一种储粮仓自动控制装置及其自动控制方法
【专利摘要】一种储粮仓的自动控制装置，所述锥底为凸形锥底；包括氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块、控制模块和检测模块，所述氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块和所述检测模块分别与控制模块连接；所述检测模块包括用于检测温度、湿度、气体含量的检测传感器，所述检测传感器分别电信号连接逻辑比较器(15)，逻辑比较器(15)连接评估模型(16)，所述评估模型(16)连接计算机(17)，计算机(17)连接执行器(22)，逻辑比较器(16)根据检测传感器的检测值根据评估模型作出执行动作。所述储粮仓的自动控制装置，根据环境气候条件、粮情检测结果和温度湿度氧浓度等的检测数据，综合判断作出三种使用模式之一的执行选择，做到了储粮仓的自动控制。
【专利说明】
一种储粮仓自动控制装置及其自动控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及储粮仓的技术领域，具体涉及一种储粮仓自动控制装置及其自动控制方法。
【背景技术】
[0002]粮食仓储技术一直受国家战备物资的重视，粮食在仓储过程中易受到各类害虫侵蚀，同时由于储备周期长，粮堆的温度、湿度随外界的季节性变化，引起粮食发热霉变，造成粮食的品质变化。
[0003]目前我国对储粮仓粮情检查时，需人工定期进仓检查。作业人员必须三人以上一起进仓，且每次进仓连续不能超过半个小时，在低氧的仓内环境下，需人工带上空气呼吸器，筛具进仓检查;从工作人员的安全性出发，往往对作业时间和作业量进行限制;受人工的日常检查与定时检查制的现实限制，受低氧高毒的环境条件的限制，要想得到更加科学准确的结论比较难，检查方式是无法实现连续性。这种信息采集不全面，且出现险情时不能及时作出相应的处理，从而造成大量的损失。这些因素迫切需要储粮仓的自动化控制装置。
[0004]储粮仓中的粮食与储粮仓外的环境气体条件是息息相关的，现有技术中，对粮仓的保存温度一般认为20以下可防止品质降低。而实际上大米在15-20度长期储存后，米质中脂肪酸的增加会使得米质劣化，口感低下。所以长期储粮的低温保存是必要的。但是长期低温保存，使得储粮仓的湿度调节功能变差，需要定期地采用机械通风去除高湿度区域以获得较干燥的储粮堆，而现有技术中没有针对环境气候条件或储粮仓的粮情来决定储存仓的运行模式。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种储粮仓自动控制装置及其自动控制方法，根据环境气候条件、粮情检测结果和温度湿度氧浓度等的检测数据，综合判断作出三种使用模式之一的执行选择，做到了储粮仓的自动控制。
[0006]本发明的目的是这样实现的，一种储粮仓的自动控制装置，所述储粮仓包括锥顶、圆柱本体和锥底，锥底与圆柱本体之间过渡连接有平台部;锥底下部设有换气室；
[0007]所述锥底为凸形锥底；
[0008]包括氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块、控制模块和检测模块，所述氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块和所述检测模块分别与控制模块连接；
[0009]所述氮气调节模块包括氮气发生器，氮气发生器通过氮气入口管道连接在储粮仓的锥顶，所述换气室上设有氮气出口管道，所述氮气出口管道连接氮气循环风机，所述氮气循环风机连接气体综合处理机，所述气体综合处理机连接氮气入口管道；
