CN110208322A - 一种粮食干燥机及其粮食水分检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粮食干燥机及其粮食水分检测方法，该方法首先检测干燥前粮食的初始含水量、干燥前粮食的质量；采集干燥机热风管道进风口处的进风湿度、热风管道出风口处的出风湿度和热风流量；然后记录从干燥开始时刻到当前时刻所经历的干燥时间；根据所述进风湿度与所述出风湿度之差、热风流量和干燥时间，计算当前时刻粮食含水量；其中，初始含水量与当前含水量之差正比于：进风湿度与出风湿度之差、热风流量和干燥时间；初始含水量与当前含水量之差反比于干燥前粮食的质量。本发明实现实时监测粮食含水量，在获知干燥过程中粮食的含水量后，便可根据该值对粮食干燥机进行智能化调节控制处理，以防粮食烘干过度或者烘干不足的现象发生。

Description

一种粮食干燥机及其粮食水分检测方法
技术领域
本发明属于粮食干燥技术领域，具体涉及一种粮食干燥机及其粮食水分检测方法。
背景技术
我国目前的粮食干燥大多还是依靠传统的自然晾晒法，该方法耗时耗力，自动 化程度低。
为了改善该现象，出现了粮食干燥机，以提高干燥效率，提升干燥品质。
现有的粮食干燥机，其中设置有热风管道，在热风管道中通以热风以干燥粮食。一般的，从开始阶段到结束阶段，其输出热风的功率是不变的。但是在干燥过程中， 粮食的干燥程度在发生变化，而且变化没有确定的规律。
用不变的功率进行干燥，其干燥效果不佳。例如，会发生开始阶段干燥效果较 好，但是在结束阶段，出现过度干燥的情况；或者在开始阶段干燥效果较差，导致 整个干燥过程所需的时间较长。因此，如若能够智能化控制粮食干燥机的干燥过程， 例如智能调节热风的功率，便能提高干燥粮食的效果。
而智能控制的基础是，需要在线、实时的获取粮食的含水量，干燥过程中粮食 水分含量的获取将尤为重要。
但是，目前的粮食干燥机配备的检测仪器采用的是接触式测量的方式，只能检 测粮食干燥前粮食的含水量以及干燥后粮食的含水量，不能检测粮食干燥过程中粮 食的含水量，无法适用于上述的智能控制方式。
发明内容
本发明提供了一种粮食干燥机粮食水分检测方法，目的是实现在线实时测量粮食含水量，解决现有技术无法实时测量粮食含水量的问题；本发明还提供了一种粮 食干燥机，用以解决现有技术中粮食干燥机无法实时测量粮食含水量的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：
本发明的一种粮食干燥机粮食水分检测方法，包括如下步骤：
检测干燥前粮食的初始含水量、干燥前粮食的质量；采集干燥机热风管道进风 口处的进风湿度、热风管道出风口处的出风湿度和热风流量；记录从干燥开始时刻 到当前时刻所经历的干燥时间；根据所述进风湿度与所述出风湿度之差、热风流量 和干燥时间，计算当前时刻粮食含水量；其中，初始含水量与当前含水量之差正比 于：进风湿度与出风湿度之差、热风流量和干燥时间；初始含水量与当前含水量之 差反比于：干燥前粮食的质量。
本发明的一种粮食干燥机，包括机体和用于通过热风以干燥粮食的热风管道， 还包括控制装置、进风口湿度检测装置、出风口湿度检测装置和设置在热风管道中 的流量传感器，所述控制装置包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存 储器中的指令以实现如下方法：
检测干燥前粮食的初始含水量、干燥前粮食的质量；采集干燥机热风管道进风 口处的进风湿度、热风管道出风口处的出风湿度和热风流量；记录从干燥开始时刻 到当前时刻所经历的干燥时间；根据所述进风湿度与所述出风湿度之差、热风流量 和干燥时间，计算当前时刻粮食含水量；其中，初始含水量与当前含水量之差正比 于：进风湿度与出风湿度之差、热风流量和干燥时间；初始含水量与当前含水量之 差反比于：干燥前粮食的质量。
