CN109884948A - 一种多功能粮情监控实验系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能粮情监控实验系统及其控制方法，该实验系统包括实验仓以及分别与控制单元相连接的温度测控装置、湿度测控装置、水分检测装置、害虫监测装置、气体测控装置、通风系统。对粮仓内温度、湿度、水分、害虫、气体浓度进行在线检测和综合分析，利用控制单元实现对多个传感器的智能控制，可实时监测粮情，提供精准的粮情综合评价与粮情预判报告，实现了对粮情的全面分析、检测与控制，可根据预设的粮情演算各种可能的参数组合与粮情演变过程，提高了实验人员工作效率，可广泛应用于粮情测控领域的实验研究与实仓应用，为科学储粮、绿色储粮理论和技术研究提供了数据和保障，为保障粮食安全、建设智能化粮库提供有效的支撑与手段。
Description
技术领域
本发明涉及安全储粮技术领域。更具体地，涉及一种多功能粮情监控实验系统及其控制方法。
背景技术
粮食是人民生活不可或缺的必需品，是关系国计民生的战略物资。粮食安全储藏对于保障国家粮食安全具有极其重要的意义，粮情监测作为粮情管理的重要手段已经在国储库开始应用，目前普遍存在的粮情监测系统以测量温度和湿度为主、检测参数单一、无法兼容多样化硬件等问题，即使是采用多种传感器也仅是从各个不同的侧面孤立反映目标信息，系统粮情分析功能简单、存在短板，不能真正及时准确综合分析粮情、预测出粮情状态，储粮安全事故时有发生，已经不能满足当前智能化粮库建设的要求。
因此，需要一种多功能粮情监控实验系统及其控制方法，利用实验仓模拟实仓粮情，通过对温度、湿度、水分、害虫和气体浓度等的测量与控制，指导实仓应用，为保障粮食安全、建设智能化粮库提供有效的支撑与手段。
发明内容
本发明的目的在于是提供一种多功能粮情监控实验系统及其控制方法，能够在实验室通过对实验仓温度、湿度、水分、害虫、气体浓度等参数的调节控制模拟实仓环境可能出现的各种粮情参数及参数组合的工况，进行粮情参数采集与展示，能够在实验室对各粮情参数进行充分的检测、记录与分析，做出准确的综合评价与粮情预判；能够根据预设的粮情演算各种可能的参数组合与粮情演变过程。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种多功能粮情监控实验系统，该实验系统包括实验仓、温度测控装置、湿度测控装置、水分检测装置、害虫监测装置、气体测控装置、通风系统和控制单元。
所述实验仓包括仓体，所述仓体的前侧板的上部设有进粮口，所述仓体的前侧板的下部设有出粮口，所述仓体的左侧板或右侧板上设有通风口。
所述温度测控装置包括温度传感器、加热棒、加热板和温湿度调节通风机，所述温度传感器包括仓温传感器、粮温传感器和环境温湿度传感器，所述仓温传感器设置在仓体内，所述粮温传感器设置在粮堆内不同位置，所述环境温湿度传感器设置在仓体外，所述加热棒设置在粮堆内不同位置，所述加热板包括设置在仓体内壁的顶加热板、侧加热板和底加热板，所述温湿度调节通风机设置于仓体外并与仓体的通风口连接。
所述湿度测控装置包括湿度传感器、加湿器和温湿度调节通风机，所述湿度传感器包括仓湿传感器、粮湿传感器和环境温湿度传感器，所述仓湿传感器设置在仓体内，所述粮湿传感器设置在粮堆内不同位置，所述粮湿传感器测试的是粮堆内孔隙间湿度，所述加湿器与温湿度调节通风机相连接。
所述水分检测装置包括水分传感器，所述水分传感器设置于粮堆内。
所述害虫监测装置包括害虫监测器，所述害虫监测器设置于粮堆内。
所述气体测控装置包括气体传感器、气体发生器和气体调节通风机，所述气体传感器设置于仓体内，所述气体调节通风机设置于仓体外并与仓体的通风口连接；所述气体发生器与气体调节通风机相连接。气体传感器和气体发生器包括磷化氢、氮气、氧气、二氧化碳等多种气体传感器和气体发生器。
所述通风系统包括气体调节通风机和温湿度调节通风机。
所述控制单元分别与温度测控装置、湿度测控装置、水分检测装置、害虫监测装置、气体测控装置和通风系统连接。
优选地，所述控制单元包括单片机微控制单元和人机交互界面。控制单元以作单片机微控制单元为主控制器，经过单片机微控制单元将各种可能的参数组合与粮情演变过程显示在人机交互界面。
