CN114679966B - 一种智慧储粮仓库 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智慧储粮仓库。本发明包括主体、多方位检测机构、控制机构和昆虫诱捕器；多方位检测机构和昆虫诱捕器设置在主体内；通过昆虫诱捕器得到最佳气体浓度；多方位检测机构对仓库内气体浓度、温度、湿度进行检测，控制机构用于控制粮仓内气体浓度、温度、湿度，主体内还设置有对主体内环境进行检测的摄像装置；本发明采用气体浓度传感器和摄像装置，可计算出昆虫晕迷最佳气体浓度；温湿度检测装置、检测各个区域块的温度以及湿度，通过单片机控制模块控制气调气化装置、空气调节器、干燥机，调节仓内的气体浓度、温度、湿度使之趋于稳定。实时监测整个粮仓内昆虫动态，通过诱捕或控制粮仓内气体浓度灭虫。

Description

一种智慧储粮仓库
技术领域
本发明属于智慧仓库技术领域，涉及一种智慧储粮仓库。
背景技术
据估计，全球每年仅害虫造成的产量损失就达总产量的18％，经济损失超1000亿美元。作为我国主要粮食来源的水稻、小麦等不仅在其生长阶段受到多种害虫的危害，在储存阶段也会产生巨大的损失。由于储粮害虫具有钻蛀粮食危害的特点，导致化学防治效果不佳，熏蒸剂虽然能够在一定程度上杀死害虫，但长期使用已经引起了非常高的抗药性，并且会直接带来农药残留等问题。因此在近年来，低氧储粮作为一种非化学农药防治害虫的方式越来越受到重视。其优点在于不仅可以有效扼杀储粮害虫，还能够使粮食进行厌氧呼吸，有效降低粮食的生理活动，减少干物质的消耗，预防和抑制储粮发热。
市场上的粮食存储用的仓库在使用中，不同害虫对于二氧化碳的敏感度不同，需要不同浓度的二氧化碳来消杀，虽然二氧化碳的浓度对于胁迫害虫的效果影响很大，但是若是浓度控制不好，容易使害虫对低氧胁迫产生抗性，不仅会使气调控虫技术失去实用性，更可怕的后果是害虫的抗逆性增加，并将这一基因扩散出去，造成生态损失；并且高浓度的二氧化碳对人体来说也有毒性，可能会造成窒息的危险。人工进入仓库测量二氧化碳再操纵进行气体浓度调节装置费时费力、精度没有机械化高，而且存在安全隐患。为解决上述问题，提出了一种智慧储粮仓库。
发明内容
本发明的目的就是提供一种智慧储粮仓库。
本发明包括主体、多方位检测机构、控制机构和昆虫诱捕器；所述的昆虫诱捕器设置主体内部用于诱捕粮仓内的昆虫；昆虫诱捕器内设置有气体浓度传感器和摄像装置，通过气体浓度传感器采集气体浓度，通过摄像装置捕捉昆虫状态，计算出浓度-昆虫晕迷时间图像，得到最佳气体浓度；主体的内部设置有用于对仓库内气体浓度、温度、湿度进行检测多方位检测机构，设置有用于控制粮仓内气体浓度、温度、湿度的控制机构，主体内还设置有对主体内环境进行检测的摄像装置；
所述的多方位检测机构包括均匀排布的进气管道、气体浓度检测装置和温湿度检测装置，工艺管道的上分布有多个阀门，多个气体浓度检测装置和多个温湿度检测装置均匀分布在主体内；
所述的控制机构包括单片机控制模块、气调气化装置、空气调节器和干燥机，单片机控制模块与气调气化装置通过电线连接，气调气化装置通过软管与仓库主体内进气管道进气口连接；空气调节器和干燥机设置在粮仓内，用于调节仓内温度和湿度；
所述的单片机控制模块与气体浓度检测装置、摄像装置以及温湿度检测装置均通过电线连接；温湿度检测装置检测各个区域块的温度以及湿度，并将数据传至单片机控制模块，单片机控制模块将数值与设定值进行对比，若相比较低时将启动空气调节器、干燥机或气调气化装置，调节仓内的温度、湿度、气体浓度；气调气化装置、空气调节器、干燥机通过电线与单片机控制模块连接；单片机控制模块还连接有报警模块，用于危险情况的报警；