其有益效果：该方法及粮食干燥机，采用一种非接触式的水分检测方法，能够 根据热风管道进风口、出风口处的湿度和热风流量等值计算得到干燥过程中粮食的 含水量，实现实时、在线监测粮食含水量，为智能控制热风的功率打下基础，在获 知干燥过程中粮食含水量后，便可根据该值对粮食干燥机进行智能化调节控制，以 防粮食烘干过度或者烘干不足的现象发生，提高粮食的品质以及粮食干燥机的智能 化程度。
作为方法的进一步改进，为了方便快捷得到热风流量，采集热风管道进风口处 的热风流量作为所述热风流量。
作为方法的进一步改进，为了方便快捷得到进风湿度，通过检测热风管道进风 口处的湿度以得到所述进风湿度；或者通过检测热风管道进风口处的压强并进行计 算以得到所述进风湿度；或者通过检测热风管道进风口处的湿度和压强，并将检测 的压强和湿度进行处理计算以得到所述进风湿度。
作为方法的进一步改进，为了方便快捷得到出风湿度，通过检测热风管道出风 口处的湿度以得到所述出风湿度；或者通过检测热风管道出风口处的压强并进行计 算以得到所述出风湿度；或者通过检测热风管道出风口处的湿度和压强，并将检测 的压强和湿度进行处理计算以得到所述出风湿度。
作为方法的进一步改进，为了得到当前时刻粮食含水量，所述当前时刻粮食含 水量为：
其中，W2为当前时刻粮食含水量，W1为干燥前粮食的初始含水量，H2为出风湿度，H1为进风湿度，m为干燥前粮食的质量，s为热风管道的截面积，v为热风流量，Δt 为干燥时间。
作为干燥机的进一步改进，为了方便快捷得到热风流量，所述流量传感器设置 在热风管道出风口处。
作为干燥机的进一步改进，为了方便快捷得到热风流量，所述进风口湿度检测 装置为设置在热风管道进风口处的湿度传感器和/或压强传感器，所述出风口温度检 测装置为设置在热风管道出风口处的湿度传感器和/或压强传感器。
作为干燥机的进一步改进，为了得到当前时刻粮食含水量，所述当前时刻粮食 含水量为：
其中，W2为当前时刻粮食含水量，W1为干燥前粮食的初始含水量，H2为出风湿度，H1为进风湿度，m为干燥前粮食的质量，s为热风管道的截面积，v为热风流量，Δt 为干燥时间。
作为干燥机的进一步改进，为了得到热风温度以防温度过高损坏粮食，该干燥 机还包括设置在热风管道进风口处的温度传感器和设置在热风管道出风口处的温度 传感器。
附图说明
图1是本发明的干燥机实施例中干燥机的原理示意图。
具体实施方式
干燥机实施例：
该实施例提供了一种粮食干燥机，在WGHX小型循环式粮食烘干机的基础上实 现该实施例中的粮食干燥机。该粮食干燥机包括机体，机体中设置有用于通过热风 以干燥粮食的热风管道；而且，该粮食干燥机可通过直接接触式测量的方式获得干 燥前粮食的初始含水量W1和干燥前粮食的质量m。
该粮食干燥机还包括控制装置、供电模块、进风口湿度检测装置、出风口湿度 检测装置和设置在热风管道中的流量传感器，该控制装置包括存储器和处理器，存 储器和处理器之间直接或间接地电性连接以实现数据的传输或交互。这里的处理器 可以是通用处理器，例如中央处理器CPU，也可以是其他可编程逻辑器件，例如数 字信号处理器DSP，该实施例中采用51系列单片机，型号为STC89C52，处理器可 采用51系列单片机内部的内存，也可以增加外部可存储介质作为存储器，处理器用 于执行存储在存储器中的指令以实现一种粮食干燥机粮食水分检测方法，为了实现 该方法，处理器中还存储有热风管道截面积s。供电模块给单片机供电，以实现单 片机正常、可靠工作。
如图1所示，进风口湿度检测装置为设置在热风管道进风口处的湿度传感器和 压强传感器，用以对应检测热风管道进风口处的湿度和压强；出风口湿度检测装置 为设置在热风管道出风口处的湿度传感器和压强传感器，用以对应检测热风管道出 风口处的湿度和压强；流量传感器设置在热风管道进风口处，用以检测热风流量v， 即热风的进风速度。这些传感器均通过对应的A/D模块与单片机相连，将采集模拟 信号转化为数字信号，以供单片机处理。其中，设置压强传感器的目的同样是为了 获知热风管道进风口处/出风口处的湿度，单片机在得到进风口处/出风口处的压强 后，可进行相应的转换处理，得到进风口处/出风口处的湿度。其中，这里的转换处 理为：
