CN111948248B - 一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请的一个实施例公开了一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法和装置。该方法包括：首先获取所述粮堆降温通风前后的温度差△T、所述粮堆的比热C_p、所述粮堆在用于降温通风的风机下的单位通风量Q、降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H；其次将所述△T、C_p、Q、SW和△H代入公式得到所述粮堆机械降温通风时数ψ，从而关闭风机，式中，ψ是所述粮堆降温通风的时数；△T是粮堆降温通风前后的温度差；β是△T的校正因子；C_p是粮堆的比热；Q是所述粮堆的单位通风量；SW是降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重；△H为降温通风前后所述粮堆的焓值变化差；α为△H的校正因子。

Description

一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法和装置

技术领域

本申请涉及食品科学技术领域。更具体地，涉及一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

背景技术

上世纪50年代到1998年之前，我国的储粮仓型以苏式仓、基建平方仓、土园仓和地下仓等仓型为主；自1998年之后以高大平房仓型为主，其占新建仓容的85％，高大平房仓单仓容量大，约为5千～3万吨，便于机械化操作，同时充分利用秋冬季自然冷空气进行机械通风降低粮堆温度。粮堆生态系统中生物与非生物成分之间相互作用，是动态的，每个成分持续地影响其它成分。通风的作用就是运动合适质量的空气穿过粮堆以调节储粮存在的条件。通风技术用于修正粮堆微气候，形成危害粮粒的生物体生长发育的不利条件，产生粮食品质保持和安全储藏的有利条件。在实践应用方面，国家粮食局2002年发布了《储粮机械通风技术规程》(LS/T 1202-2002)，提出了允许降温通风的温度条件和湿度条件。在这个储粮技术规程及我国粮食储藏学科的专著中，粮堆冷却波峰何时离开粮堆，即在一定仓型一定谷物粮种和固定风机下，降温机械通风的风机运转时数是多少？这是一直困惑粮食仓储工程师的一个问题。

俄克拉荷马州立大学的David Reid Epperly在1989年发表的名为《Effects ofairflow rates on cooling time and temperature distribution in aerated wheat》的博士论文中指出：降温通风过程中，通风气流速率Q(即单位通风量)对粮堆冷却前沿的前端和后缘穿过粮堆的时数具有显著的影响，并给出了粮堆冷却前沿的前端迁移出粮堆的时数ψ_L和粮堆冷却前沿的后缘迁移出粮堆的时数ψ_T的经验方程式，以此来预测粮堆的降温通风时数，其中

ψ_L＝10.582×Q^-1.212

ψ_T＝46.894×Q^-0.914

然而，国外粮食品种单一、储存时间短，考虑到我国的粮仓仓型、储粮生态区域、粮食种类品种、储存时间、粮食含水率和杂质含量等因素，此经验方程式不适用于我国对粮堆降温通风时数的预测。

发明内容

本申请的目的在于提供一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法和装置，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

为达到上述目的，本申请采用下述技术方案：

第一方面，本申请提供了一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法，该方法包括：

S200、获取所述粮堆降温通风前后的温度差△T、所述粮堆的比热C_p、所述粮堆在用于降温通风的风机下的单位通风量Q、降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H；

S202、将所述△T、C_p、Q、SW和△H代入公式(7)，得到所述粮堆机械降温通风时数，从而关闭风机。

式中，ψ是所述粮堆降温通风的时数，单位为小时；△T是粮堆降温通风前后的温度差，单位为℃；β是△T的校正因子；C_p是粮堆的比热，单位为kcal/kg℃；Q是所述粮堆的单位通风量，单位为m³/ht；SW是降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重，单位为kg/m³；△H为降温通风前后所述粮堆的焓值变化差，单位为kcal/kg；α为△H的校正因子。

在一个具体实施例中，获取所述△T的步骤包括：

在所述粮堆内部设置测温电缆；

通风降温前，利用所述测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温前的粮堆温度T₁；

设定通风降温后的粮堆温度为T₂，将所述T₁、T₂代入公式(2)，得到所述粮堆降温通风前后的温度差

ΔT＝T₁-T₂ (2)，

其中，通风降温时，利用所述测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温时的粮堆温度T₃，当T₃＝T₂时，关闭所述风机。