所述的摄像装置为热成像摄像装置，用于采集主体内和诱捕器内捕捉昆虫的数量、状态信息，并将诱捕器内捕捉昆虫的数量、状态信息传输给单片机控制模块，单片机控制模块将诱捕器内捕捉昆虫的数量、状态信息传输至上位机，对粮仓内害虫的迷晕时间和气体浓度进行分析，设定杀害粮仓内害虫最佳气体浓度；
当摄像装置采集到的主体内昆虫数量大于设定值时，对整个粮仓内的气体浓度进行调节；主体内气体浓度检测装置对主体内气体浓度进行采集，若主体内气体浓度低于最佳气体浓度，单片机控制模块控制气调气化装置启动，释放气体直到达到最佳气体浓度。
通过所述的上位机设定湿度/温度的设定值，并设定湿度/温度的阈值以及达到设定值区间的时间，当湿度/温度的处于设定范围外时，启动空气调节器或干燥机，对湿度/温度进行调节，若在设定时间内还未到达设定范围内，则触发警报。
通过所述的上位机设定最大昆虫数量，判断主体内摄像装置采集到昆虫数量是否大于设定值，若大于对整个粮仓内的气体浓度进行调节；当主体内气体浓度检测装置检测到的二氧化碳浓度低于设定值时，单片机控制模块控制气调气化装置启动，打开气阀，通过进气管道向仓内释放气体直到达到设定浓度；达到设定浓度后，主体内摄像装置继续采集仓内昆虫数量，当昆虫数量小于设定值时，停止充气。
所述的主体一侧设置有仓门。
所述的主体内设置有用于对仓库进行密封的密封机构，主体内设置有用于对粮仓内粮食进行密封处理的粮库密封机构。
所述的气体浓度检测装置为气体浓度传感器，温湿度检测装置为湿度传感器。
多个温湿度检测装置设置在主体内的对角及面中部。
本发明采用气体浓度传感器实时检测诱捕器内气体的浓度，采用摄像装置实时监测昆虫状态，可研究气体浓度-昆虫晕迷时间的关系，计算出昆虫(害虫)晕迷最短时间的气体浓度(最佳气体浓度)；温湿度检测装置会检测各个区域块的温度以及湿度，并将数据传至单片机控制模块，单片机控制模块会将数值与设定值进行对比，若相比较低时将启动气调气化装置、空气调节器、干燥机，调节仓内的气体浓度、温度、湿度使之趋于稳定。可实时监测整个粮仓内昆虫(害虫)动态，可以通过诱捕的方式灭虫，也可以通过控制粮仓内气体浓度灭虫。
附图说明
图1为本发明粮仓整体结构示意图；
图2为本发明粮仓另一整体结构示意图；
图3为本发明粮仓的局部剖视图；
图4为实施例中单片机模块控制框图；
图5为实施例中上位机数据处理流程图；
图6为实施例中湿度/温度控制流程图；
图7为实施例中CO2浓度控制流程图；
图8为本发明诱捕器整体结构示意图；
图9为本发明诱捕器整体机构透视图；
图10为诱捕器外筒定时控制框图；
图11为图9中顶盖结构示意图；
图12为图9中LED灯带示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
如图1所示，一种智慧储粮仓库包括主体21、密封机构22、多方位检测机构23、控制机构24、粮库密封机构25和昆虫诱捕器；昆虫诱捕器设置主体1内部用于诱捕粮仓内的昆虫，；昆虫诱捕器内设置有气体浓度传感器和摄像头，通过气体浓度传感器采集气体浓度，通过摄像头捕捉昆虫状态计算出浓度-昆虫晕迷时间图像，然后将最佳浓度应用至整个粮仓内。主体21一侧设置有仓门204；主体21的内部设置有密封机构22，密封机构22用于对仓库进行密封；且主体21的中部以及侧边设置有多方位检测机构23，多方位检测机构23用于对仓库内气体浓度、温度、湿度进行检测，并通过摄像头对仓库内环境进行检测；多方位检测机构23的一侧设置有控制机构24，控制机构24用于控制粮仓内气体浓度、温度、湿度；主体21的内部上方设置有粮库密封机构25，粮库密封机构25用于对粮仓内粮食进行密封处理。