[0010]所述环流熏蒸/空气通风一体式模块包括设置在换气室一侧的送风通道，所述送风通道外连接外接送风管道，所述送风通道内依次设有空气过滤器和轴流风机，所述锥顶依次连接环流开关阀、熏蒸循环风机，所述熏蒸循环风机通过风道连接旋转阀门，所述旋转阀门同时连接通风道和熏蒸风道，所述熏蒸风道连接环流熏蒸机，所述环流熏蒸机通过开关阀连接所述外接送风管道；
[0011]所述检测模块包括用于检测温度、湿度、气体含量的检测传感器，所述检测传感器分别电信号连接逻辑比较器，逻辑比较器连接评估模型，所述评估模型连接计算机，计算机连接执行器，逻辑比较器根据检测传感器的检测值根据评估模型作出执行动作。
[0012]进一步地，在锥底阵列有多个通气微孔，所述通气微孔上安装有透气头，所述透气头包括头体、圆柱本体和固定螺母，所述圆柱本体具有中心通孔，头体与圆柱本体一体连接，头体具有中空腔体，头体为半球体，球体表面环形阵列有多个通气孔。
[0013]进一步地，锥顶中心部设有粮食入口，在粮食入口内设有密封阀门。
[0014]进一步地，在氮气入口管道上设有开关阀，换气室连接出口气流调节阀。
[0015]进一步地，所述气体综合处理机从入口到出口依次设有次乙基过滤器、C02/H20分离器、制冷机和除氧机，所述制冷机中装有送风机。
[0016]进一步地，所述检测传感器包括设置在锥顶的氧浓度传感器、设置在粮食堆中心顶部的第一湿度传感器、设置在锥底根部的平台部的第二湿度传感器、设置在圆柱本体上中下高度位置的仓内温度传感器和设置在粮食堆顶的粮情检测仪，在圆柱本体外侧设有环境温度传感器。
[0017]进一步地，所述控制模块包括依次电信号连接的逻辑比较器、评估模型、计算机和执行器，所述检测传感器分别电信号连接逻辑比较器。
[0018]进一步地，在粮食堆中心顶部形成顶部高湿度区，在平台部形成底部高湿度区，所述第一湿度传感器设置在顶部高湿度区的上方，所述第二湿度传感器设置在底部高湿度区的下部的平台部上。
[0019]所述储粮仓的自动控制装置的自动控制方法，所述自动控制装置有三种工作模式，一是环流熏蒸模式，二是空气通风模式，三是氮气调节模式，所述控制模块根据评估模型作出执行动作，所述评估模型为:
[0020]I)当环境气候条件为干冷天气的冬季，则使用空气通风模式，执行器打开外接送风管道上的阀门，启动轴流风机和密封阀门和熏蒸循环风机，旋转阀门打开通风道一侧同时关闭熏蒸风道一侧，环境中的冷空气经过滤器被轴流风机鼓入换气室，经由锥底上的透气头进入粮食推，同时由于熏蒸循环风机的抽吸负压作用，该环境冷空气从粮食堆中向上渗透并进行锥顶部，然后从粮食入口经由熏蒸循环风机和旋转阀门从通风道排出；
[0021 ] 2)当粮情判断需要熏蒸时，启动循环熏蒸模式，执行器关闭外接送风管道上的阀门，启环流熏蒸机，同时启动轴流风机和密封阀门和熏蒸循环风机，旋转阀门打开熏蒸风道一侧同时关闭通风道一侧，环流熏蒸机产生的药物气体经过滤器被轴流风机鼓入换气室，经由锥底上的透气头进入粮食推，同时由于熏蒸循环风机的抽吸负压作用，该环境冷空气从粮食堆中向上渗透并进行锥顶部，然后从粮食入口经由熏蒸循环风机和旋转阀门从熏蒸风道回到环流熏蒸机；
[0022]3)当环境气候条件为湿热天气时，则使用氮气调节模式，执行器启动氮气发生器和氮气循环风机，所述氮气发生器产生氮气经由开关阀由氮气入口通道鼓入锥顶，锥顶中由于氮气比空气要重，同时由于氮气循环风机的负压抽吸作用，在锥顶空间内的氮气逐渐从粮食堆顶部向下渗透到锥底，并经由透气头进入换气室，通过氮气循环风机进入气体综合处理机，气体综合处理机对入口气体经过次乙基过滤器、co2/H2o分离器、制冷机和除氧机处理，主要成分为干燥的他的气体从气体综合处理机的出口返回到氮气入口通道中。
