CN113280593A - 一种智能分离型粮食烘干机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能分离型粮食烘干机。使用独立的分离箱的设置方式，使得每一个分离箱内可以单独的存放粮食进行烘干，从而避免了全部粮食整体烘干带来的不均匀的效果；使用驱动轴带动分离箱竖直平面内旋转，从而使得粮食在分离箱内一直处于搅拌状态，可以使得粮食的烘干更加均匀；粮食在含水量大时表面弹性较大且重量较大，在碰撞时声音低频更多，随着含水量的下降，粮食表面更加干硬，重量也不断降低，这导致碰撞的声音高频更多，因此可以根据不同的声波特征进行建模分析粮食的含水量。利用了声波传感器对粮食的含水量进行智能分析，并根据分析结果控制粮食排出，更加智能，自动控制性能好。

Description

一种智能分离型粮食烘干机
技术领域
本发明涉及粮食烘干领域，尤其涉及一种智能分离型粮食烘干机。
背景技术
现有技术进行粮食烘干时一般都直接进行批量的整体烘干，导致粮食烘干不均匀，原因一般如下：(1)烘干机原粮水分没有控制好，高水分粮与低水分粮之间水分差异过大；(2)在烘干机烘干过程中，排粮速度、热风温度、气候条件、烘干机结构形式的变化影响；(3)烘干机体内发生堵塞造成烘后粮排出塔体速度不同，从而造成水分不均匀度过大。
申请号CN201520207569.5公开了一种粮食烘干塔智能节能控制系统，采用热风炉上煤斗控制单元、热风炉炉膛温度检测控制单元、炉膛负压值检测与控制单元、换热器前端与后端温度检测控制单元、各热风机梯度送风温度检测与控制单元、储粮段粮位控制单元、各烘干段粮食温度及水分检测与控制单元、各烘干段排汽口乏汽温、湿度与排汽风速的检测与控制单元、冷却段粮食温度检测与控制单元、烘干塔排粮部分粮食水分检测与控制单元实现，并基于PLC进行智能控制。
申请号CN201710860482.1公开了一种粮食烘干机智能控制方法和粮食智能烘干方法，利用软件界面显示采集的数据，并且对粮食的目标水分值进行设置；利用模式选择按键来选择工作模式，包括手动模式和自动模式的切换选择，以及在选定自动模式后对进粮模式、智能烘干模式、定时烘干模式和出粮模式的择一选择；以及当选择自动模式时、根据所选择的工作模式联动控制所需的执行器，允许利用模式选择按键手动关闭所对应的工作模式下的工作流程。
综上可见，目前粮食烘干存在烘干不均匀，智能性差等缺陷，基于烘干不均匀，有效的解决途径之一是将粮食进行分离烘干，而智能性不好则需要在烘干过程中加入传感器进行监测。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题提供一种智能分离型粮食烘干机，包括烘干箱、驱动轴、分离箱、加粮器、出粮器、循环风系统和烘干控制器；其特征在于：
烘干箱内部设置有一根驱动轴，驱动轴转动；分离箱的数量是多个，每8个分离箱为一组，一组分离箱内的8个分离箱均匀的由连接杆连接至一个离合器，离合器套设在驱动轴上，从而使得驱动轴转动时能够带动8个分离箱绕着驱动轴的轴线转动；分离箱设置为多组，多组分离箱设置在同一个驱动轴上，驱动轴能够同时带动所有的分离箱转动；
离合器的使得分离箱在离合器锁定驱动轴时绕着驱动轴转动，在离合器分离时分离箱不再转动；离合器上设置有位置编码器，从而可以确定离合器上各个分离箱实际所在的实际位置；
加粮器设置在烘干箱内顶部，用于向分离箱内加入带烘干的粮食，出粮器设置在烘干箱内底部，用于将分离箱内的粮食取出；
循环风系统设置在烘干箱外侧，用于向烘干箱内注入热风以进行粮食的烘干；