其中，为相对湿度(可由HR202L型湿度传感器检测得到)，Ps为同温同压下饱和空气中的水气分压(由饱和水蒸气表得到)，PT为所测压强。
需说明的是，这里设置压强传感器和湿度传感器的目的均是为了得到热风管道进风口处的进风湿度H1和热风管道出风口处的出风湿度H2。可将设置在热风管道 进风口处的湿度传感器检测的湿度直接作为进风湿度H1，也可将在热风管道进风口 处的压强传感器检测的压强经过相应处理后得到的湿度作为进风湿度H1，还可将在 热风管道进风口处设置的湿度传感器检测的湿度和在热风管道进风口处设置的压强 传感器检测的压强经过相应处理后得到的湿度相差不大的情况，经过相应的处理(该 处理可为求两者平均值)，以得到进风湿度H1。相应的，关于出风湿度H2的计算， 与进风湿度H1的处理相同，这里不再赘述。单片机根据干燥前粮食的初始含水量W1、 干燥前粮食的质量m、进风湿度H1、出风湿度H2、从干燥开始时刻到当前时刻所 经历的干燥时间Δt和热风管道的截面积s，便可计算得到当前时刻粮食含水量W2， 实现对粮食含水量的实时检测。具体的检测过程如下，该过程即为一种粮食干燥机 粮食水分检测方法，且该方法为一段计算机程序存储在存储器中。
首先，通过粮食干燥机检测得到干燥前粮食的初始含水量W1和干燥前粮食的质量m。
然后，通过相应的传感器，采集或计算得到热风管道进风口处的进风湿度H1、 热风管道出风口处的出风湿度H2和热风流量v。
接着，记录从干燥开始时刻到当前时刻所经历的干燥时间Δt。
最后，根据下式计算得到当前时刻粮食含水量W2：
其中，W2为当前时刻粮食含水量，W1为干燥前粮食的初始含水量，H2为出风湿度，H1为进风湿度，m为干燥前粮食的质量，s为热风管道的截面积，v为热风流量，Δt 为干燥时间。
若热风管道的截面积不变，直接采集热风管道的截面积s即可，如果热风管道 为异型管道，s为等效的截面积。
从上式中可以看出，初始含水量与当前含水量之差(W2-W1)正比于：热风管道 的截面积s、进风湿度与出风湿度之差(H2-H1)、热风流量v和干燥时间Δt，反比 于：干燥前粮食的质量m。
而且，在热风管道进风口处和出风口处均设置有温度传感器，温度传感器将检 测的信息传递给单片机。这里设置温度传感器的目的是为了检测热风温度，以防热 风管道中通过的热风温度过高，造成粮食品质下降。同时，还可设置报警模块，该 报警模块可与单片机相连，在单片机发现温度传感器检测的温度值过高，超过设定 安全值时，控制报警模块工作。该报警模块可为声报警模块。
其中，温度传感器可选用DS18B20芯片，设置在进风口处的压强传感器和湿度 传感器可采用型号为BME280的三合一传感器，以根据需求对进风口处的压强或者 湿度进行检测，出风口处的传感器设置与进风口处的相同。
为了实现人机交互，使工作人员能够直观了解干燥过程中粮食的含水量，该粮 食干燥机通过RS232接口与PC机相连，以将最终计算出来的当前时刻粮食含水量、 热风温度等信息发送给PC机，并通过PC机进行数据展示，以供工作人员分析。在 进行显示时，显示方式包括表格显示和图像显示两种。其中，RS232串口通信可做 到双向传输，全双工通讯，最高传输速率为20kbps。
整体来看，该粮食干燥机结构简单、易于操作、数据传输稳定，可实时计算干 燥过程中粮食的含水量，便于安装和维护。
而且，在检测热风流量v时，其目的是为了计算出测量时间内热风的进风量。 在该实施例中，将流量传感器设置在热风管道进风口处以检测得到热风流量v。理 论上讲，热风管道的进风口和出风口处的热风流量是一致的，所以也可在热风管道 出风口处设置流量传感器来检测得到热风流量v。当然，因在实际应用时，进风口 和出风口处的流量会因管道弯曲、粮食颗粒以及出风口处热风流速不均匀等因素影 响两者的测量结果，所以可在热风管道的进风口和出风口处均设置流量传感器，通 过多次测量求平均的方式以得到热风流量v。