[0023]进一步地，所述三种工作模式可手动调整变换。
[0024]所述储粮仓自动控制装置具有如下技术实质:
[0025]I)储粮仓的下凸锥结构，使得粮食堆形成大体固定区域的高湿度区域，即粮食堆中心顶部向下辐射一定半径的半圆形成顶部高湿度区A，分别聚集在根部的平台部形成底部高湿度区B，这两个高湿度区域是根据储粮仓结构的引导而大体固化的。
[0026]2)透气头与凸椎体的配合，凸椎体使得中间粮堆的气体穿过路径大大小于平台部的气体穿过路径，而透气头的结构保证了粮食的堆积无法全部将透气头部的所有气孔正好堵死，大大增加了粮食堆的透气效率；
[0027]3)评估模型与工作模式的对接，为储粮仓提供多工作模式的自动选择，环流熏蒸模式、空气通风模式和氮气调节模式，根据不同的评估模型，可选择其中对应的一种工作模式，为多种环境气候条件的仓储提供灵活选择，在仓储不变质的前提下成本最低。
[0028]上述I)、2)结合管道的结构是硬件结构方面的第一改进，上述3)是自动控制的第二改进，上述第一改进是第二改进具有针对效果的前提，没有高湿度区域的大体固化和透气头与凸椎体的配合，第二改进的储粮仓的工作模式选择都没有意义，哪种工作模式的效果也不会太好。只有有了换气效率高、高湿度区域相对固化的储粮仓结构，提出工作模式的多选择才最终能起到保证品质不变的前提下成本最低。第二改进，则在第一改进的促进作用下，为储粮仓的长期储存下根据环境气候变化提供了更多的模式选择，在品质不降低的前提下节约了成本。
[0029]本发明与现有技术相比，所述储粮仓的自动控制装置，根据环境气候条件、粮情检测结果和温度湿度氧浓度等的检测数据，综合判断作出三种使用模式之一的执行选择，做到了储粮仓的自动控制。
【附图说明】
[0030]图1为本发明储粮仓的自动控制装置的示意图。
[0031 ]图2为本发明储粮仓的锥底的透气头的主剖视图。
[0032]图3为本发明储粮仓的平台部的局部放大图。
[0033]上述图中的附图标记:
[0034]I氮气发生器，2开关阀，3环流熏蒸机，4粮食入口，5透气头，6气体综合处理机，7氮气循环风机，8出口气流调节阀，9冷凝水收集器，10过滤器，11轴流风机，12氧浓度传感器，13密封阀门，14熏蒸循环风机，15比较器，16评估模型，17计算机，18第二湿度传感器，19仓内温度传感器，20环境温度传感器，21第一湿度传感器，22执行器，23粮食入口，24旋转阀门
[0035]5.1通气孔，5.2头体，5.3圆柱本体，5.4固定螺母，5.5中心通孔，5.6中空腔体
[0036]6.1次乙基过滤器，6.2C02/H20分离器，6.3制冷机，6.4除氧机6.4
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
[0038]如图所示，一种储粮仓的自动控制装置，包括氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块、控制模块和检测模块，所述氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块和所述检测模块分别与控制模块连接。所述储粮仓包括锥顶、圆柱本体和锥底，锥底与圆柱本体之间过渡连接有平台部。锥底下部设有换气室，锥顶中心部设有粮食入口 4，在粮食入口23内设有密封阀门13。在锥底阵列有多个通气微孔，所述通气微孔上安装有透气头5，所述透气头5包括头体5.2、圆柱本体5.3和固定螺母5.4，所述圆柱本体5.3具有中心通孔5.5，头体5.2与圆柱本体一体连接，头体5.2具有中空腔体5.6，头体5.2为半球体，球体表面环形阵列有多个通气孔5.1。所述锥底为凸形锥底，锥底顶尖处锥度为120°?150°。
