一种检测联动控制式粮食干燥系统的制作方法

本发明涉及一种检测联动控制式粮食干燥系统，属于农业机械设计技术领域。

背景技术：

今年来我国的粮食总产量连续实现递增。而粮食产量的快速增长和储存需要，也相应催生了对粮食烘干设备和加工设备的需求：首先就是土地的流转与集中，促进了农业的规模化和集约化经营，不仅能提高粮食产量，而且也会改变粮食之前的人工晾晒和储存方式，导致对粮食烘干和加工的需求增加；其次是粮食期货市场的发展、粮食加工企业的不断增多，导致粮农改变以前收获之后就地卖粮的习惯，而是学会先储存起来等行情好时再出手售卖，这种改变也会导致对粮食烘干和加工的需求增加。

传统的人工晾晒及干燥技术成本高，产量都不大，而且产品技术含量低、自动化水平差、成熟机型不多、产品种类少、能耗高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测联动控制式粮食干燥系统，能够降低成本，实现低碳经济，有效提高粮食干燥运输工作的稳定性与效率。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种检测联动控制式粮食干燥系统，包括电源、垂直提升机筒、提升机平台、提升电机、垂直烘干塔、换热器、锅炉、热风电机、热风管道、引烟机、排烟管、中介管道；其中，电源分别为各个用电设备进行供电；垂直提升机筒与垂直烘干塔相邻垂直屹立设置于地面上；垂直提升机筒的高度高于垂直烘干塔的高度，提升机平台设置于垂直提升机筒的顶部，提升电机设置于提升机平台上，用于为垂直提升机筒内部提供动力，将由垂直提升机筒底部入口送入的待干燥粮食提升至提升机平台位置；垂直烘干塔的顶部入口高度低于提升机平台的高度，中介管道架设于垂直烘干塔顶部入口与提升机平台之间，被提升至提升机平台位置的待干燥粮食，经中介管道被送至垂直烘干塔顶部入口，进而送入垂直烘干塔中、并向下输送；锅炉与换热器相对接，换热器的供热口通过热风电机、经热风管道与垂直烘干塔相连通对接，用于针对通过垂直烘干塔的待干燥粮食进行干燥处理；锅炉的排烟口经引烟机对接排烟管；垂直烘干塔底部的集料口用于排出已干燥粮食；

还包括外套筒管道、电控水平传送带、红外测距传感器和控制模块；电源分别为电控水平传送带、红外测距传感器进行供电；外套筒管道的内径大于垂直提升机筒的外径，外套筒管道固定套设于垂直提升机筒的外周上，且外套筒管道的内壁与垂直提升机筒的外壁之间保持间隙，外套筒管道的底端与垂直提升机筒的底端相平齐，外套筒管道的顶端与垂直提升机筒的顶端相平齐；外套筒管道底端边缘一周与垂直提升机筒底端边缘一周之间的区域封闭；外套筒管道顶端边缘一周与垂直提升机筒顶端边缘一周之间的区域设置为镂空结构；排烟管上与对接引烟机相对的另一端对接外套筒管道外侧面的底部，且连通外套筒管道内壁与垂直提升机筒外壁之间的区域；电控水平传送带水平设置于垂直烘干塔底部集料口的下方，垂直烘干塔底部集料口垂直向下指向电控水平传送带的上表面，电控水平传送带布设延伸至指定储粮位置；红外测距传感器通过固定支架设置于电控水平传送带的一侧，红外测距传感器所射出红外测距线指向电控水平传送带的另一侧，且红外测距传感器所射出红外测距线呈水平姿态，以及红外测距线的高度位于电控水平传送带上表面上方预设高度；并且红外测距线位于垂直烘干塔底部集料口位置、对应电控水平传送带上表面输送方向的一侧；提升电机、电控水平传送带、红外测距传感器分别控制模块相连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述电源包括风力发电机、太阳能发电装置、整流器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器、第一控制器、第二控制器、蓄电池；其中，风力发电机的供电端经整流器、对接第一dc/dc变换器的输入端，太阳能发电装置的供电端与第二dc/dc变换器的输入端相对接；第一控制器与第一dc/dc变换器的控制端相对接，第二控制器与第二dc/dc变换器的控制端相对接；第一dc/dc变换器的输出端与第二dc/dc变换器的输出端彼此并联，并与蓄电池相对接；蓄电池分别为交流负载、直流负载进行供电。