在一个具体实施例中，获取所述C_p的步骤包括：

通过电容式水分测定仪获取通风降温前所述粮堆的含水率M₁；设定通风降温后所述粮堆的含水率不变；将所述M₁代入公式(3)，得到所述粮堆的比热

C_p＝A+B·M₁ (3)，

其中，A、B为系数，M₁用百分比表示。

在一个具体实施例中，获取所述SW和△H的步骤包括获取降温通风前所述粮堆的平衡相对湿度ERH₁，其中，

S2000、在所述粮堆内部设置测温电缆；

S2002、通风降温前，利用所述测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温前的粮堆温度T₁，设定通风降温后的粮堆温度为T₂；

S2004、通过电容式水分测试仪获取通风降温前所述粮堆的含水率M₁；设定通风降温后所述粮堆的含水率不变；

S2006、将T₁、M₁代入公式(4)，得到降温通风前粮堆的平衡相对湿度

其中，C₁、C₂和C₃为系数，设定降温通风后粮堆的平衡相对湿度不变。

在一个具体实施例中，所述C₁、C₂和C₃的值与所述粮堆粮食的种类有关，其中，粮食为稻谷时，C₁＝688.146，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

粮食为小麦时，C₁＝920.105，C₂＝150.246，C₃＝0.206；

粮食为玉米时，C₁＝902.249，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

粮食为大米时，C₁＝1087.562，C₂＝102.355，C₃＝0.238。

在一个具体实施例中，获取降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW的步骤还包括：

查找T₁、ERH₁和SW₁的对应关系，获得降温通风前所述粮堆籽粒间隙空气的比重SW₁；查找T₂、ERH₁和SW₂的对应关系，获得降温通风后所述粮堆籽粒间隙空气的比重SW₂；

将所述SW₁和SW₂代入公式(5)，得到

在一个具体实施例中，获取降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H的步骤还包括：

查找T₁、ERH₁和H₁的对应关系，获得降温通风前所述粮堆的焓值H₁，单位为kJ/kg；查找T₂、ERH₁和H₂的对应关系，获得降温通风后所述粮堆的焓值H₂，单位为kJ/kg；

将所述H₁和H₂代入公式(6)，得到

ΔH＝0.239×(H₁-H₂) (6)

第二方面，本申请还提供了一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测装置，该装置包括：

参数获取模块，用于获取所述粮堆降温通风前后的温度差△T、所述粮堆的比热C_p、所述粮堆在用于降温通风的风机下的单位通风量Q、降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H；

通风时数计算模块，用于将所述△T、C_p、Q、SW和△H代入公式(7)，得到所述粮堆机械降温通风时数，从而关闭风机。

式中，ψ是所述粮堆降温通风的时数，单位为小时；△T是粮堆降温通风前后的温度差，单位为℃；β是△T的校正因子；C_p是粮堆的比热，单位为kcal/kg℃；Q是所述粮堆的单位通风量，单位为m³/ht；SW是降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重，单位为kg/m³；△H为降温通风前后所述粮堆的焓值变化差，单位为kcal/kg；α为△H的校正因子。

第三方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括处理器及存储有程序的存储器，所述处理器执行所述程序时实现如本申请第一方面提供的方法。

第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请第一方面提供的方法。

本申请的有益效果如下：

本申请所述技术方案可准确预测我国一定仓型某种粮堆在固定风机下的降温通风时数，并实现风机选型，有效减少电能消耗和粮堆水分损失，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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示出本申请可以应用于其中的示例性系统架构图。

图2示出根据本申请的谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法的一个实施例的流程图。

图3示出根据本申请的一个实施例的测温电缆的结构示意图。

图4示出根据本申请的谷物粮堆机械降温通风时数的预测装置的一个实施例的结构示意图。

图5示出适于用来实现本申请实施例的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。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，不应以此限制本申请的保护范围。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

图1示出了可以应用本申请的一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法或装置的实施例的示例性系统架构10。