[0039]所述氮气调节模块包括氮气发生器1、开关阀2，氮气发生器I通过氮气入口管道连接在储粮仓的锥顶，在氮气入口管道上设有开关阀2。所述换气室上设有氮气出口管道，所述氮气出口管道连接出口气流调节阀8，所述出口气流调节阀8连接氮气循环风机7，所述氮气循环风机7连接气体综合处理机6，所述气体综合处理机6连接氮气入口管道。所述气体综合处理机6从入口到出口依次设有次乙基过滤器6.1、C02/H20分离器6.2、制冷机6.3、除氧机6.4。所述制冷机6.3中装有送风机。
[0040]所述环流熏蒸/空气通风一体式模块包括设置在换气室一侧的送风通道，所述送风通道外连接外接送风管道，所述送风通道内依次设有过滤器1、轴流风机11，所述锥顶依次连接环流开关阀、熏蒸循环风机14，所述熏蒸循环风机14通过风道连接旋转阀门24，所述旋转阀门24同时连接通风道和熏蒸风道，所述熏蒸风道连接环流熏蒸机3，所述环流熏蒸机3通过开关阀连接所述外接送风管道。
[0041]所述检测模块包括检测传感器，所述检测传感器包括设置在锥顶的氧浓度传感器
12、设置在粮食堆中心顶部的第一湿度传感器21、设置在锥底根部的平台部的第二湿度传感器18、设置在圆柱本体上中下高度位置的仓内温度传感器19和设置在粮食堆顶的粮情检测仪23，在圆柱本体外侧设有环境温度传感器20，所述检测传感器分别电信号连接逻辑比较器15，逻辑比较器15连接评估模型16，所述评估模型16连接计算机22，计算机22连接执行器22。逻辑比较器16根据检测传感器的检测值根据评估模型作出执行动作。
[0042]所述储粮仓有三种工作模式，一是环流熏蒸模式，二是空气通风模式，三是氮气调节模式。在放置粮食长期储存，与圆柱本体壁靠近的粮食温度比较低，与粮食顶部流通空气接触的上部层粮食温度也比较低，此部分粮食中的冷空气会下沉，中心部粮食中的热气会上升，下沉的冷空气在凸形锥底的配合下，分别聚集在根部的平台部形成底部高湿度区B，中心部热气上升在粮食堆中心顶部形成顶部高湿度区A，所述第一湿度传感器21设置在高湿度区A的上方，所述第二湿度传感器18设置在高湿度区B的下部的平台部上。为了更好地流出冷凝水，所述平台部设置成中间低两边高的形状，所述平台的低点两边与水平面呈3-5度的斜角。在低点设有冷凝水收集器9。
[0043]所述评估模型是综合考虑环境气候条件、成本和粮情及检测数据得到的，环境气候条件占比最为重要，权重系数取，0.9，粮情占比也重要，权重系数取0.9，成本也很重要，占比稍微小，取权重系数为0.05，检测数据得出的结论的占比取权重系数为0.05。
[0044]所述评估模型为:
[0045]I)当环境气候条件为干冷天气的冬季，则使用空气通风模式，执行器打开外接送风管道上的阀门，启动轴流风机11和密封阀门13和熏蒸循环风机14，旋转阀门24打开通风道一侧同时关闭熏蒸风道一侧。环境中的冷空气经过滤器10被轴流风机11鼓入换气室，经由锥底上的透气头5进入粮食推，同时由于熏蒸循环风机14的抽吸负压作用，该环境冷空气从粮食堆中向上渗透并进行锥顶部，然后从粮食入口 23经由熏蒸循环风机14和旋转阀门24从通风道排出。
[0046]2)当粮情判断需要熏蒸时，启动循环熏蒸模式，执行器关闭外接送风管道上的阀门，启环流熏蒸机3，同时启动轴流风机11和密封阀门13和熏蒸循环风机14，旋转阀门24打开熏蒸风道一侧同时关闭通风道一侧。环流熏蒸机3产生的药物气体经过滤器10被轴流风机11鼓入换气室，经由锥底上的透气头5进入粮食推，同时由于熏蒸循环风机14的抽吸负压作用，该环境冷空气从粮食堆中向上渗透并进行锥顶部，然后从粮食入口 23经由熏蒸循环风机14和旋转阀门24从熏蒸风道回到环流熏蒸机3。