每个分离箱上设置有独立的声波传感器，声波传感器收集在转动时分离箱内的粮食和分离箱壁碰撞的声音，声波传感器将声波信号发送至烘干控制器，烘干控制器根据声波信号判断分离箱内是否有粮食以及粮食的烘干状态。
分离箱包括箱体，箱体的一端固定连接在连接杆上，箱体的外部设置有声波传感器；
箱体上与连接杆相对的一侧设置有开口，开口处设置有滑槽、磁性闸门和锁定螺钉；磁性闸门可以沿着滑槽滑动从而使得箱体的开口打开或者关闭；
锁定螺钉用于当磁性闸门封闭箱体开口后锁定螺钉穿过箱体和磁性闸门上的锁定孔实现锁定，使得磁性闸门不能再开启。
加粮器包括进料传送带、上板、加粮电漏斗、加粮电磁铁和加粮电扳手；加粮电漏斗、加粮电磁铁和加粮电扳手均固定在上板处；
进料传送带用于将粮食运输至加粮电漏斗，并加入加粮电漏斗；加粮电磁铁通过支撑杆连接到上板，当分离箱停留在上板下方时，加粮电扳手能够拆卸下锁定螺钉，加粮电磁铁能够控制磁性将磁性闸门吸引，从而打开分离箱的开口，使得粮食可以从加粮电漏斗进入分离箱；加粮电漏斗设置有开关，可以保证在分离箱开口打开之前粮食不会从分离电漏斗漏出；
加粮电漏斗完成加粮后，加粮电磁铁能够改变磁性将磁性闸门排斥，从而关闭分离箱的开口，加粮电扳手能够拆重新锁紧锁定螺钉，使得磁性闸门不能再开启。
出粮器包括出料传送带、下板、出粮电磁铁和出粮电扳手；出粮电磁铁和出粮电扳手均固定在下板处；
下板上设置有多个孔，使得粮食从分离箱漏出后可以落到出料传送带上；出料传送带用于接住从分离箱漏出的粮食，并转移出烘干箱；出粮电磁铁通过支撑杆连接到下板，当分离箱停留在下板上方时，出粮电扳手能够拆卸下锁定螺钉，出粮电磁铁能够控制磁性将磁性闸门吸引，从而打开分离箱的开口，使得粮食可以从分离箱漏出；
完成出粮后，出粮电磁铁能够改变磁性将磁性闸门排斥，从而关闭分离箱的开口，出粮电扳手能够拆重新锁紧锁定螺钉，使得磁性闸门不能再开启。
分离箱的侧壁设置有保证热风可以进入且粮食不会漏出的小孔。
烘干控制器内存储有声波信号分析模型，烘干控制器将分离箱上声波传感器收集的声波信号输入声波信号分析模型，得到粮食的含水量，当含水量降低到阈值以下时，烘干控制器控制离合器在固定位置停止转动，控制出粮器控制分离箱内的粮食漏出到出粮传送带上，再控制离合器锁定，待空的分离箱转动至加粮器位置时，控制加粮器向分离箱内加入粮食继续烘干。
声波信号分析模型的建立方法为：
首先采集分离箱在转动时的机械噪声，作为背景噪声B；
然后在分离箱内装入不同含水量的粮食，并控制分离箱转动，采集转动时不同含水量粮食与分离箱内壁碰撞产生的声音信号M；
然后将不同含水量的粮食碰撞的声音信号M利用背景噪声B作为样本进行降噪，以去除背景噪声得到M’；
收集多个不同含水量的粮食对应的降噪声波信号，并将降噪声波信号与对应的含水量作为神经网络模型的参数进行神经网络建模，建模的输入为降噪声波信号，输出为粮食的含水量；
实际检测时，先将实际采集的声波信号与背景噪声进行比对，分析相似度，如果相似度大于阈值则认为只有背景噪声，则说明分离箱内没有粮食；如果相似度小于阈值则将其利用背景噪声B作为样本进行降噪，并将降噪声波信号输入神经网络模型，输出粮食的含水量。
本发明的有益效果为：
本发明使用独立的分离箱的设置方式，使得每一个分离箱内可以单独的存放粮食进行烘干，从而避免了全部粮食整体烘干带来的不均匀的效果；使用驱动轴带动分离箱竖直平面内旋转，从而使得粮食在分离箱内一直处于搅拌状态，可以使得粮食的烘干更加均匀；
粮食在含水量大时表面弹性较大且重量较大，在碰撞时声音低频更多，随着含水量的下降，粮食表面更加干硬，重量也不断降低，这导致碰撞的声音高频更多，因此可以根据不同的声波特征进行建模分析粮食的含水量。本发明利用了声波传感器对粮食的含水量进行智能分析，并根据分析结果控制粮食排出，更加智能，自动控制性能好。