本实施例中密封机构22包括高密封性双槽管槽202、双橡胶管203、挡粮板205和密封装槽206，高密封性双槽管槽202设置在装粮线201(标定最大装粮位置)上方，在高密封性双槽管槽202的中部设置有双橡胶管203；挡粮板205设置在仓门204内侧，挡粮板205的外侧设置有密封装槽206，本实施例中高密封性双槽管槽202与装粮线201两者之间的间距为十厘米，双橡胶管203设置在高密封性双槽管槽202的内壁；
在装粮线201上方十厘米处安装气调专用高密封性双槽管槽202，对缝隙用玻璃胶进行填抹，表面要光滑平整，固化四十八小时后使用，随后利用密封槽双橡胶管203压模密封，要压到位，压紧压实，且其橡胶管采用抽空管内空气后压入管槽后，恢复常压后自动压紧，从而使其槽口处不会产生漏气，同时在挡粮板205外侧靠近仓门204五厘米处挖槽，将密封装槽206安装进去并用石灰水泥将口封好，以达到仓门204的密封性处理。
如图2所示，本实施例中多方位检测机构23包括均匀排布的进气管道301、阀门302、气体浓度检测装置303和温湿度检测装置305，进气管道301的上分布有多个阀门302，多个气体浓度检测装置303均匀分布在主体21内；主体21的内部对角及面中部设置有多个温湿度检测装置305，本实施例中气体浓度检测装置303设置有十一个；
如图3所示，粮库密封机构25包括塑料薄膜502与塑料布503，塑料薄膜502覆盖在粮面501(完成粮食装载后粮食的顶面)的上方，塑料薄膜502与粮面501通过塑料布503隔离；塑料薄膜502的底部尺寸比粮面501尺寸大，以保证塑料薄膜502有足够的量用于建立粮面气囊；
主体21的内部边角设置有多个用于监测粮仓内部环境的摄像装置304。
本实施例中控制机构24包括单片机控制模块401、气调气化装置403、空气调节器(图中未示出)和干燥机(图中未示出)，单片机控制模块401与气调气化装置403通过电线连接，气调气化装置403通过软管402与仓库主体21内进气管道301进气口连接；单片机控制模块401为具备无线收发模块、且具备控制和判断功能的单片机芯片和其外围电路。空气调节器(空调)、干燥机设置在主体1内，用于调节粮仓内的温度和湿度。
如图4所示，单片机控制模块401与气体浓度检测装置303、摄像装置304以及温湿度检测装置305均通过电线连接；可对气体浓度检测装置303、摄像装置304以及温湿度检测装置305进行安装调试，与空气中的氮气浓度含量进行校正，在使用过程中，上述温湿度检测装置305会检测各个区域块的温度以及湿度，并将数据传至单片机控制模块401，单片机控制模块401会将数值与设定值进行对比，若相比较低时将启动气调气化装置403、空气调节器、干燥机分别调节仓内的气体浓度、温度、湿度；气调气化装置403、空气调节器、干燥机通过电线与单片机控制模块401连接；
摄像装置304为热成像摄像装置，可捕捉昆虫(害虫)信息，并将昆虫(害虫)信息传输给单片机控制模块401，如图5所示，单片机控制模块401将诱捕器内昆虫信息传输给上位机，上位机对诱捕器内昆虫的迷晕时间和气体浓度进行分析，设定杀害粮仓内害虫最佳气体浓度(根据需要选择所需气体，本实施例中选用二氧化碳)；
