壁形成一个长方体，该长方体即为该测温点的所述子区位。

优选的是，

所述测控方法的测温电缆和测温点的布置方式为：将测温电缆布置于干燥区排潮面内侧，测温电缆为竖直布置或水平布置多条，每条测温电缆上设置多个测温点。

本发明所述的有益效果：1)本发明以测温电缆测量温度，代替多点粮食温度立式传感器检测粮食温度，安装简便，避免传感元件承受粮食的压力和摩擦；2)本发明提供一种批式粮食干燥机干燥过程中机内多点温度实时检测方法，能够实时记录机内各部位温度变化情况，方便操作人员进行作业管控；3)本发明具有操作简单方便，水分控制准确性好的特点，解决了批式粮食干燥过程自动测控难的问题。

附图说明

图1是本发明的一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法的流程图。

图2是本发明的一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法及其系统的工艺流程图。

图3是本发明的一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法及其系统的温度电缆安装示意图。

图4是本发明的一种批式静止床粮食干燥机的局部俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示为本发明实所述一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法的流程图，具体包括如下实施步骤：

步骤1，(作业初始化)向控制主机内输入谷物品种、初始水分、目标水分、采样周期t_a、积温控制精度ε₁和ε₂、积温修正系数K₀等参数，选择理论积温模型和平衡温度T_e模型；

步骤2，利用积温模型计算理论积温CT₀；同时利用平衡温度模型计算平衡温度T_e；

步骤3，计算理论等效积温CT₁，如下式：

CT₁＝K₀×CT₀

步骤4，(计算子区位温度)采集子区位测温点温度，计算子区位有效温度，公式如下：

T_lji＝T_lji ⁰-T_e

T_rji＝T_rji ⁰-T_e

其中，T_lji ⁰和T_rji ⁰分别表示左、右干燥区第j个子区位的第i个采样周期内测温点的实测温度，T_e为平衡温度，T_lji和T_rji为子区位有效温度，分别表示左、右干燥区第j个子区位第i个采样周期的有效温度，i＝1,2,3......,n，和j＝1,2,3......,m。

步骤5，(计算子区位等效积温)计算、存储并显示各干燥子区位内的等效积温。左、右干燥区第j个子区位等效积温计算公式为

式中，CT_lj、CT_rj表示左、右干燥区第j子区位等效积温，i＝1,2,3......,n，和j＝1,2,3......,m；t_a为采样周期。

步骤6，(计算左右干燥区整区等效积温)分别计算、存储并显示左右两侧干燥区内的实时等效积温，如下式

式中，CT_l表示左干燥区实时等效积温，CT_r表示右干燥区实时等效积温。

步骤7，(判定是否到达目标积温区间)若CT_r-CT₁＞ε₁或CT_l-CT₁＞ε₂，则继续干燥，直至CT_l-CT₁≤ε₂且CT_r-CT≤ε₁，则停止干燥。

理论积温值CT₀的值利用积温模型确定，具体方法如下：在粮食干燥理论积温品质图中，根据干燥机内相对湿度、干燥机缓苏比选取相应的积温线参考线和品质参考线，沿着谷物初始水分点作水平线，该水平线与干燥品质指标的品质参考线的交点为A，经过A点的积温线所对应的积温值即为理论积温值CT₀。

子区位是指根据测温点的布置位置将排潮面均匀划分成m个方形区间，方形区间向干燥机内侧延伸至混分区侧壁形成一个长方体，该长方体即为该测温点的所述子区位。

测控方法的测温电缆和测温点的布置方式为：将测温电缆布置于干燥区排潮面内侧，测温电缆为竖直布置或水平布置多条，每条上设置m个测温点。

一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法中，谷物的平衡温度T_e与平衡相对湿度、平衡水分之间的关系模型如下式，其中谷物平衡相对湿度选用温湿度采集单元采集的环境湿度，平衡水分选用谷物干燥的目标水分。

上述公式中，EMC代表平衡水分，％；ERH代表排潮空气平衡相对湿度，％；T_e代表平衡温度，℃；A、B、C分别代表3个参数，针对不同品种数值不同如下表1。

表1不同品种干燥物的方程参数和拟合度

注：R²是决定系数；MRE％是平均相对百分率误差。

图2-4给出了本发明的一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控系统。图2、图3、图4所示为批式干燥机及附属设备。批式干燥机主要由混风区160，左干燥区150，右干燥区170，左右干燥区按照从下到上的顺序依次为出粮干燥段130、一级干燥段141、二级干燥段142、三级干燥段143、四级干燥段144、进粮干燥段145。附属设备由进粮提升机400，热风机500，热风炉600，冷风机700，皮带输送机120。如图3所示干燥机工作时，由进粮提升机400将粮食提升到干燥机内，加满干燥机时停止，启动引风机、热风炉600、热风机500，同时启动等效积温测控系统，监测干燥过程中积温的变化，到达区间后，控制主机320通过控制受控电气原件330停止热风机500，热风炉停止填加燃料，炉温降低后停止引风机，开启排粮阀门，开启输送带排粮装袋，即完成一批粮食的干燥。