设置了独特的分离箱开关结构，更有利于整个烘干过程的自动控制。
附图说明
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
图1为本发明分离箱、加粮器和出粮器的设置示意图；
图2为本发明分离箱布置示意图；
图3为本发明整体结构示意图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
结合图1-3，一种智能分离型粮食烘干机，包括烘干箱1、驱动轴2、分离箱3、加粮器4、出粮器5、循环风系统和烘干控制器；其特征在于：
烘干箱1内部设置有一根驱动轴2，驱动轴2转动；分离箱3的数量是多个，每8个分离箱3为一组，一组分离箱3内的8个分离箱3均匀的由连接杆8连接至一个离合器6，离合器6套设在驱动轴2上，从而使得驱动轴2转动时能够带动8个分离箱3绕着驱动轴2的轴线转动；分离箱3设置为多组，多组分离箱3设置在同一个驱动轴2上，驱动轴2能够同时带动所有的分离箱3转动；
离合器6的使得分离箱3在离合器6锁定驱动轴2时绕着驱动轴2转动，在离合器6分离时分离箱3不再转动；离合器6上设置有位置编码器，从而可以确定离合器6上各个分离箱3实际所在的实际位置；
加粮器4设置在烘干箱1内顶部，用于向分离箱3内加入带烘干的粮食，出粮器5设置在烘干箱1内底部，用于将分离箱3内的粮食取出；
循环风系统设置在烘干箱1外侧，用于向烘干箱1内注入热风以进行粮食的烘干；
每个分离箱3上设置有独立的声波传感器7，声波传感器7收集在转动时分离箱3内的粮食和分离箱3壁碰撞的声音，声波传感器7将声波信号发送至烘干控制器，烘干控制器根据声波信号判断分离箱3内是否有粮食以及粮食的烘干状态。
分离箱3包括箱体，箱体的一端固定连接在连接杆8上，箱体的外部设置有声波传感器7；
箱体上与连接杆8相对的一侧设置有开口，开口处设置有滑槽9、磁性闸门10和锁定螺钉11；磁性闸门10可以沿着滑槽9滑动从而使得箱体的开口打开或者关闭；
锁定螺钉11用于当磁性闸门10封闭箱体开口后锁定螺钉11穿过箱体和磁性闸门10上的锁定孔实现锁定，使得磁性闸门10不能再开启。
加粮器4包括进料传送带、上板12、加粮电漏斗13、加粮电磁铁14和加粮电扳手15；加粮电漏斗13、加粮电磁铁14和加粮电扳手15均固定在上板12处；
进料传送带用于将粮食运输至加粮电漏斗13，并加入加粮电漏斗13；加粮电磁铁14通过支撑杆连接到上板12，当分离箱3停留在上板12下方时，加粮电扳手15能够拆卸下锁定螺钉11，加粮电磁铁14能够控制磁性将磁性闸门10吸引，从而打开分离箱3的开口，使得粮食可以从加粮电漏斗13进入分离箱3；加粮电漏斗13设置有开关，可以保证在分离箱3开口打开之前粮食不会从分离电漏斗漏出；
加粮电漏斗13完成加粮后，加粮电磁铁14能够改变磁性将磁性闸门10排斥，从而关闭分离箱3的开口，加粮电扳手15能够拆重新锁紧锁定螺钉11，使得磁性闸门10不能再开启。
出粮器5包括出料传送带、下板16、出粮电磁铁17和出粮电扳手18；出粮电磁铁17和出粮电扳手18均固定在下板16处；
下板16上设置有多个孔，使得粮食从分离箱3漏出后可以落到出料传送带上；出料传送带用于接住从分离箱3漏出的粮食，并转移出烘干箱1；出粮电磁铁17通过支撑杆连接到下板16，当分离箱3停留在下板16上方时，出粮电扳手18能够拆卸下锁定螺钉11，出粮电磁铁17能够控制磁性将磁性闸门10吸引，从而打开分离箱3的开口，使得粮食可以从分离箱3漏出；