如图1所示，系统架构10包括粮仓101、风机102和计算机103。其中，粮仓101内设置有用于测量粮堆各位点温度的测温电缆。需要说明的是，图1中的仓型只是示例性的，不构成对粮仓仓型的具体限定，也就是说，粮仓仓型可以是高大平方仓、立筒仓、浅圆仓等，具体选择均依实际情况而定。风机102用以对粮仓101进行通风降温，需要说明的是，风机包括离心和轴流两种，本申请对风机类型、台数和功率均不做限定。本领域技术人员应当理解，风机台数与通风口的数量有关，具体选择依实际情况而定。通风降温时，粮仓101温度降低，将温度信号传输到计算机103，计算机103对接收到的温度信号进行分析和处理。当粮仓温度达到设定值时，控制风机102关闭，并得到谷物粮堆机械降温的通风时数。

应当理解，图1中风机和计算机的数目仅仅是示例性的。根据实际需要，可以具有任意数目的风机和计算机。此外，计算机103还可以是提供各种服务的服务器，用于对接收到的数据进行分析处理，本申请不做限定。

实施例一

图2示出了根据本申请的一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法的一个实施例流程20。该谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法，包括以下步骤：

S200、获取所述粮堆降温通风前后的温度差△T、所述粮堆的比热C_p、所述粮堆在用于降温通风的风机下的单位通风量Q、降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H。

在一个具体实施例中，选用n台单机风量为q(单位为m³/h)的风机对吨数为G的粮食进行降温通风，获得所述粮堆在用于降温通风的风机下的单位通风量Q，单位为m³/(ht)，即

在一个具体示例中，选用3台单机风量为9250m³/h的轴流风机，对5900吨小麦降温通风的单位通风量为4.703m³/(ht)。

在一个具体实施例中，获取粮堆降温通风前后的温度差△T的步骤包括：

在所述粮堆内部设置测温电缆，用于测量粮堆各位点的温度。其中，测温电缆内至少包含一个温度传感器，可根据需要设置多个，传感器之间的距离也可根据需要设定。

图3示出了根据本申请的一个实施例的测温电缆的结构示意图。在一个具体示例中，所述粮堆高度为6m，粮堆共4层，采用如图3所示的测温电缆30，其中，沿粮堆的高度方向(即z方向)，每隔1.5m设置一个温度传感器，也就是说，温度传感器之间的距离为粮堆高度与粮堆层数的比值，即6m/4＝1.5m。其中，温度传感器302、304、306、308分别用来测量粮堆内部上层、中1层、中2层、下层的温度。

本领域技术人员应当理解，上述测温电缆30的结构仅仅是示例性的，不构成对测温电缆的具体限定，测温电缆的选择与粮仓仓型和地区等因素有关，具体设置应依据实际情况而定。例如，在长25m宽21m的高大平房仓中，通常设置温度传感器为60个的测温电缆；在仓容1万吨的浅圆仓通常设置温度传感器为120个的测温电缆。

在一个具体实施例中，开始通风降温之前，利用测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温前的粮堆温度，用T₁表示，单位为℃，也就是说，粮堆温度是全部温度传感器测得的温度之和与温度传感器数量的比值。例如，当粮仓内的测温电缆中温度传感器的数量为N时，对传感器从A到N进行编号，那么粮堆的温度为

设定粮堆通风降温后的温度为T₂，即得到所述粮堆降温通风前后的温度差

ΔT＝T₁-T₂ (2)，

调整的温度差为β△T，其中β为通风前后粮堆温度之差的校正因子，通常取为0.911。

具体地，通风降温时，同样利用测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温时的粮堆温度，用T₃表示，监测T₃数值的变化，当T₃＝T₂时，风机关闭，停止降温通风。

在一个具体示例中，通过粮仓内的测温电缆，可以实时监测粮堆内的温度。通过测量已知降温通风前粮堆温度为12℃，设定降温通风后想要得到的粮堆温度为7℃，降温通风时，监测粮仓内的温度变化，当变为7℃时，关闭风机，停止降温通风。粮堆降温通风前后的温度差为5℃，调整的温度差为4.555℃。

在一个具体实施例中，获取粮堆的比热C_p的步骤包括：

通过扦样采用电容式水分测定仪，获取通风降温前所述粮堆的含水率M₁。例如，当粮仓仓型为高大平房仓时，扦样方法通常是在粮面上取11个点，每点纵深每隔1米扦样，共44份样品；对立筒仓或浅圆仓，通常是在粮面上取5个点，采用大型扦样器每点纵深每隔1米扦样，共50～51份样品，进一步采用电容式水分测定仪检测所述样品的含水率，取平均值得到所述粮堆的含水率，具体扦样方法依实际情况而定，本领域技术人员应当理解，在此不再赘述。