[0047]3)当环境气候条件为湿热天气时，则使用气调模式，执行器启动氮气发生器I和氮气循环风机7，所述氮气发生器I产生氮气经由开关阀2由氮气入口通道鼓入锥顶，锥顶中由于氮气比空气要重，同时由于氮气循环风机17的负压抽吸作用，在锥顶空间内的氮气逐渐从粮食堆顶部向下渗透到锥底，并经由透气头5进入换气室，通过氮气循环风机7进入综合处理机6，气体综合处理机6对入口气体经过次乙基过滤器6.1、⑶2/H2O分离器6.2、制冷机6.3、除氧机6.4处理，分别在次乙基过滤器6.1侧排出次乙基气体a，在C02/H20分离器6.2侧排出CO2和H2O,如图示出的物质b ；在制冷机6.3侧排出冷凝水C，在除氧机6.4侧排出氧气d。主要成分为干燥的N2的气体从气体综合处理机6的出口返回到氮气入口通道中。
[0048]所述评估模型的逻辑选择程序设置在计算机17中，并根据比较器16的输入作出判断，得出的结论通过控制装置22执行上述三种使用模式之一。
[0049]上述三种使用模式也可手动调整变换。
[0050]所述储粮仓的自动控制装置，根据环境气候条件、粮情检测结果和温度湿度氧浓度等的检测数据，综合判断作出三种使用模式之一的执行选择，做到了储粮仓的自动控制。
【主权项】
1.一种储粮仓的自动控制装置，所述储粮仓包括锥顶、圆柱本体和锥底，锥底与圆柱本体之间过渡连接有平台部;锥底下部设有换气室;其特征在于， 所述锥底为凸形锥底； 包括氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块、控制模块和检测模块，所述氮气调节模块、环流熏蒸/空气通风一体式模块和所述检测模块分别与控制模块连接； 所述氮气调节模块包括氮气发生器(I)，氮气发生器(I)通过氮气入口管道连接在储粮仓的锥顶，所述换气室上设有氮气出口管道，所述氮气出口管道连接氮气循环风机(7)，所述氮气循环风机(7)连接气体综合处理机(6)，所述气体综合处理机(6)连接氮气入口管道； 所述环流熏蒸/空气通风一体式模块包括设置在换气室一侧的送风通道，所述送风通道外连接外接送风管道，所述送风通道内依次设有空气过滤器(10)和轴流风机(II)，所述锥顶依次连接环流开关阀、熏蒸循环风机(14)，所述熏蒸循环风机(14)通过风道连接旋转阀门(24)，所述旋转阀门(24)同时连接通风道和熏蒸风道，所述熏蒸风道连接环流熏蒸机(3)，所述环流熏蒸机(3)通过开关阀连接所述外接送风管道； 所述检测模块包括用于检测温度、湿度、气体含量的检测传感器，所述检测传感器分别电信号连接逻辑比较器(15)，逻辑比较器(15)连接评估模型(16)，所述评估模型(16)连接计算机(17)，计算机(17)连接执行器(22)，逻辑比较器(16)根据检测传感器的检测值根据评估模型作出执行动作。2.如权利要求1所述储粮仓的自动控制装置，其特征在于，在锥底阵列有多个通气微孔，所述通气微孔上安装有透气头(5)，所述透气头(5)包括头体(5.2)、圆柱本体(5.3)和固定螺母(5.4)，所述圆柱本体(5.3)具有中心通孔(5.5)，头体(5.2)与圆柱本体一体连接，头体(5.2)具有中空腔体(5.6)，头体(5.2)为半球体，球体表面环形阵列有多个通气孔(5.1)。3.如权利要求1所述储粮仓的自动控制装置，其特征在于，锥顶中心部设有粮食入口(4)，在粮食入口(23)内设有密封阀门(13)。4.如权利要求1所述储粮仓的自动控制装置，其特征在于，在氮气入口管道上设有开关阀(2)，换气室连接出口气流调节阀(8)。5.如权利要求1所述储粮仓的自动控制装置，其特征在于，所述气体综合处理机(6)从入口到出口依次设有次乙基过滤器(6.1)、⑶2/H20分离器(6.2)、制冷机(6.3)和除氧机(6.4)，所述制冷机(6.3)中装有送风机。