作为本发明的一种优选技术方案：所述风力发电机包括风轮装置、机舱、传动装置和永磁同步发电机；风轮装置固定在机舱一侧，传动装置固定于机舱内部；风轮装置包括传动轴、两个轮壳和三片风叶；三片风叶中、相邻风叶之间呈120°装载于传动轴中间，传动轴前后两端分别对接轮壳；

传动装置包括齿轮箱、低速轴装置、制动器；齿轮箱包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、轴承盖、锥齿轮壳体；低速轴装置包括低速轴和调心滚子轴承，通过和风轮之间的键连接；传动轴套入齿轮箱与第一锥齿轮相接，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，连接低速轴；第一锥齿轮、第二锥齿轮与低速轴装于锥齿轮壳体之中，轴承盖与调心滚子轴承、低速轴尾部相连接；低速轴两端分别连接调心滚子轴承，并和轮毂配合连接处有1：10的锥度，低速轴的顶部成圆锥的形状；风轮由轴端螺母固定，螺母下端装载止动垫圈；

制动器包括两级行星齿轮箱、角接触球轴承、高速轴、盘式刹车、联轴节、高滑差异步进电机和离心开关；角接触球轴承固定在高速轴上其中一端，并采用六角头绞制孔用螺栓固定在其另一端，与两级行星齿轮箱连接；两级行星齿轮箱依次与盘式刹车、联轴节、高滑差异步进电机连接，离心开关与高滑差异步进电机固定；离心开关对接永磁同步发电机，驱动永磁同步发电机工作、发电。

作为本发明的一种优选技术方案：所述太阳能发电装置包括太阳能电池组件、控制装置、以及包括传感器装置、高度角检测器、方位角检测器、电机跟踪执行机构的跟踪机构；太阳能电池组件设置于跟踪机构上，跟踪机构与控制装置相对接，跟踪机构中的传感器装置用于检测太阳光与太阳能电池组件上主光轴方向之间的夹角，同时，高度角检测器和方位角检测器用于检测太阳能电池组件的姿态，并上传至控制装置，控制装置结合预设阈值夹角、以及太阳能电池组件的姿态，针对电机跟踪执行机构进行控制，使得太阳能电池组件上主光轴方向与太阳光相平行。

作为本发明的一种优选技术方案：所述蓄电池为铅酸蓄电池。

作为本发明的一种优选技术方案：所述垂直提升机筒（1）的筒壁采用导热材料制成。

本发明所述一种检测联动控制式粮食干燥系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）本发明所设计一种检测联动控制式粮食干燥系统，针对现有粮食干燥系统结构进行改进，针对垂直提升机筒设计引入外套筒管道，充分利用锅炉所排出烟气的温度，将排出烟气引入外套筒管道与垂直提升机筒所构结构当中的间隙，针对垂直提升机筒实现热烘操作，提高垂直提升机筒中的温度，在通过垂直提升机筒针对待干燥粮食进行上升运输的同时，随即提前实现了对粮食的热烘处理，由此大大提高了整个粮食干燥的工作效率；不仅如此，针对垂直烘干塔的粮食外排，引入电控水平传送带与红外测距传感器组合机构，通过传送带运输粮食的同时，基于红外测距传感器所设位置的高度，检测传送带上表面粮食的堆积高度，以此联动控制提升电机对待干燥粮食的输送速率，由此将传送带上表面粮食堆积高度控制在预设范围内，提高粮食在传送带上传输的稳定性，避免粮食堆积高度过高在输送过程中的抛洒，由此综合提高了整个设计检测联动控制式粮食干燥系统实际工作中的稳定性与工作效率；

（2）本发明所设计一种检测联动控制式粮食干燥系统中，针对用于针对各个用电设备进行供电的电源，设计引入风力发电机与太阳能发电装置双路供电，有效提高了供电的稳定性，大大增强了对风能和光能的利用率，在各个组件互不干扰的情况下，并进一步针对风力发电装置与太阳能发电的组合，进行合理布局设计，不仅考虑到纵向分布的美观性，又是考虑到高处风能更加充足且风力更强。为粮食干燥机提供能源输入，低碳经济、降低成本、减少能耗。