设定通风降温后粮食的含水率不变，得到所述粮堆的比热

C_p＝A+B·M₁ (3)，

其中，A、B为公式(3)的系数，其取值不是固定的，与粮食的种类和温度有关。

在一个具体示例中，对于硬红春小麦，A、B和M₁满足以下公式：

对于国产小麦，A＝0.2490，B＝0.01771；对于中粒稻谷，A＝0.2410，B＝0.01180；对于短粒稻谷，A＝0.3032，B＝0.00833；对于玉米的50℃条件下的比热，A＝0.3978，B＝0.00088；对于大麦，A＝0.8863，B＝0.00498。

在一个具体示例中，设定通风降温后粮食的含水率不变，从而达到降温通风过程中减少粮食水分损失的效果。值得说明的是，对于粮堆含水率的测定有很多种，本申请中的电容式水分测定仪是示例性的，并不构成对测量含水率方法的不当限定。

在一个具体实施例中，获取降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和获取降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H的步骤包括，获取降温通风前所述粮堆的平衡相对湿度ERH₁，其中

S2000～S2002、采用上述获取粮堆降温通风前后的温度差△T的方法，得到T_I和T₂；

S2004、采用上述获取粮堆比热C_p的方法，得到M₁；设定通风降温后所述粮堆的含水率不变；

S2006、将T₁、M₁代入公式(4)，得到降温通风前粮堆的平衡相对湿度

其中，C₁、C₂和C₃为系数。发明人发现，现有技术中系数C₁、C₂和C₃的值不能够覆盖国内的同一种类粮食品种多的问题，且所述C₁、C₂和C₃的值与所述粮堆粮食的种类有关。为此，在本公开的一个优选示例中，发明人采用静态称重的平衡水分测定方法，选定国产的17个品种的稻谷、14个品种的小麦、16个品种的玉米和11个品种的大米，在10～35℃的温度范围内和11％-96％平衡相对湿度范围内，经过大量的测试，测定其相应的平衡水分等温线；进一步结合公式(4)，通过非线性回归拟合获得系数C₁、C₂和C₃的值。发明人规定：

当粮食为稻谷时，C₁＝688.146，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

当粮食为小麦时，C₁＝920.105，C₂＝150.246，C₃＝0.206；

当粮食为玉米时，C₁＝902.249，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

当粮食为大米时，C₁＝1087.562，C₂＝102.355，C₃＝0.238。

在一个具体示例中，设定降温通风后粮堆的平衡相对湿度不变。计算机103调用存储有温度、平衡相对湿度、焓值和粮粒间隙空气比重对应关系的数据库，其中，数据库的设置依据美国纽约CRC出版有限公司在2002年出版的名为《The mechanics and physics ofmodern grain aeration management》的专著中第625页里的查湿图，将其数字化得到。

在一个具体示例中，输入降温通风之前粮堆的温度T₁、降温通风后粮堆温度T₂和粮堆的平衡相对湿度ERH₁，数据库生成对应的降温通风前粮粒间隙空气的比重SW₁、降温通风后粮粒间隙空气的比重SW₂、降温通风前粮堆的焓值H₁和降温通风后粮堆的焓值H₂，进一步得到：

所述粮堆降温通风前后粮粒间隙空气的平均比重

降温通风前后所述粮堆的焓值差

ΔH＝0.239×(H₁-H₂) (6)

在一个具体示例中，根据粮食仓型及粮种不同，调整后的焓值差为α×△H，其中α为焓值差校正因子，通常取为0.5或1。

S202、将所述△T、Cp、Q、SW和△H代入公式(7)，得到所述粮堆机械降温通风时数，从而关闭风机。

式中，ψ是所述粮堆降温通风的时数，单位为小时；△T是粮堆降温通风前后的温度差，单位为℃；β是△T的校正因子；C_p是粮堆的比热，单位为kcal/kg℃；Q是所述粮堆的单位通风量，单位为m³/ht；SW是降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重，单位为kg/m³；△H为降温通风前后所述粮堆的焓值变化差，单位为kcal/kg；α为△H的校正因子。