完成出粮后，出粮电磁铁17能够改变磁性将磁性闸门10排斥，从而关闭分离箱3的开口，出粮电扳手18能够拆重新锁紧锁定螺钉11，使得磁性闸门10不能再开启。
分离箱3的侧壁设置有保证热风可以进入且粮食不会漏出的小孔。
烘干控制器内存储有声波信号分析模型，烘干控制器将分离箱3上声波传感器7收集的声波信号输入声波信号分析模型，得到粮食的含水量，当含水量降低到阈值以下时，烘干控制器控制离合器6在固定位置停止转动，控制出粮器5控制分离箱3内的粮食漏出到出粮传送带上，再控制离合器6锁定，待空的分离箱3转动至加粮器4位置时，控制加粮器4向分离箱3内加入粮食继续烘干。
实施例2：
声波信号分析模型的建立方法为：
首先采集分离箱3在转动时的机械噪声，作为背景噪声B；
然后在分离箱3内装入不同含水量的粮食，并控制分离箱3转动，采集转动时不同含水量粮食与分离箱3内壁碰撞产生的声音信号M；
然后将不同含水量的粮食碰撞的声音信号M利用背景噪声B作为样本进行降噪，以去除背景噪声得到M’；
收集多个不同含水量的粮食对应的降噪声波信号，并将降噪声波信号与对应的含水量作为神经网络模型的参数进行神经网络建模，建模的输入为降噪声波信号，输出为粮食的含水量；
实际检测时，先将实际采集的声波信号与背景噪声进行比对，分析相似度，如果相似度大于阈值则认为只有背景噪声，则说明分离箱3内没有粮食；如果相似度小于阈值则将其利用背景噪声B作为样本进行降噪，并将降噪声波信号输入神经网络模型，输出粮食的含水量。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种智能分离型粮食烘干机，包括烘干箱(1)、驱动轴(2)、分离箱(3)、加粮器(4)、出粮器(5)、循环风系统和烘干控制器；其特征在于：
烘干箱(1)内部设置有一根驱动轴(2)，驱动轴(2)转动；分离箱(3)的数量是多个，每8个分离箱(3)为一组，一组分离箱(3)内的8个分离箱(3)均匀的由连接杆(8)连接至一个离合器(6)，离合器(6)套设在驱动轴(2)上，从而使得驱动轴(2)转动时能够带动8个分离箱(3)绕着驱动轴(2)的轴线转动；分离箱(3)设置为多组，多组分离箱(3)设置在同一个驱动轴(2)上，驱动轴(2)能够同时带动所有的分离箱(3)转动；
离合器(6)的使得分离箱(3)在离合器(6)锁定驱动轴(2)时绕着驱动轴(2)转动，在离合器(6)分离时分离箱(3)不再转动；离合器(6)上设置有位置编码器，从而可以确定离合器(6)上各个分离箱(3)实际所在的实际位置；
加粮器(4)设置在烘干箱(1)内顶部，用于向分离箱(3)内加入带烘干的粮食，出粮器(5)设置在烘干箱(1)内底部，用于将分离箱(3)内的粮食取出；
循环风系统设置在烘干箱(1)外侧，用于向烘干箱(1)内注入热风以进行粮食的烘干；
每个分离箱(3)上设置有独立的声波传感器(7)，声波传感器(7)收集在转动时分离箱(3)内的粮食和分离箱(3)壁碰撞的声音，声波传感器(7)将声波信号发送至烘干控制器，烘干控制器根据声波信号判断分离箱(3)内是否有粮食以及粮食的烘干状态。
2.根据权利要求1所述的智能分离型粮食烘干机，其特征在于：
分离箱(3)包括箱体，箱体的一端固定连接在连接杆(8)上，箱体的外部设置有声波传感器(7)；
箱体上与连接杆(8)相对的一侧设置有开口，开口处设置有滑槽(9)、磁性闸门(10)和锁定螺钉(11)；磁性闸门(10)可以沿着滑槽(9)滑动从而使得箱体的开口打开或者关闭；锁定螺钉(11)用于当磁性闸门(10)封闭箱体开口后锁定螺钉(11)穿过箱体和磁性闸门(10)上的锁定孔实现锁定，使得磁性闸门(10)不能再开启。