附图说明

图1是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统是架构示意图；

图2是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中电源设计系统示意图；

图3是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中风力发电机的俯视示意图；

图4是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中风力发电机中风轮装置的示意图；

图5是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中风力发电机中齿轮箱、低速轴装置示意图；

图6是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中制动器示意图；

图7是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中太阳能发电装置的实物示意图；

图8是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中跟踪机构的示意图；

图9是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中风能变步长p&o法原理图；

图10是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中针对电源设计系统的控制器原理图；

图11是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中太阳能变步长p&o法原理图；

图12是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中蓄电池充电控制曲线；

图13是本发明所设计检测联动控制式粮食干燥系统中蓄电池控制流程图。

其中，1.垂直提升机筒，2.提升机平台，3.提升电机，4.垂直烘干塔，5.换热器，6.锅炉，7.热风电机，8.热风管道，9.引烟机，10.排烟管，11.中介管道，12.外套筒管道，13.电控水平传送带，14.红外测距传感器，15.固定支架，16.传动轴，17.轮壳，18.风叶，19a.第一锥齿轮，19b.第二锥齿轮，20.轴承盖，21.锥齿轮壳体，22.低速轴，23.调心滚子轴承，24.键，25.两级行星齿轮箱，26.角接触球轴承，27.高速轴，28.盘式刹车，29.联轴节，30.高滑差异步进电机，31.离心开关。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种检测联动控制式粮食干燥系统，如图1所示，实际应用中，具体包括电源、垂直提升机筒1、提升机平台2、提升电机3、垂直烘干塔4、换热器5、锅炉6、热风电机7、热风管道8、引烟机9、排烟管10、中介管道11、外套筒管道12、电控水平传送带13、红外测距传感器14和控制模块；其中，垂直提升机筒1的筒壁采用导热材料制成；电源分别为各个用电设备进行供电；垂直提升机筒1与垂直烘干塔4相邻垂直屹立设置于地面上；垂直提升机筒1的高度高于垂直烘干塔4的高度，提升机平台2设置于垂直提升机筒1的顶部，提升电机3设置于提升机平台2上，用于为垂直提升机筒1内部提供动力，将由垂直提升机筒1底部入口送入的待干燥粮食提升至提升机平台2位置；垂直烘干塔4的顶部入口高度低于提升机平台2的高度，中介管道11架设于垂直烘干塔4顶部入口与提升机平台2之间，被提升至提升机平台2位置的待干燥粮食，经中介管道11被送至垂直烘干塔4顶部入口，进而送入垂直烘干塔4中、并向下输送；锅炉6与换热器5相对接，换热器5的供热口通过热风电机7、经热风管道8与垂直烘干塔4相连通对接，用于针对通过垂直烘干塔4的待干燥粮食进行干燥处理；锅炉6的排烟口经引烟机9对接排烟管10；垂直烘干塔4底部的集料口用于排出已干燥粮食。

外套筒管道12的内径大于垂直提升机筒1的外径，外套筒管道12固定套设于垂直提升机筒1的外周上，且外套筒管道12的内壁与垂直提升机筒1的外壁之间保持间隙，外套筒管道12的底端与垂直提升机筒1的底端相平齐，外套筒管道12的顶端与垂直提升机筒1的顶端相平齐；外套筒管道12底端边缘一周与垂直提升机筒1底端边缘一周之间的区域封闭；外套筒管道12顶端边缘一周与垂直提升机筒1顶端边缘一周之间的区域设置为镂空结构；排烟管10上与对接引烟机9相对的另一端对接外套筒管道12外侧面的底部，且连通外套筒管道12内壁与垂直提升机筒1外壁之间的区域；电控水平传送带13水平设置于垂直烘干塔4底部集料口的下方，垂直烘干塔4底部集料口垂直向下指向电控水平传送带13的上表面，电控水平传送带13布设延伸至指定储粮位置；红外测距传感器14通过固定支架15设置于电控水平传送带13的一侧，红外测距传感器14所射出红外测距线指向电控水平传送带13的另一侧，且红外测距传感器14所射出红外测距线呈水平姿态，以及红外测距线的高度位于电控水平传送带13上表面上方预设高度；并且红外测距线位于垂直烘干塔4底部集料口位置、对应电控水平传送带13上表面输送方向的一侧；提升电机3、电控水平传送带13、红外测距传感器14分别控制模块相连接，实际应用中，控制模块采用单片机。

上述技术方案所设计的检测联动控制式粮食干燥系统，在实际应用当中，通过设计外套筒管道12将垂直提升机筒1包裹在内，使得外套筒管道12内壁与垂直提升机筒1外壁之间构成间隙结构，即构建一个包裹垂直提升机筒1的环抱式间隙结构，基于此结构，充分利用锅炉6所排出烟气的温度，将排出烟气引入外套筒管道12与垂直提升机筒1所构结构当中的间隙内部，即由烟气所产生的温度将垂直提升机筒1机箱包裹，使得待干燥粮食在进入垂直烘干塔4中进行热烘处理之前，就提前通过烟气的包裹实现热烘，如此大大延长了对粮食热烘处理的时长，提高热烘效率，并且可以基于此提前的热烘处理，适当降低锅炉6的工作功率，降低了能源消耗，大大提高了能源利用率。