本申请针对目前现有的问题，制定一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法，能够解决我国现有技术中对降温通风的风机运转时数无法预测的问题，并实现风机选型，有效减少电能消耗和粮食水分的损失，具有广泛的应用前景。

实施例二

参考图4，作为对上述谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法的实现，本申请提供了一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测装置的一个实施例，该装置实施例与图2所示的方法实施例相对应。

如图4所示，本实施例的谷物粮堆机械降温通风时数的预测装置40包括：参数获取模块402和通风时数计算模块404。其中，参数获取模块用于获取所述粮堆降温通风前后的温度差△T、所述粮堆的比热C_p、所述粮堆在一定风机下的单位通风量Q、降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H；通风时数计算模块用于将上述△T、C_p、Q、SW和△H代入公式(7)

式中，ψ是所述粮堆降温通风的时数，单位为小时；△T是粮堆降温通风前后的温度差，单位为℃；β是△T的校正因子；C_p是粮堆的比热，单位为kcal/kg℃；Q是所述粮堆的单位通风量，单位为m³/ht；SW是降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重，单位为kg/m³；△H为降温通风前后所述粮堆的焓值变化差，单位为kcal/kg；α为△H的校正因子。

本领域技术人员可以理解，上述谷物粮堆机械降温通风时数的预测装置40还包括一些其他公知结构，例如处理器、存储器等，为了不必要地模糊本公开的实施例，这些公知的结构在图4中未示出。

另外，本领域技术人员可以理解，装置40还可以实现实施例一种所述的其他方法步骤，在此不再赘述。

本申请针对目前现有的问题，制定一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测装置，能够解决我国现有技术中对降温通风的风机运转时数无法预测的问题，并实现风机选型，有效减少电能消耗和粮食水分的损失，具有广泛的应用前景。

实施例三

图5示出了本申请的另一个实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。图5显示的计算机设备50仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，计算机设备50以通用计算设备的形式表现。计算机设备50的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元500，系统存储器516，连接不同系统组件(包括系统存储器516和处理单元500)的总线501。

总线501表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备50典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备50访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器516可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)504和/或高速缓存存储器506。计算机设备50可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统508可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线501相连。存储器516可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行实施例一的功能。

具有一组(至少一个)程序模块512的程序/实用工具510，可以存储在例如存储器516中，这样的程序模块512包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块512通常执行本申请所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备50也可以与一个或多个外部设备70(例如键盘、指向设备、显示器60等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备50交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备50能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口502进行。并且，计算机设备50还可以通过网络适配器514与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图5所示，网络适配器514通过总线501与计算机设备50的其它模块通信。应当明白，尽管图5中未示出，可以结合计算机设备50使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器单元500通过运行存储在系统存储器516中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本申请实施例一所提供的一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法。

本申请针对目前现有的问题，制定一种实现谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法的计算机设备，能够解决我国现有技术中对降温通风的风机运转时数无法预测的问题，并实现风机选型，有效减少电能消耗和粮食水分的损失，具有广泛的应用前景。

实施例四

本申请的另一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例一所提供的方法。

在实际应用中，所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本申请针对目前现有的问题，制定一种存储有实施例一所提供方法的计算机可读存储介质，能够解决我国现有技术中对降温通风的风机运转时数无法预测的问题，并实现风机选型，有效减少电能消耗和粮食的水分损失，具有广泛的应用前景。

在一个具体示例中，发明人对上述谷物机械降温通风时数预测方法进行了验证，进一步论证了本申请方法的可靠性。单位能耗是衡量风机耗电能的重要指标。因此，对于一定仓型一定重量的谷物，当通风口数量确定时，利用本申请的方法对多个不同功率的待选风机的理论通风时数进行预测，根据多次试验得到的不同风机下实际时间(时数)对理论通风时数的校正系数，推算出实际的通风时间，进一步结合单位能耗选出耗电能最小的风机，实现对风机的选型，有效的节约了电能和减少粮食水分损失。其中，风机单位能耗的计算公式如下：

式中，E为风机单位能耗，单位为kWh(t·℃)^-1；n为风机台数；P为风机功率，单位为kWh；ξ为降温通风时间，单位为小时h；G为粮食吨数；ΔT为降温通风前后粮堆的温度差，单位为℃。

