粮堆含水率在线检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种粮堆含水率在线检测方法及系统，该系统包括：数据处理器和放置在粮堆中的水分传感器，数据处理器将水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率线性方程中，计算得到湿基表示的粮堆含水率。本发明专利技术可实现粮堆含水率的自动在线检测，进而既可实现在智能化机械通风中提高通风效率，又可实现准确掌握粮堆内部水分随季节变化迁移情况，为科学通风决策提供技术支持。

On line detection method and system for moisture content of grain pile

The invention discloses a grain stack moisture content on-line detection method and system, the system includes a data processor and a moisture sensor placed in grain bulk, data processor and the output voltage value of the grain moisture sensor into the water content of a linear equation, the calculated wet grain moisture content based representation. The invention can realize automatic on-line detection of moisture content of grain stack, and can realize the ventilation efficiency improvement in intelligent mechanical ventilation, and also can accurately realize the change of moisture in grain heap with seasonal variation, and provide technical support for scientific ventilation decision.

【技术实现步骤摘要】
粮堆含水率在线检测方法及系统
本专利技术涉及食品行业粮食储藏
更具体地，涉及一种粮堆含水率在线检测方法及系统。
技术介绍
粮食含水率影响粮食的物理学、化学及生物学特性，是调控粮食储藏品质和加工品质的关键指标之一。粮食储藏主要是通过调控温度和含水率来抑制昆虫和螨类生长，防止霉变发生，保持籽粒活性，并延缓品质劣变。粮堆含水率是粮情监测、粮堆机械通风操作的重要参数和指标之一，通常采用人工扦样后检测，实时性差，而粮堆含水率在线、自动化非人工检测，是粮堆水分自动化测定的瓶颈技术。GB/T5497-1985粮食和油料含水率测定方法包括105℃恒重法、定温定时烘干法、隧道式烘箱法、两次烘干法。粉碎玉米和整粒玉米的含水率测定按照GB/T10362-2008。烘干称重法，测量时间长，实时性差，不适合大粮堆现场测量。当前粮食含水率测定的电阻或电容式传感器，在精度和一致性方面达不到要求。在实践中，粮堆含水率的测定采用扦样后化验的方法，以烘箱干燥法或电容式水分测定仪进行测定，检测时间长，且是手工方式，不适合大规模现场测量。粮仓通风作业过程中，所需要的粮堆水分参数依靠人工录入，通风控制是在人工干预的情况下进行的。由于人工化验粮食含水率数据耗时长，与通风控制系统运行时间不同步，在通风作业过程中，随着大气温湿度、粮堆温度及含水率的变化，可能造成粮堆通风效果的逆转(如降温机械通风时，入风口粮食含水率升高)，出现无效的通风作业，浪费能源，造成有害的通风作业，不能完全地实现机械通风的自动化控制。粮食含水率取样化验的方法，受取样点密度与化验时间的限制，做不到对一系列的固定位点进行一段时间的连续跟踪与对比，难以了解局部粮堆水分迁移过程。微波检测物料含水率机理是利用微波作用于物料产生振幅值衰减等变化来推算物料的含水率。由于粮食种类、品种、籽粒的形状大小不同，造成在线检测时粮堆疏密程度的变化，引起粮食相对介电常数、介电损耗角的差异，从而导致微波功率、振幅值变化，产生不准确的检测结果。随着微波在线测定物料水分检测技术的深入发展，粮堆密度检测及补偿技术是该领域的重要发展方向之一。因此，需要提供一种粮堆含水率在线检测方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粮堆含水率在线检测方法及系统，自动、实时在线检测粮堆含水率，以期在在粮堆机械通风过程中，能够实现智能化自动控制，显著提高通风效率；还能够掌握粮堆内部水分随季节变化迁移规律，为通风决策提供技术支持。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种粮堆含水率在线检测方法，包括如下步骤：将在粮堆中放置的水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率线性方程中，计算得到湿基表示的粮堆含水率，所述粮堆含水率线性方程为：dsf＝dStdWater+(iVol-dStdVol)/α其中，dsf为粮堆含水率，dStdWater为标称水分，iVol为水分传感器的输出电压值，dStdVol为标称水分的电压值，α为电压与粮食含水率的比值。优选地，若所述粮堆中的粮食为小麦，α＝29；若所述粮堆中的粮食为稻谷，α＝34；若所述粮堆中的粮食为玉米，α＝24。优选地，该方法还包括如下步骤：采用平移线性方程截距的方法对水分传感器的输出电压值进行校正。优选地，该方法还包括如下步骤：在每个粮堆中放置多组水分传感器，每组水分传感器包括放置在粮堆的上、中、下层的多个水分传感器。一种粮堆含水率在线检测系统，包括：数据处理器和放置在粮堆中的水分传感器，所述数据处理器将水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率线性方程中，计算得到湿基表示的粮堆含水率，所述粮堆含水率线性方程为：dsf＝dStdWater+(iVol-dStdVol)/α其中，dsf为粮堆含水率，dStdWater为标称水分，iVol为水分传感器的输出电压值，dStdVol为标称水分的电压值，α为电压与粮食含水率的比值。优选地，若所述粮堆中的粮食为小麦，α＝29；若所述粮堆中的粮食为稻谷，α＝34；若所述粮堆中的粮食为玉米，α＝24。优选地，所述数据处理器还采用平移线性方程截距的方法对水分传感器的输出电压值进行校正。优选地，每个粮堆中均放置有多组水分传感器，每组水分传感器包括放置在粮堆的上、中、下层的多个水分传感器。优选地，所述每组水分传感器中的水分传感器串联后再串联80Ω的隔离电阻形成串联支路，各串联支路均接入连接数据处理器的总线。优选地，每个粮堆中放置的水分传感器数量为6～64个。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案用于粮堆含水率的在线检测，相对于扦样后烘箱法测定水分的方法，显著提高了工作效率。本专利技术检测得到的粮堆含水率可与粮温、大气温度和湿度等指标结合，依据平衡绝对湿度方程，进行通风条件判断，控制通风作业，实现机械通风的自动化控制，保证通风作业的高效与节能。由于放置粮堆的平房仓、浅圆仓、高立筒仓的粮情稳定性不一样，连续跟踪检测粮食含水率，分析水分随季节变化的迁移规律，对仓内的粮堆温度场与水分场进行分析，可为研究粮堆温度场与水分场之间的相互作用提供技术支持。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1示出粮堆含水率在线检测系统的总线结构图。图2示出水分传感器使用的接线示意图。图3示出水分传感器与变送器连接的电路图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。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，不应以此限制本专利技术的保护范围。本专利技术公开的粮堆含水率在线检测方法，将在粮堆中放置的水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率线性方程中，计算得到湿基表示的粮堆含水率，粮堆含水率线性方程为：dsf＝dStdWater+(iVol-dStdVol)/α其中，dsf为粮堆含水率，dStdWater为标称水分，单位为％湿基；iVol为水分传感器的输出电压值，dStdVol为标称水分的电压值，单位均为mV；α为电压与粮食含水率的比值，单位均为mV/％湿基。不同粮种容重不同，特性曲线也不同。若粮堆中的粮食为小麦，电压与粮食含水率的比值α＝29；若粮堆中的粮食为稻谷，电压与粮食含水率的比值α＝34；若粮堆中的粮食为玉米，电压与粮食含水率的比值α＝24。本专利技术公开的粮堆含水率在线检测方法中，在每个粮堆中放置多组水分传感器，每组水分传感器包括放置在粮堆的上、中、下层的多个水分传感器，可在线根据对多个粮堆中的多个水分传感器的输出电压值，对多个粮堆的含水率进行在线检测。放置在粮堆不同位点的每个水分传感器，受每批粮食杂质含量、粮食籽粒形状大小等因素的影响，会造成粮堆含水率测试的误差。为了校正测试误差，对粮仓内的水分测定传感器分别编号，每次入仓时，对水分传感器逐个进行标定，标定值记录在系统数据库中。入仓时，粮食含水率不超过安全含水率，在一个储藏周期内谷物粮食的含水率通常在9％～15％范围内变化。以烘箱法或电容式水分测定仪测定的水分值逐个标定水分传感器。检测时，采用平移线性方程截距的方法对水分传感器的输出电压值进行校正，可使得误差范围在±0.5％以内，再将校正后的水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率线性方程中，计算得到湿基表示的粮堆含水率。本专利技术公开的粮堆含水率在线检测方法中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粮堆含水率在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：将在粮堆中放置的水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率线性方程中，计算得到湿基表示的粮堆含水率，所述粮堆含水率线性方程为：dsf＝dStdWater+(iVol‑dStdVol)/α其中，dsf为粮堆含水率，dStdWater为标称水分，iVol为水分传感器的输出电压值，dStdVol为标称水分的电压值，α为电压与粮食含水率的比值。