6.如权利要求5所述储粮仓的自动控制装置，其特征在于，所述检测传感器包括设置在锥顶的氧浓度传感器(12)、设置在粮食堆中心顶部的第一湿度传感器(21)、设置在锥底根部的平台部的第二湿度传感器(18)、设置在圆柱本体上中下高度位置的仓内温度传感器(19)和设置在粮食堆顶的粮情检测仪(23)，在圆柱本体外侧设有环境温度传感器(20)。7.如权利要求1所述储粮仓的自动控制装置，其特征在于，所述控制模块包括依次电信号连接的逻辑比较器(15)、评估模型(16)、计算机(17)和执行器(22)，所述检测传感器分别电信号连接逻辑比较器(15)。8.如权利要求6所述储粮仓的自动控制装置，其特征在于，在粮食堆中心顶部形成顶部高湿度区(A)，在平台部形成底部高湿度区(B)，所述第一湿度传感器(21)设置在顶部高湿度区(A)的上方，所述第二湿度传感器(18)设置在底部高湿度区(B)的下部的平台部上。9.如权利要求2-9任一所述储粮仓的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述自动控制装置有三种工作模式，一是环流熏蒸模式，二是空气通风模式，三是氮气调节模式，所述控制模块根据评估模型作出执行动作，所述评估模型为: 1)当环境气候条件为干冷天气的冬季，则使用空气通风模式，执行器打开外接送风管道上的阀门，启动轴流风机(II)和密封阀门(I3)和熏蒸循环风机(I4)，旋转阀门(24)打开通风道一侧同时关闭熏蒸风道一侧，环境中的冷空气经过滤器(10)被轴流风机(11)鼓入换气室，经由锥底上的透气头(5)进入粮食推，同时由于熏蒸循环风机(14)的抽吸负压作用，该环境冷空气从粮食堆中向上渗透并进行锥顶部，然后从粮食入口(23)经由熏蒸循环风机(14)和旋转阀门(24)从通风道排出； 2)当粮情判断需要熏蒸时，启动循环熏蒸模式，执行器关闭外接送风管道上的阀门，启环流熏蒸机(3)，同时启动轴流风机(11)和密封阀门(13)和熏蒸循环风机(14)，旋转阀门(24)打开熏蒸风道一侧同时关闭通风道一侧，环流熏蒸机(3)产生的药物气体经过滤器(10)被轴流风机(11)鼓入换气室，经由锥底上的透气头(5)进入粮食推，同时由于熏蒸循环风机(14)的抽吸负压作用，该环境冷空气从粮食堆中向上渗透并进行锥顶部，然后从粮食入口(23)经由熏蒸循环风机(14)和旋转阀门(24)从熏蒸风道回到环流熏蒸机(3); 3)当环境气候条件为湿热天气时，则使用氮气调节模式，执行器启动氮气发生器(I)和氮气循环风机(7)，所述氮气发生器(I)产生氮气经由开关阀(2)由氮气入口通道鼓入锥顶，锥顶中由于氮气比空气要重，同时由于氮气循环风机(17)的负压抽吸作用，在锥顶空间内的氮气逐渐从粮食堆顶部向下渗透到锥底，并经由透气头(5)进入换气室，通过氮气循环风机(7)进入气体综合处理机(6)，气体综合处理机(6)对入口气体经过次乙基过滤器(6.1)、CO2/H2O分离器(6.2)、制冷机(6.3)和除氧机(6.4)处理，主要成分为干燥的N2的气体从气体综合处理机(6)的出口返回到氮气入口通道中。10.如权利要求9所述储粮仓的自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述三种工作模式可手动调整变换。
【文档编号】A23B9/20GK106034579SQ201610389555
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】王学东, 洪凯歌, 张乃建, 陈玉峰, 梁杰, 李博
【申请人】北京金良安科技有限公司, 中国储备粮管理总公司北京分公司