当主体内摄像装置304采集到昆虫数量大于设定值时，对整个粮仓内的气体浓度进行调节；当主体内气体浓度检测装置303检测到的二氧化碳浓度低于设定值(最佳气体浓度)时，单片机控制模块401控制气调气化装置403启动，释放气体(根据需要选择所需气体，本实施例中选用二氧化碳)直到达到设定浓度(最佳气体浓度)。
单片机控制模块401还连接有报警模块，用于危险情况的报警。
如图6所示，湿度/温度的调节具体如下：
通过上位机设定湿度/温度的设定值(根据实际需要设定)，并设定湿度/温度的阈值以及达到设定值区间的时间，当湿度/温度的处于设定范围外时，启动空气调节器或干燥机(粮仓对湿度要求均为干燥，故选用干燥机)，对湿度/温度进行调节，若在设定时间内还未到达设定范围内，则触发警报。
如图7所示，气体浓度的调节具体如下：
通过上位机设定最大昆虫(害虫)数量，判断主体内摄像装置304采集到昆虫数量是否大于设定值，若大于对整个粮仓内的气体浓度进行调节；当主体内气体浓度检测装置303检测到的二氧化碳浓度低于设定值(最佳气体浓度)时，单片机控制模块401控制气调气化装置403启动，打开气阀，通过进气管道向仓内释放气体(根据需要选择所需气体，本实施例中选用二氧化碳)直到达到设定浓度(最佳气体浓度)。达到最佳气体浓度后，主体内摄像装置304对继续采集仓内昆虫数量，当昆虫数量小于设定值时，停止充气。
如图8和9所示，本实施例中昆虫的诱捕器，包括诱捕器外筒8、诱捕器内筒9和底座。本实施例中诱捕器外筒8可旋转设置在底座上，诱捕器内筒9固定设置在底座上，位于诱捕器外筒8内部。通过在底座上诱捕器外筒8底面安装环形轨道4，使得诱捕器外筒8沿环形轨道旋转，诱捕器外筒8的在电机的带动下旋转，通过在电机上设置定时开关装置，实现诱捕器外筒8的定时控制。在底座中部、诱捕器内筒9底部可拆卸设置有昆虫存储槽，在存储槽顶部设置底板18，底板18在电机的带动下可打开。
如图10所示，本实施例中定时开关装置为具有定时功能的单片机，通过单片机控制电机，实现诱捕器外筒8的定时控制。
诱捕器外筒8为圆状透明桶，诱捕器外筒的筒壁上设置有多个沿周向间隔布置的供昆虫由外至内飞入的昆虫入口16，为防止诱捕器呈相对封闭状态时昆虫飞出，昆虫入口间的间隔宽度大于昆虫入口16的宽度。
诱捕器内筒9同样为圆状透明桶，诱捕器内筒的筒壁上设置有多个沿周向间隔布置的供昆虫由外至内飞入的昆虫入口17，诱捕器外筒昆虫入口16与诱捕器内筒昆虫入口17等大。当昆虫的飞入时，电机带动诱捕器内筒9旋转，使诱捕器外筒昆虫入口16与诱捕器内筒昆虫入口17呈重合或错开状态，避免昆虫逃逸。
本实施例中昆虫入口均为长度沿上下方向延伸的条形结构。
如图11所示，诱捕器内筒的上端可拆卸设有顶盖5，本实施例中顶盖5通过螺纹与诱捕器内筒9可拆卸连接。在顶盖5上固定设置有摄像头6、诱芯7；在顶盖5上还开有CO2进气口14和透气口15。摄像头6为自带电池的摄像头，透气口15上设有铁丝网，网状间隙小于飞行昆虫大小，防止昆虫通过透气口15飞出。
在顶盖外壁设置挂连结构，挂连结构包括挂钩1和至少三个挂绳2，挂绳与诱捕器通过位于诱捕器内筒顶盖5上的连接点3连接，本实施通过挂钩下端的挂销，顶盖上设置有供对应挂销沿径向穿过的挂销穿孔，挂销的位于诱捕器内筒上部外侧的一端与挂绳2连接。
诱捕器内筒设置有LED灯带10，LED灯带10通过灯带固定卡槽13固定在诱捕器内筒壁上。灯带固定卡槽13沿内壁圆周方向间隔设置。
如图12所示，LED灯带10包括位于对应昆虫入口处的LED灯珠11和CO2气体浓度传感器12，诱捕对象对LED灯珠的光波波长具有较高的趋性。