在一个具体示例中，发明人进行了东南地区2019年冬季晚籼稻和红小麦高大平房仓降温通风效果评价。具体地，选用4台功率均为0.55kW的风机分别对东南地区高大平房仓内的红小麦和晚籼稻进行通风降温，比较理论降温通风时间与实际耗时，如表1。

表1

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发明人发现，采用小功率的轴流风机，当α＝1时，红小麦和晚籼稻的实际通风时间对理论通风时数校正系数分别为0.37和0.22；当α＝0.5时，红小麦和晚籼稻的实际通风时数与理论通风时数的偏差百分率的绝对值分别为26.1％和55.9％。在本示例中，对红小麦和晚籼稻粮堆采用0.55kW的轴流风机降温通风时，单位能耗低，粮食水分几乎不丢失，焓值差△H的校正因子α分别取为0.5和0.25较为合适。

表2

在一个具体示例中，选用功率分别为15kW、5.5kW和2.2kW的各1台风机对华南地区立筒仓内的650吨稻谷进行通风降温，比较理论降温通风时间与实际耗时。具体参见表2。

本领域技术人员应当理解，对于稻谷立筒仓#1、#3、#5，当焓值差△H的校正因子α为1时，粮堆的理论降温通风时数分别是51.5、85.1、147.8小时，实际降温通风时数分别是66.0、98.0、107.0小时，实际通风时间与理论通风时数的偏差百分率的绝对值分别为22.4％、12.2％、40.5％，平均值是26.0％。其实际通风时间对理论通风时数校正系数为0.78、0.87、1.38，在本示例中，5.5kW的风机误差最小，实际时间对理论时数的校正系数最接近1，单位能耗低，因此，选用5.5kW的风机进行降温通风最合适，耗电能少。

除此之外，发明人还进行了西南地区高大平房仓稻谷理论降温通风时间与实际耗时比较、华北地区高大平房仓小麦理论降温通风时间与实际耗时比较，在此不一一详述。

需要说明的是，发明人经过大量的理论与实际验证，论证了本申请中谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法的可靠性，进一步得出了不同功率下实际时间与理论通风时数的校正系数，该系数可以直接应用于实际生活中对谷物降温通风的风机选型，达到节约电能和减少粮食水分损失的目的。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，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，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测方法，其特征在于，包括：

S200、获取所述粮堆降温通风前后的温度差△T、所述粮堆的比热C_p、所述粮堆在用于降温通风的风机下的单位通风量Q、降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H；

S202、将所述△T、C_p、Q、SW和△H代入公式(7)，得到所述粮堆机械降温通风时数，从而关闭风机，

式中，ψ是所述粮堆降温通风的时数，单位为小时；△T是粮堆降温通风前后的温度差，单位为℃；β是△T的校正因子；C_p是粮堆的比热，单位为kcal/kg℃；Q是所述粮堆的单位通风量，单位为m³/ht；SW是降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重，单位为kg/m³；△H为降温通风前后所述粮堆的焓值变化差，单位为kcal/kg；α为△H的校正因子；

获取所述SW和△H的步骤包括获取降温通风前所述粮堆的平衡相对湿度ERH₁，其中

S2000、在所述粮堆内部设置测温电缆；

S2002、通风降温前，利用所述测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温前的粮堆温度T₁，设定通风降温后的粮堆温度为T₂；

S2004、通过电容式水分测试仪获取通风降温前所述粮堆的含水率M₁；设定通风降温后所述粮堆的含水率不变；

S2006、将T₁、M₁代入公式(4)，得到降温通风前粮堆的平衡相对湿度

其中，C₁、C₂和C₃为系数，设定降温通风后粮堆的平衡相对湿度不变；

所述C₁、C₂和C₃的值与所述粮堆粮食的种类有关，其中，

粮食为稻谷时，C₁＝688.146，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

粮食为小麦时，C₁＝920.105，C₂＝150.246，C₃＝0.206；

粮食为玉米时，C₁＝902.249，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

粮食为大米时，C₁＝1087.562，C₂＝102.355，C₃＝0.238；

获取降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW的步骤还包括：

查找T1、ERH1和SW1的对应关系，获得降温通风前所述粮堆籽粒间隙空气的比重SW1；查找T2、ERH1和SW2的对应关系，获得降温通风后所述粮堆籽粒间隙空气的比重SW2；