优选地，所述仓体外包覆有保温层，所述保温层可以为聚氨酯材料或其他保温材料。
优选地，所述仓体内设有隔板，可以根据实验需求将仓体分割成不同的实验功能区。
本发明还公开了利用上述一种多功能粮情监控实验系统的控制方法，该控制方法包括：
根据设定的实验仓实验温度，加热棒、侧加热板、顶加热板和底加热板单独或同时开始加热，仓温传感器、粮温传感器和环境温湿度传感器分别检测实时仓温、不同位置实时粮温和环境温度并传输到控制单元，控制单元对记录的温度进行分析，当温度低于设定值时，加热棒、侧加热板、顶加热板和底加热板继续运行，当温度高于设定值，加热棒、侧加热板、顶加热板和底加热板停止运行，启动温湿度调节通风机，调节、均衡实验仓内温度至设定值；
根据设定的实验仓实验湿度，加湿器和温湿度调节通风机开始运行，仓湿传感器、粮湿传感器和环境温湿度传感器分别检测实时仓湿、不同位置实时粮湿和环境湿度并传输到控制单元，控制单元对记录的湿度进行分析，当湿度低于设定值时，加湿器和温湿度调节通风机继续运行，当湿度高于设定值时，加湿器停止运行，温湿度调节通风机继续运行，调节、均衡试验仓内湿度至设定值；
水分检测装置的水分传感器动态检测粮堆水分含量并传输到控制单元，控制单元实时记录各参数变化过程中水分含量变化；
害虫监测装置的害虫监测器分别对不同种类的害虫计数并实时传输到控制单元，实现对储粮害虫数量、种类的监测；
根据设定的试验方案，启动气体传感器，实时检测实验仓内各类气体的浓度并传输到控制单元，控制单元分析气体浓度与害虫数量的相关性，并控制气体发生器和气体调节通风机调节仓内气体浓度；
控制单元对实验系统实现智能化有效测控，进行粮情参数采集与展示，在实验室实时对各粮情参数进行检测，对各检测数据传输、存储与分析，做出综合评价与粮情预判；能够根据预设的粮情演算各种可能的参数组合与粮情演变过程，将各参数传感器采集的数据回传至单片机微处理单元，经过单片机微处理单元将各种可能的参数组合与粮情演变过程显示在人机交互界面。
本发明的有益效果如下：
本发明由于采用了以上技术方案，解决了目前粮库粮情复杂，粮情监测系统检测参数单一、功能简单、限制多等问题，在实验室即可进行多粮种、多参数、多工况组合实验，对粮仓内温度、湿度、水分、害虫、气体浓度进行在线检测和综合分析，利用单片机微控制单元实现对多个传感器的智能控制，可实时监测粮情，提供精准的粮情综合评价与粮情预判报告，实现了对粮情的全面分析、检测与控制，可根据预设的粮情演算各种可能的参数组合与粮情演变过程，提高了实验人员工作效率，实现了对粮情的准确预判，可广泛应用于粮情测控领域的实验研究与实仓应用，为科学储粮、绿色储粮理论和技术研究提供了数据和保障，为保障粮食安全、建设智能化粮库提供有效的支撑与手段。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明一种多功能粮情监控实验系统的结构示意图。
图2示出本发明一种多功能粮情监控实验系统的原理示意图。
图3示出本发明一种多功能粮情监控实验系统的控制方法的流程示意图。
附图中各个附图标记含义：1侧加热板，2顶加热板，3仓温传感器，4水分传感器，5粮湿传感器，6粮温传感器，7仓湿传感器，8加热棒，9气体传感器，10害虫监测器，11保温层，12环境温湿度传感器，13控制单元，14气体发生器，15气体调节通风机，16温湿度调节通风机，17加湿器，18底加热板。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种多功能粮情监控实验系统，该实验系统包括实验仓、温度测控装置、湿度测控装置、水分检测装置、害虫监测装置、气体测控装置、通风系统和控制单元13。
所述实验仓包括仓体，所述仓体的前侧板的上部设有进粮口，所述仓体的前侧板的下部设有出粮口，所述仓体内设有隔板，可以根据实验需求将仓体分割成不同的实验功能区。所述仓体的左侧板或右侧板上设有通风口。所述仓体外包覆有保温层11，所述保温层11可以为聚氨酯材料或其他保温材料。
所述温度测控装置包括温度传感器、加热棒8、加热板和温湿度调节通风机16，所述温度传感器包括仓温传感器3、粮温传感器6和环境温湿度传感器12，所述仓温传感器3设置在仓体内，所述粮温传感器6设置在粮堆内不同位置，所述环境温湿度传感器12设置在仓体外，所述加热棒8设置在粮堆内不同位置，所述加热板包括设置在仓体内壁的顶加热板2、侧加热板1和底加热板18，所述温湿度调节通风机16设置于仓体外并与仓体的通风口连接。