不仅如此，针对垂直烘干塔4底部集料口，引入电控水平传送带13针对所排出已干燥的粮食进行运输，通过传送带的应用，提高了粮食运输的效率，但是若传送带上所堆积粮食的高度过高，则在运输过程中，就有可能造成粮食的抛洒，造成粮食的浪费，因此，在应用电控水平传送带13的同时，本设计进一步应用了红外测距传感器14，将红外测距传感器14所射出的红外测距线，置于电控水平传送带13上方的预设高度，并设计此红外测距线过电控水平传送带13的两侧，该预设高度即实际应用中，电控水平传送带13上堆积粮食高度的限制，即电控水平传送带13上粮食堆积的最高高度不超过红外测距线的高度，由此基于红外测距线的高度去设定电控水平传送带13上粮食的堆积高度，具体应用来讲，红外测距传感器14实时所获测距检测结果实时上传至控制模块当中，由控制模块针对所获测距检测结果进行分析控制，实际应用中，垂直烘干塔4底部集料口将干燥后的粮食输送在电控水平传送带13上，电控水平传送带13针对粮食进行运输，由于红外测距传感器14所射出的红外测距线过电控水平传送带13的两侧，因此，在电控水平传送带13针对粮食进行运输的过程中，控制模块针对实时所接收来自红外测距传感器14的测距检测结果进行分析，若测距检测结果小于预设阈值时，即表示红外测距传感器14所射出红外测距线与堆积的粮食所接触，也是表面此时电控水平传送带13上所堆积粮食的高度超过了预设高度，则控制模块随即控制降低提升电机3的工作速率，进而降低垂直烘干塔4底部集料口排放粮食的速率，即降低电控水平传送带13上所堆积粮食的高度，进而保证粮食在电控水平传送带13上运输的稳定性，避免运输过程中的粮食抛洒。

对于上述技术方案所设计的检测联动控制式粮食干燥系统，针对电源，进一步设计了拓展结构，如图2所示，具体包括风力发电机、太阳能发电装置、整流器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器、第一控制器、第二控制器、蓄电池；其中，风力发电机的供电端经整流器、对接第一dc/dc变换器的输入端，太阳能发电装置的供电端与第二dc/dc变换器的输入端相对接；第一控制器与第一dc/dc变换器的控制端相对接，第二控制器与第二dc/dc变换器的控制端相对接；第一dc/dc变换器的输出端与第二dc/dc变换器的输出端彼此并联，并与蓄电池相对接；蓄电池分别为交流负载、直流负载进行供电；实际应用中，针对蓄电池，具体设计采用铅酸蓄电池，如图12所示，在充电过程中，当电流达到了最小界限值的时候，需要对其进行消流处理，以此弥补它自身放电带来的损耗。当整个系统没有电能输出时，蓄电池放电。在蓄电池电压不足以为外界提供足够电能时，它会切断对于负载的供电线路。在电压恢复到可用值时，再进行放电过程，如图13所示。控制系统对蓄电池实现保护的过程是在蓄电池电压快要达到过放电压时会发出报警信号，如果达到或者超过这个数值时，它会断开供电回路停止电池对负载的供电过程，而当电压达到启动许用值时会再次实现放电过程。同样的在系统为过充的情况下也是如此，只不过此时断开的是风风光互补系统对它进行充电的线路。