方法实施例：
该实施例提供了一种粮食干燥机粮食水分检测方法，该方法已在干燥机实施例中做了详细介绍，这里不再赘述。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的 权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种粮食干燥机粮食水分检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
检测干燥前粮食的初始含水量、干燥前粮食的质量；
采集干燥机热风管道进风口处的进风湿度、热风管道出风口处的出风湿度和热风流量；
记录从干燥开始时刻到当前时刻所经历的干燥时间；
根据所述进风湿度与所述出风湿度之差、热风流量和干燥时间，计算当前时刻粮食含水量；其中，初始含水量与当前含水量之差正比于：进风湿度与出风湿度之差、热风流量和干燥时间；初始含水量与当前含水量之差反比于：干燥前粮食的质量。
2.根据权利要求1所述的粮食干燥机粮食水分检测方法，其特征在于，采集热风管道进风口处的热风流量作为所述热风流量。
3.根据权利要求1所述的粮食干燥机粮食水分检测方法，其特征在于，通过检测热风管道进风口处的湿度以得到所述进风湿度；
或者通过检测热风管道进风口处的压强并进行计算以得到所述进风湿度；
或者通过检测热风管道进风口处的湿度和压强，并将检测的压强和湿度进行处理计算以得到所述进风湿度。
4.根据权利要求1所述的粮食干燥机粮食水分检测方法，其特征在于，通过检测热风管道出风口处的湿度以得到所述出风湿度；
或者通过检测热风管道出风口处的压强并进行计算以得到所述出风湿度；
或者通过检测热风管道出风口处的湿度和压强，并将检测的压强和湿度进行处理计算以得到所述出风湿度。
5.根据权利要求1～4任一项所述的粮食干燥机粮食水分检测方法，其特征在于，所述当前时刻粮食含水量为：
其中，W2为当前时刻粮食含水量，W1为干燥前粮食的初始含水量，H2为出风湿度，H1为进风湿度，m为干燥前粮食的质量，s为热风管道的截面积，v为热风流量，Δt为干燥时间。
6.一种粮食干燥机，包括机体和用于通过热风以干燥粮食的热风管道，其特征在于，还包括控制装置、进风口湿度检测装置、出风口湿度检测装置和设置在热风管道中的流量传感器，所述控制装置包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现如下方法：
检测干燥前粮食的初始含水量、干燥前粮食的质量；
采集干燥机热风管道进风口处的进风湿度、热风管道出风口处的出风湿度和热风流量；
记录从干燥开始时刻到当前时刻所经历的干燥时间；
根据所述进风湿度与所述出风湿度之差、热风流量和干燥时间，计算当前时刻粮食含水量；其中，初始含水量与当前含水量之差正比于：进风湿度与出风湿度之差、热风流量和干燥时间；初始含水量与当前含水量之差反比于：干燥前粮食的质量。
7.根据权利要求6所述的粮食干燥机，其特征在于，所述流量传感器设置在热风管道出风口处。
8.根据权利要求6所述的粮食干燥机，其特征在于，所述进风口湿度检测装置为设置在热风管道进风口处的湿度传感器和/或压强传感器，所述出风口温度检测装置为设置在热风管道出风口处的湿度传感器和/或压强传感器。
9.根据权利要求6～8任一项所述的粮食干燥机，其特征在于，所述当前时刻粮食含水量为：
其中，W2为当前时刻粮食含水量，W1为干燥前粮食的初始含水量，H2为出风湿度，H1为进风湿度，m为干燥前粮食的质量，s为热风管道的截面积，v为热风流量，Δt为干燥时间。
10.根据权利要求6所述的粮食干燥机，其特征在于，该干燥机还包括设置在热风管道进风口处的温度传感器和设置在热风管道出风口处的温度传感器。
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