3.根据权利要求2所述的智能分离型粮食烘干机，其特征在于：
加粮器(4)包括进料传送带、上板(12)、加粮电漏斗(13)、加粮电磁铁(14)和加粮电扳手(15)；加粮电漏斗(13)、加粮电磁铁(14)和加粮电扳手(15)均固定在上板(12)处；进料传送带用于将粮食运输至加粮电漏斗(13)，并加入加粮电漏斗(13)；加粮电磁铁(14)通过支撑杆连接到上板(12)，当分离箱(3)停留在上板(12)下方时，加粮电扳手(15)能够拆卸下锁定螺钉(11)，加粮电磁铁(14)能够控制磁性将磁性闸门(10)吸引，从而打开分离箱(3)的开口，使得粮食可以从加粮电漏斗(13)进入分离箱(3)；加粮电漏斗(13)设置有开关，可以保证在分离箱(3)开口打开之前粮食不会从分离电漏斗漏出；加粮电漏斗(13)完成加粮后，加粮电磁铁(14)能够改变磁性将磁性闸门(10)排斥，从而关闭分离箱(3)的开口，加粮电扳手(15)能够拆重新锁紧锁定螺钉(11)，使得磁性闸门(10)不能再开启。
4.根据权利要求2所述的智能分离型粮食烘干机，其特征在于：
出粮器(5)包括出料传送带、下板(16)、出粮电磁铁(17)和出粮电扳手(18)；出粮电磁铁(17)和出粮电扳手(18)均固定在下板(16)处；
下板(16)上设置有多个孔，使得粮食从分离箱(3)漏出后可以落到出料传送带上；出料传送带用于接住从分离箱(3)漏出的粮食，并转移出烘干箱(1)；出粮电磁铁(17)通过支撑杆连接到下板(16)，当分离箱(3)停留在下板(16)上方时，出粮电扳手(18)能够拆卸下锁定螺钉(11)，出粮电磁铁(17)能够控制磁性将磁性闸门(10)吸引，从而打开分离箱(3)的开口，使得粮食可以从分离箱(3)漏出；
完成出粮后，出粮电磁铁(17)能够改变磁性将磁性闸门(10)排斥，从而关闭分离箱(3)的开口，出粮电扳手(18)能够拆重新锁紧锁定螺钉(11)，使得磁性闸门(10)不能再开启。
5.根据权利要求2所述的智能分离型粮食烘干机，其特征在于：
分离箱(3)的侧壁设置有保证热风可以进入且粮食不会漏出的小孔。
6.根据权利要求1-5任一项所述的智能分离型粮食烘干机，其特征在于：
烘干控制器内存储有声波信号分析模型，烘干控制器将分离箱(3)上声波传感器(7)收集的声波信号输入声波信号分析模型，得到粮食的含水量，当含水量降低到阈值以下时，烘干控制器控制离合器(6)在固定位置停止转动，控制出粮器(5)控制分离箱(3)内的粮食漏出到出粮传送带上，再控制离合器(6)锁定，待空的分离箱(3)转动至加粮器(4)位置时，控制加粮器(4)向分离箱(3)内加入粮食继续烘干。
7.根据权利要求6所述的智能分离型粮食烘干机，其特征在于：
声波信号分析模型的建立方法为：
首先采集分离箱(3)在转动时的机械噪声，作为背景噪声B；
然后在分离箱(3)内装入不同含水量的粮食，并控制分离箱(3)转动，采集转动时不同含水量粮食与分离箱(3)内壁碰撞产生的声音信号M；
然后将不同含水量的粮食碰撞的声音信号M利用背景噪声B作为样本进行降噪，以去除背景噪声得到M’；
收集多个不同含水量的粮食对应的降噪声波信号，并将降噪声波信号与对应的含水量作为神经网络模型的参数进行神经网络建模，建模的输入为降噪声波信号，输出为粮食的含水量；实际检测时，先将实际采集的声波信号与背景噪声进行比对，分析相似度，如果相似度大于阈值则认为只有背景噪声，则说明分离箱(3)内没有粮食；如果相似度小于阈值则将其利用背景噪声B作为样本进行降噪，并将降噪声波信号输入神经网络模型，输出粮食的含水量。
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