针对其中的风力发电机，设计包括风轮装置、机舱、传动装置和永磁同步发电机；风轮装置固定在机舱一侧，传动装置固定于机舱内部；如图3所示，风轮装置包括传动轴16、两个轮壳17和三片风叶18；三片风叶18中、相邻风叶18之间呈120°装载于传动轴16中间，传动轴16前后两端分别对接轮壳17；传动装置包括齿轮箱、低速轴装置、制动器；如图4所示，齿轮箱采用同轴的行星增速齿轮箱，额定功率是55kw，传动的比值是1:22.4，齿轮箱包括第一锥齿轮19a、第二锥齿轮19b、轴承盖20、锥齿轮壳体21；如图5所示，低速轴装置包括低速轴22和调心滚子轴承23，通过和风轮之间的键24连接，并传递转矩；小风力机采取单键，材质45号钢，为增加材料的强度、韧性、塑性，进行调制处理；传动轴16套入齿轮箱与第一锥齿轮19a相接，第二锥齿轮19b与第一锥齿轮19a相啮合，连接低速轴22；第一锥齿轮19a、第二锥齿轮19b与低速轴22装于锥齿轮壳体21之中，轴承盖20与调心滚子轴承23、低速轴22尾部相连接；低速轴22两端分别连接调心滚子轴承23，并和轮毂配合连接处有1：10的锥度；低速轴22的顶部成圆锥的形状，使两者的装配更加紧致、且拆装简易，还能防止轴端出现应力集中的情况；风轮由轴端螺母固定，根据风轮如何运转来决定的旋向，从风吹的方向观察，风轮如果是顺时针转动那螺母就采用左旋，螺母下端装载止动垫圈，确保螺母不会脱落，风机安全运行；如图6所示，制动器包括两级行星齿轮箱25、角接触球轴承26、高速轴27、盘式刹车28、联轴节29、高滑差异步进电机30和离心开关31；角接触球轴承26固定在高速轴27上其中一端，并采用六角头绞制孔用螺栓固定在其另一端，与两级行星齿轮箱25连接；两级行星齿轮箱25依次与盘式刹车28、联轴节29、高滑差异步进电机30连接，离心开关31与高滑差异步进电机30固定；离心开关31对接永磁同步发电机，驱动永磁同步发电机工作、发电。

针对其中的太阳能发电装置，具体设计包括太阳能电池组件、控制装置、以及包括传感器装置、高度角检测器、方位角检测器、电机跟踪执行机构的跟踪机构；具体实际应用中，如图7所示，太阳能电池组件由钢化玻璃、eva、太阳能电池片、背板、硅胶组成，钢化玻璃是保护发电的主体部分；eva用来粘结固定钢化玻璃和发电的主体部分；为了保证电池板的密封性、绝缘性、防水性，背板使用的是tpt、tpe等材质，且必须要耐老化；采用硅胶以保证整个电池板的密封性能，在采用硅胶的时候，生产工艺相对较简单，而且方便，容易操作，而且成本又很低。

实际应用中，本发明太阳能电池组件是通过电学性质实现pv转换，在p和n两个不同类型的半导体连接在一起后，它们连接的结合处就会产生相应的pn结。在太阳所散发出的热量和光照到达光电池板之后，在pn结的两边就会出现正负两种不同电荷累积，从而得到通过光生成的电压，构造建立出内部的电场。

太阳能电池组件设置于跟踪机构上，跟踪机构与控制装置相对接，如图8所示，跟踪机构包括传感器装置、高度角检测器、方位角检测器、电机跟踪执行机构，跟踪机构中的传感器装置用于检测太阳光与太阳能电池组件上主光轴方向之间的夹角，同时，高度角检测器和方位角检测器用于检测太阳能电池组件的姿态，并上传至控制装置，控制装置结合预设阈值夹角、以及太阳能电池组件的姿态，针对电机跟踪执行机构进行控制，使得太阳能电池组件上主光轴方向与太阳光相平行。

对于上述所设计电源的应用，风力发电系统与光伏发电系统存在最大的输出功率，采用变步长p＆o法，如图9所示，对风力发电机施加一个微小的变p步长扰动，对于扰动前后数值进行比较来找到最佳的转速点，从而使得风力发电机能以最大输出功率运行。所述的光伏发电系统控制是在原来扰动的原则上，在功率的变化发生变号时，只改变扰动的步长数据而不改变方向，并且这种办法的好处在于不用直接测风，即可实现最佳输出功率，如图10所示，即是plc的风力发电系统变步长p&o法控制流程。

如图11所示，它的原理是在原来扰动的原则上，在功率的变化发生变号时，只改变扰动的步长数据而不改变方向。

实际应用中，对于综合风力发电机、太阳能发电装置双重供电的电源来说，针对其布局，进一步设计风力发电机并排三个放置高层，下面一层放置四个太阳能电池板，排布成矩形的四个顶点排布，形成风光互补，并与干燥机连接。双重供电结构的设计，结合本发明所采用mppt系统，使得发电的系统在发电过程中以最大的输出功率运行，控制整个系统中能量的流动方向和各能量之间的相互转换，以此提高发电系统的性能。如此，利用风光互补发电机和存储电能的电池的性质建立的整套系统，在风能太阳能无法满足系统运行的情况下，由蓄电池为系统进行供电，可以降低蓄电池的容量；在与此相反情况下，如果风能太阳能足够，系统在对外部负载进行供电的情况下，多出来的那部分电能就会被储存在蓄电池。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。