将所述SW1和SW2代入公式(5)，得到

获取降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H的步骤还包括：

查找T1、ERH1和H1的对应关系，获得降温通风前所述粮堆的焓值H1，单位为kJ/kg；查找T2、ERH1和H2的对应关系，获得降温通风后所述粮堆的焓值H2，单位为kJ/kg；

将所述H1和H2代入公式(6)，得到

ΔH＝0.239×(H₁-H₂) (6)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述△T的步骤包括：

在所述粮堆内部设置测温电缆；

通风降温前，利用所述测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温前的粮堆温度T₁；

设定通风降温后的粮堆温度为T₂，将所述T₁、T₂代入公式(2)，得到所述粮堆降温通风前后的温度差

ΔT＝T₁-T₂ (2)，

其中，通风降温时，利用所述测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温时的粮堆温度T₃，当T₃＝T₂时，关闭所述风机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述C_p的步骤包括：

通过电容式水分测定仪获取通风降温前所述粮堆的含水率M₁；设定通风降温后所述粮堆的含水率不变；将所述M₁代入公式(3)，得到所述粮堆的比热

C_p＝A+B·M₁ (3)，

其中，A、B为系数，M₁用百分比表示。

4.一种谷物粮堆机械降温通风时数的预测装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取所述粮堆降温通风前后的温度差△T、所述粮堆的比热C_p、所述粮堆在用于降温通风的风机下的单位通风量Q、降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW和降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H；

通风时数计算模块，用于将所述△T、C_p、Q、SW和△H代入公式(7)，得到所述粮堆机械降温通风时数，从而关闭风机，

式中，ψ是所述粮堆降温通风的时数，单位为小时；△T是粮堆降温通风前后的温度差，单位为℃；β是△T的校正因子；C_p是粮堆的比热，单位为kcal/kg℃；Q是所述粮堆的单位通风量，单位为m³/ht；SW是降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重，单位为kg/m³；△H为降温通风前后所述粮堆的焓值变化差，单位为kcal/kg；α为△H的校正因子；

获取所述SW和△H包括获取降温通风前所述粮堆的平衡相对湿度ERH₁，其中

S2000、在所述粮堆内部设置测温电缆；

S2002、通风降温前，利用所述测温电缆测量粮堆各位点的温度，取平均值得到通风降温前的粮堆温度T₁，设定通风降温后的粮堆温度为T₂；

S2004、通过电容式水分测试仪获取通风降温前所述粮堆的含水率M₁；设定通风降温后所述粮堆的含水率不变；

S2006、将T₁、M₁代入公式(4)，得到降温通风前粮堆的平衡相对湿度

其中，C₁、C₂和C₃为系数，设定降温通风后粮堆的平衡相对湿度不变；

所述C₁、C₂和C₃的值与所述粮堆粮食的种类有关，其中，

粮食为稻谷时，C₁＝688.146，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

粮食为小麦时，C₁＝920.105，C₂＝150.246，C₃＝0.206；

粮食为玉米时，C₁＝902.249，C₂＝114.259，C₃＝0.186；

粮食为大米时，C₁＝1087.562，C₂＝102.355，C₃＝0.238；

获取降温通风前后所述粮堆籽粒间隙空气的平均比重SW还包括：

查找T1、ERH1和SW1的对应关系，获得降温通风前所述粮堆籽粒间隙空气的比重SW1；查找T2、ERH1和SW2的对应关系，获得降温通风后所述粮堆籽粒间隙空气的比重SW2；

将所述SW1和SW2代入公式(5)，得到

获取降温通风前后所述粮堆的焓值变化差△H还包括：

查找T1、ERH1和H1的对应关系，获得降温通风前所述粮堆的焓值H1，单位为kJ/kg；查找T2、ERH1和H2的对应关系，获得降温通风后所述粮堆的焓值H2，单位为kJ/kg；

将所述H1和H2代入公式(6)，得到

ΔH ＝0.239×(H₁-H₂) (6)。

5.一种计算机设备，包括处理器及存储有程序的存储器，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。