【技术特征摘要】
1.一种粮堆含水率在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤：将在粮堆中放置的水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率线性方程中，计算得到湿基表示的粮堆含水率，所述粮堆含水率线性方程为：dsf＝dStdWater+(iVol-dStdVol)/α其中，dsf为粮堆含水率，dStdWater为标称水分，iVol为水分传感器的输出电压值，dStdVol为标称水分的电压值，α为电压与粮食含水率的比值。2.根据权利要求1所述的粮堆含水率在线检测方法，其特征在于，若所述粮堆中的粮食为小麦，α＝29；若所述粮堆中的粮食为稻谷，α＝34；若所述粮堆中的粮食为玉米，α＝24。3.根据权利要求1所述的粮堆含水率在线检测方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：采用平移线性方程截距的方法对水分传感器的输出电压值进行校正。4.根据权利要求1所述的粮堆含水率在线检测方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：在每个粮堆中放置多组水分传感器，每组水分传感器包括放置在粮堆的上、中、下层的多个水分传感器。5.一种粮堆含水率在线检测系统，其特征在于，包括：数据处理器和放置在粮堆中的水分传感器，所述数据处理器将水分传感器的输出电压值代入粮堆含水率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴军，吴晓明，郝春梅，姜平，李爱科，
申请(专利权)人：国家粮食局科学研究院，天津市明伦电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11