工作时，在LED灯光以及诱芯散发气味的引诱下，飞行昆虫经过诱捕器外筒和内筒的昆虫入口飞入诱捕器内筒内，此时诱捕器内外筒的昆虫入口重合，一段时间后，诱捕器外筒旋转，诱捕器外筒昆虫入口的间隙与诱捕器内筒的昆虫入口重合，外部飞行昆虫不再飞入诱捕器内，CO2气体通过CO2进气口14通入诱捕装置内，LED灯带上的CO2气体浓度传感器实时检测诱捕器内CO2气体的浓度，达到设置浓度时，停止通入CO2气体，摄像头可以摄录到诱捕器内昆虫状态，昆虫在CO2气体的作用下昏迷甚至死亡，当昆虫不再移动时，控制电机打开存储槽顶部设置底板，昆虫落入底部的存储槽中，完成飞行昆虫的诱集及回收，回收的虫子能用于后续分类、研究，同时可以通过控制诱捕器内CO2气体浓度，研究CO2气体浓度-昆虫晕迷时间的关系。二氧化碳进气口的关闭与设定二氧化碳浓度有关，通过进气口控制诱捕器内维持一定的二氧化碳浓度，设定诱捕器内不同的二氧化碳浓度，计算出浓度-昆虫晕迷时间图像，然后将最佳浓度应用至整个粮仓内。
单片机控制模块401对气体浓度检测装置303、摄像装置304以及温湿度检测装置305进行安装调试，与空气中的氮气浓度含量进行校正，在使用过程中，上述温湿度检测装置305会检测各个区域块的温度以及湿度，并将数据传至单片机控制模块401，单片机控制模块401会将数值与设定值进行对比，若相比较低时将气调气化装置403、空气调节器、干燥机，调节仓内的气体浓度、温度、湿度；
根据气体浓度传感器实时检测诱捕器内CO2气体的浓度，可研究CO2气体浓度-昆虫(害虫)晕迷时间的关系，计算出昆虫晕迷最短时间的CO2浓度。同时粮仓内多个摄像头开启，实时监测整个粮仓内昆虫动态，若昆虫数量小于设定值，可以通过诱捕的方式进行灭虫，若昆虫数量大于设定值，则开启整个粮仓内的二氧化碳的调节，CO2浓度取诱捕器内计算出的最佳CO2浓度。
对整个粮仓内的二氧化碳的调节时，使用时单片机控制模块401将通过诱捕器得到的最佳浓度值作为气体浓度设定值，接收气体浓度检测装置303检测到的气体浓度信息后，与设定值作比较，若低于设定值时将启动气调气化装置403，气调气化装置403释放二氧化碳直到达到设定浓度。达到最佳气体浓度后，主体内摄像装置304对继续采集仓内昆虫(害虫)数量，当昆虫数量小于设定值时，停止充气。

Claims (7)

1.一种智慧储粮仓库，其特征在于：包括主体、多方位检测机构、控制机构和昆虫诱捕器；所述的昆虫诱捕器设置主体内部用于诱捕粮仓内的昆虫；昆虫诱捕器内设置有气体浓度传感器和摄像装置，通过气体浓度传感器采集气体浓度，通过摄像装置捕捉昆虫状态，计算出浓度-昆虫晕迷时间图像，得到最佳气体浓度；主体的内部设置有用于对仓库内气体浓度、温度、湿度进行检测多方位检测机构，设置有用于控制粮仓内气体浓度、温度、湿度的控制机构，主体内还设置有对主体内环境进行检测的摄像装置；
所述的多方位检测机构包括均匀排布的进气管道、气体浓度检测装置和温湿度检测装置，工艺管道上分布有多个阀门，多个气体浓度检测装置和多个温湿度检测装置均匀分布在主体内；
所述的控制机构包括单片机控制模块、气调气化装置、空气调节器和干燥机，单片机控制模块与气调气化装置通过电线连接，气调气化装置通过软管与仓库主体内进气管道进气口连接；空气调节器和干燥机设置在粮仓内，用于调节仓内温度和湿度；
所述的单片机控制模块与气体浓度检测装置、摄像装置以及温湿度检测装置均通过电线连接；温湿度检测装置检测各个区域块的温度以及湿度，并将数据传至单片机控制模块，单片机控制模块将数值与设定值进行对比，若相比较低时将启动空气调节器、干燥机或气调气化装置，调节仓内的温度、湿度、气体浓度；气调气化装置、空气调节器、干燥机通过电线与单片机控制模块连接；单片机控制模块还连接有报警模块，用于危险情况的报警；