图3和图4示出了所述温度电缆110，温度变送器200，转换接口310，控制柜300，控制主机320以及电气原件330的安装连接方式。所述温度电缆通过温度变送器200和转换接口310与控制主机320连接；温度变送器200，连接所述温度电缆110，用于接收温度电缆110内温度传感元件检测的温度信号，将其转换为控制主机320可以接收的数字信号；控制主机320，用来接收变送器传送的温度信号和进行等效积温的计算、显示和存储；受控电气原件，用来接收控制主机发出的控制信号做出相应的响应，控制对应的工作部件。所述测温电缆包含以串行总线连接和数据传送的多个温度传感元件，在装入粮食之前布置在干燥区排潮口内侧面，测温电缆统一竖直布置5条，每条上设置6个测温点，则左右干燥区子区位共有30个，即m为30。将排潮面均匀划分成30个方形区间，方形区间向干燥机内侧延伸至混分区侧壁形成一个长方体，该长方体称为该测温点的子区位，因此共分为30个子区位。

本发明以测温电缆测量温度，代替多点粮食温度立式传感器检测粮食温度，安装简便，避免传感软件承受粮食的压力和摩擦；提供一种批式粮食干燥机干燥过程机内多点温度实时间接检测方法，能够实时记录机内各部位温度变化情况，方便操作人员进行作业管控；实践和试验证明，该发明具有操作简单方便，水分控制准确性好的特点，解决了批式粮食干燥过程自动测控难的问题。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，计算理论等效积温CT₁：

CT₁＝K₀×CT₀；

其中，CT₀为理论积温值，K₀为积温修正系数；

所述理论积温值CT₀的值利用积温模型确定，具体方法如下：

在粮食干燥理论积温品质图中，根据干燥机内相对湿度、干燥机缓苏比选取相应的积温线参考线和品质参考线，沿着谷物初始水分点作水平线，该水平线与干燥品质指标的品质参考线具有交点，经过所述交点的积温线所对应的积温值即为理论积温值CT₀；

步骤2，计算左右干燥区的第j个子区位的等效积温CT_lj、CT_rj为：

式中，CT_lj、CT_rj表示左、右干燥区第j子区位等效积温，i＝1,2,3......,n，和j＝1,2,3......,m；t_a为采样周期；

计算子区位有效温度，公式如下：

T_lji＝T_lji ⁰-T_e

T_rji＝T_rji ⁰-T_e

其中，T_lji ⁰和T_rji ⁰分别表示左、右干燥区第j个子区位的第i个采样周期内测温点的实测温度，T_e为平衡温度，T_lji和T_rji为子区位有效温度，分别表示左、右干燥区第j个子区位第i个采样周期的有效温度，i＝1,2,3......,n，和j＝1,2,3......,m；

平衡温度T_e计算方式如下：

上述公式中，EMC代表平衡水分，％；ERH代表排潮空气平衡相对湿度，％；T_e代表平衡温度，℃；A、B、C分别代表3个参数；

所述子区位是指根据测温点的布置位置将排潮面均匀划分成多个方形区间，方形区间向干燥机内侧延伸至混分区侧壁形成一个长方体，该长方体即为该测温点的所述子区位；

步骤3，计算左干燥区实时等效积温CT_l和右干燥器区实时等效积温CT_r，公式如下：

其中，CT_lj、CT_rj分别表示左、右干燥区第j子区位等效积温；

步骤4，若CT_r-CT₁＞ε₁或CT_l-CT₁＞ε₂，则继续干燥，直至CT_l-CT₁≤ε₂且CT_r-CT₁≤ε₁时，则停止干燥；其中ε₁和ε₂分别为左右干燥区的积温控制精度。

2.根据权利要求1所述的基于等效积温的批式静止床粮食干燥过程测控方法，其特征在于，

所述测控方法的测温电缆和测温点的布置方式为：将测温电缆布置于干燥区排潮面内侧，测温电缆为竖直布置或水平布置多条，每条测温电缆上设置多个测温点。