所述湿度测控装置包括湿度传感器、加湿器17和温湿度调节通风机16，所述湿度传感器包括仓湿传感器7、粮湿传感器5和环境温湿度传感器12，所述仓湿传感器7设置在仓体内，所述粮湿传感器5设置在粮堆内不同位置，所述加湿器17与温湿度调节通风机16相连接。粮湿传感器5测试的是粮堆内孔隙间湿度。
所述水分检测装置包括水分传感器4，所述水分传感器4设置于粮堆内。
所述害虫监测装置包括害虫监测器10，所述害虫监测器10设置于粮堆内。
所述气体测控装置包括气体传感器9、气体发生器14和气体调节通风机15，所述气体传感器9设置于仓体内，所述气体调节通风机15设置于仓体外并与仓体的通风口连接；所述气体发生器14与气体调节通风机15相连接。气体传感器9和气体发生器14包括磷化氢、氮气、氧气、二氧化碳等多种气体传感器和气体发生器。
所述通风系统包括气体调节通风机15和温湿度调节通风机16。通过气体调节通风机15和温湿度调节通风机16将气体发生器14、加湿器17或自然风产生的气体压入粮堆内，以微气流的形式，在粮堆内发生作用。
如图2所示为本发明一种多功能粮情监控实验系统的原理。所述控制单元13分别与温度测控装置、湿度测控装置、水分检测装置、害虫监测装置、气体测控装置和通风系统连接。所述控制单元13包括单片机微控制单元和人机交互界面。单片机微控制单元实现温度调节、湿度调节、气体浓度调节以及控制通风系统。控制单元13以作单片机微控制单元为主控制器，经过单片机微控制单元将各种可能的参数组合与粮情演变过程显示在人机交互界面。
如图3所示，本发明还公开了利用上述一种多功能粮情监控实验系统的控制方法，该控制方法包括：
根据设定的实验仓实验温度，加热棒8、侧加热板1、顶加热板2和底加热板18单独或同时开始加热，仓温传感器3、粮温传感器6和环境温湿度传感器12分别检测实时仓温、不同位置实时粮温和环境温度并传输到控制单元13，控制单元13对记录的温度进行分析，当温度低于设定值时，加热棒8、侧加热板1、顶加热板2和底加热板18继续运行，当温度高于设定值，加热棒8、侧加热板1、顶加热板2和底加热板18停止运行，启动温湿度调节通风机16，调节、均衡实验仓内温度至设定值；
根据设定的实验仓实验湿度，加湿器17和温湿度调节通风机16开始运行，仓湿传感器7、粮湿传感器5和环境温湿度传感器12分别检测实时仓湿、不同位置实时粮湿和环境湿度并传输到控制单元13，控制单元13对记录的湿度进行分析，当湿度低于设定值时，加湿器17和温湿度调节通风机16继续运行，当湿度高于设定值时，加湿器17停止运行，温湿度调节通风机16继续运行，调节、均衡试验仓内湿度至设定值；
水分检测装置的水分传感器4动态检测粮堆水分含量并传输到控制单元13，控制单元13实时记录各参数变化过程中水分含量变化；
害虫监测装置的害虫监测器10分别对不同种类的害虫计数并实时传输到控制单元13，实现对储粮害虫数量、种类的监测；
根据设定的试验方案，启动气体传感器9，实时检测实验仓内各类气体的浓度并传输到控制单元13，控制单元13分析气体浓度与害虫数量的相关性，并控制气体发生器14和气体调节通风机15调节仓内气体浓度；
控制单元13对实验系统实现智能化有效测控，进行粮情参数采集与展示，在实验室实时对各粮情参数进行检测，对各检测数据传输、存储与分析，做出综合评价与粮情预判；能够根据预设的粮情演算各种可能的参数组合与粮情演变过程，将各参数传感器采集的数据回传至单片机微处理单元，经过单片机微处理单元将各种可能的参数组合与粮情演变过程显示在人机交互界面。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种多功能粮情监控实验系统，其特征在于，该实验系统包括实验仓、温度测控装置、湿度测控装置、水分检测装置、害虫监测装置、气体测控装置、通风系统和控制单元(13)；
所述实验仓包括仓体，所述仓体的前侧板的上部设有进粮口，所述仓体的前侧板的下部设有出粮口，所述仓体的左侧板或右侧板上设有通风口；