所述的摄像装置为热成像摄像装置，用于采集主体内和诱捕器内捕捉昆虫的数量、状态信息，并将诱捕器内捕捉昆虫的数量、状态信息传输给单片机控制模块，单片机控制模块将诱捕器内捕捉昆虫的数量、状态信息传输至上位机，对粮仓内害虫的迷晕时间和气体浓度进行分析，设定杀害粮仓内害虫最佳气体浓度；
当摄像装置采集到的主体内昆虫数量大于设定值时，对整个粮仓内的气体浓度进行调节；主体内气体浓度检测装置对主体内气体浓度进行采集，若主体内气体浓度低于最佳气体浓度，单片机控制模块控制气调气化装置启动，释放气体直到达到最佳气体浓度；
所述的昆虫诱捕器，包括诱捕器外筒、诱捕器内筒和底座；诱捕器内筒固定设置在底座上，位于诱捕器外筒内部；通过在底座上诱捕器外筒底面安装环形轨道，使得诱捕器外筒沿环形轨道旋转，诱捕器外筒在电机的带动下旋转，通过在电机上设置定时开关装置，实现诱捕器外筒的定时控制；在底座中部、诱捕器内筒底部可拆卸设置有昆虫存储槽，在存储槽顶部设置底板，底板在电机的带动下可打开；
诱捕器外筒为圆状透明桶，诱捕器外筒的筒壁上设置有多个沿周向间隔布置的供昆虫由外至内飞入的昆虫入口，为防止诱捕器呈相对封闭状态时昆虫飞出，昆虫入口间的间隔宽度大于昆虫入口的宽度；
诱捕器内筒同样为圆状透明桶，诱捕器内筒的筒壁上设置有多个沿周向间隔布置的供昆虫由外至内飞入的昆虫入口，诱捕器外筒昆虫入口与诱捕器内筒昆虫入口等大；当昆虫的飞入时，电机带动诱捕器外筒旋转，使诱捕器外筒昆虫入口与诱捕器内筒昆虫入口呈重合或错开状态，避免昆虫逃逸；
诱捕器内筒的上端可拆卸设有顶盖，顶盖与诱捕器内筒可拆卸连接；在顶盖上固定设置有摄像头、诱芯；在顶盖上还开有CO2进气口和透气口；摄像头为自带电池的摄像头，透气口上设有铁丝网，网状间隙小于飞行昆虫大小，防止昆虫通过透气口飞出；
诱捕器内筒设置有LED灯带，LED灯带包括位于对应昆虫入口处的LED灯珠和CO2气体浓度传感器。
2.如权利要求1所述的智慧储粮仓库，其特征在于：通过所述的上位机设定湿度/温度的设定值，并设定湿度/温度的阈值以及达到设定值区间的时间，当湿度/温度的处于设定范围外时，启动空气调节器或干燥机，对湿度/温度进行调节，若在设定时间内还未到达设定范围内，则触发警报。
3.如权利要求1所述的智慧储粮仓库，其特征在于：通过所述的上位机设定最大昆虫数量，判断主体内摄像装置采集到昆虫数量是否大于设定值，若大于对整个粮仓内的气体浓度进行调节；当主体内气体浓度检测装置检测到的二氧化碳浓度低于设定值时，单片机控制模块控制气调气化装置启动，打开气阀，通过进气管道向仓内释放气体直到达到设定浓度；达到设定浓度后，主体内摄像装置继续采集仓内昆虫数量，当昆虫数量小于设定值时，停止充气。
4.如权利要求1所述的智慧储粮仓库，其特征在于：所述的主体一侧设置有仓门。
5.如权利要求1所述的智慧储粮仓库，其特征在于：所述的主体内设置有用于对仓库进行密封的密封机构，主体内设置有用于对粮仓内粮食进行密封处理的粮库密封机构。
6.如权利要求1所述的智慧储粮仓库，其特征在于：所述的气体浓度检测装置为气体浓度传感器，温湿度检测装置为湿度传感器。
7.如权利要求1所述的智慧储粮仓库，其特征在于：多个温湿度检测装置设置在主体内的对角及面中部。
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