所述温度测控装置包括温度传感器、加热棒(8)、加热板和温湿度调节通风机(16)，所述温度传感器包括仓温传感器(3)、粮温传感器(6)和环境温湿度传感器(12)，所述仓温传感器(3)设置在仓体内，所述粮温传感器(6)设置在粮堆内不同位置，所述环境温湿度传感器(12)设置在仓体外，所述加热棒(8)设置在粮堆内不同位置，所述加热板包括设置在仓体内壁的顶加热板(2)、侧加热板(1)和底加热板(18)，所述温湿度调节通风机(16)设置于仓体外并与仓体的通风口连接；
所述湿度测控装置包括湿度传感器、加湿器(17)和温湿度调节通风机(16)，所述湿度传感器包括仓湿传感器(7)、粮湿传感器(5)和环境温湿度传感器(12)，所述仓湿传感器(7)设置在仓体内，所述粮湿传感器(5)设置在粮堆内不同位置，所述加湿器(17)与温湿度调节通风机(16)相连接；
所述水分检测装置包括水分传感器(4)，所述水分传感器(4)设置于粮堆内；
所述害虫监测装置包括害虫监测器(10)，所述害虫监测器(10)设置于粮堆内；
所述气体测控装置包括气体传感器(9)、气体发生器(14)和气体调节通风机(15)，所述气体传感器(9)设置于仓体内，所述气体调节通风机(15)设置于仓体外并与仓体的通风口连接；所述气体发生器(14)与气体调节通风机(15)相连接；
所述通风系统包括气体调节通风机(15)和温湿度调节通风机(16)；
所述控制单元(13)分别与温度测控装置、湿度测控装置、水分检测装置、害虫监测装置、气体测控装置和通风系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能粮情监控实验系统，其特征在于，所述控制单元(13)包括单片机微控制单元和人机交互界面。
3.根据权利要求1所述的一种多功能粮情监控实验系统，其特征在于，所述仓体外包覆有保温层(11)。
4.根据权利要求1所述的一种多功能粮情监控实验系统，其特征在于，所述仓体内设有隔板。
5.利用权利要求1-4任一权利要求所述的一种多功能粮情监控实验系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：
根据设定的实验仓实验温度，加热棒(8)、侧加热板(1)、顶加热板(2)和底加热板(18)单独或同时开始加热，仓温传感器(3)、粮温传感器(6)和环境温湿度传感器(12)分别检测实时仓温、不同位置实时粮温和环境温度并传输到控制单元(13)，控制单元(13)对记录的温度进行分析，当温度低于设定值时，加热棒(8)、侧加热板(1)、顶加热板(2)和底加热板(18)继续运行，当温度高于设定值，加热棒(8)、侧加热板(1)、顶加热板(2)和底加热板(18)停止运行，启动温湿度调节通风机(16)，调节、均衡实验仓内温度至设定值；
根据设定的实验仓实验湿度，加湿器(17)和温湿度调节通风机(16)开始运行，仓湿传感器(7)、粮湿传感器(5)和环境温湿度传感器(12)分别检测实时仓湿、不同位置实时粮湿和环境湿度并传输到控制单元(13)，控制单元(13)对记录的湿度进行分析，当湿度低于设定值时，加湿器(17)和温湿度调节通风机(16)继续运行，当湿度高于设定值时，加湿器(17)停止运行，温湿度调节通风机(16)继续运行，调节、均衡试验仓内湿度至设定值；
水分检测装置的水分传感器(4)动态检测粮堆水分含量并传输到控制单元(13)，控制单元(13)实时记录各参数变化过程中水分含量变化；
害虫监测装置的害虫监测器(10)分别对不同种类的害虫计数并实时传输到控制单元(13)，实现对储粮害虫数量、种类的监测；
根据设定的试验方案，启动气体传感器(9)，实时检测实验仓内各类气体的浓度并传输到控制单元(13)，控制单元(13)分析气体浓度与害虫数量的相关性，并控制气体发生器(14)和气体调节通风机(15)调节仓内气体浓度；
控制单元(13)对实验系统实现智能化有效测控，进行粮情参数采集与展示，在实验室实时对各粮情参数进行检测，对各检测数据传输、存储与分析，做出综合评价与粮情预判；能够根据预设的粮情演算各种可能的参数组合与粮情演变过程，将各参数传感器采集的数据回传至单片机微处理单元，经过单片机微处理单元将各种可能的参数组合与粮情演变过程显示在人机交互界面。
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