一种基于原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制装置及方法与流程

本发明涉及烘房烘干领域，具体涉及一种基于原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制装置及方法。

背景技术：

烘干房是现有果蔬、中药材等农产品干燥中常用的一种干燥形式和设施，其通常采用砖混结构或保温集装箱结构建造。在干燥过程中，物料含水率的检测对于判定干燥过程的实际进程和工艺过程的优化与控制以及产品质量有着十分重要的作用，目前在其他物料的干燥方式和干燥工艺中，烘干物料的含水率通常采用采样离线测量或在线测量的方式，而烘干房烘干过程中普遍采用原始人工感觉或采样离线测量的方式检测所烘干物料的含水率，即在果蔬等物料在烘干过程中，暂停烘干或多次打开烘干房仓门，并在多个位置取样检测烘干物料的含水率后，再根据所测得的含水率进行烘干房内温度和湿度的调节，以便保证所烘干物料的干燥速率和烘后品质，整个过程均需要操作者或技术人员的参与，费时费力，且不能保证检测的实时性和准确性，对使用者的技术要求和操作要求较高。实用新型专利(201520721237.9)和发明专利(申请号：201610086805.1)，均涉及果蔬烘干房，并可对温室参数可控，但均无对烘干物料含水率的监控方法。所以在现有果蔬烘干房中，急需一种能够实时自动检测烘干过程物料水分的装置或方法，通过对物料过程水分的检测，实时调整烘干参数，控制烘干物料品质，达到优质烘干的目的。

技术实现要素：

本发明设计开发了一种基于原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制装置，本发明的发明目的是解决不需打开烘干房仓门进行取样，在不改变烘干房内环境和物料状态的情况下对所烘干物料水分和烘干温湿度等参数进行检测。

本发明设计开发了一种基于原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制方法，本发明的发明目的是能够实时检测待烘干物料的实时含水率，烘干房内的温度和湿度以及根据实时检测的实时参数值调控烘干房内的温湿度，控制烘干物料的烘干速度，保障烘干品质。

本发明提供的技术方案为：

一种基于原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制装置，通过在烘干房主体，烘干区域内安装称重装置，实时检测烘干物料重量的方法实现对烘干物料含水率的检测和控制。

优选的是，所述称重装置包括称重传感器、轨道梁和限位块，所述轨道梁为刚性方形框架结构，所述称重传感器安装在所述轨道梁下表面的顶角位置，所述限位块安装在所述轨道梁的上表面，用于限定物料车在所述烘干房内部的位置。

优选的是，还包括：

加热装置，其固定安装于所述烘干房主体内部，并且在加热装置一侧安装循环风机；

温湿度传感器，其安装在所述烘干房主体顶部，用于监测所述烘干房主体内部的温度和湿度；

数据采集装置，其电联所述称重装置和所述温湿度传感器；

控制器，其同时电联所述加热装置、循环风机、新风闸门和数据采集装置。

优选的是，所述称重传感器包括：

上压头，其安装在所述轨道梁下表面，所述上压头的中心处加工有半球形凹槽；

下压头；其中心处加工有半球形凹槽；

钢球，其与所述上压头和所述下压头之间的半球形凹槽匹配固定；

底座，所述下压头固定在所述底座上。

一种基于原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制方法，使用所述的检测控制装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在所述物料车上放置待烘干物料并采集所述待烘干物料的初始重量W₀，并且计算所述待烘干物料在烘干前的初始含水率M₀，进而通过计算得到待烘干物料的干物质重量W_g；其中，W_g＝W₀×(1-M₀)；

步骤二、对所述待烘干物料的重量W_i进行实时监测，计算得到所述待烘干物料的实时含水率M_i；其中，

步骤三、控制器实时采集烘干房内烘干介质温度、湿度和含水率，根据设定的不同含水率区间的温湿度参数，对所述温度和湿度进行实时控制，直至所述检测控制装置提示烘干完成。

优选的是，控制器通过调节加热装置热功率调节烘干房内热介质温度，通过调节新风闸门和排湿机构的运行状态调节烘干房内热介质湿度，新风闸门和排湿机构的开启和关闭同步执行。

本发明有现有技术相比较所具有的有益效果：本发明采用一种含水率原位测量装置，即不需打开烘干房仓门进行取样，在不改变烘干房内环境和物料状态的情况下对所烘干物料水分和烘干温湿度等参数进行检测，控制器可根据设定的烘干物料不同的含水率阶段，通过调节加热装置、新风闸门排湿风机的运行状态，自动调节烘干房内的温湿度参数，以达到保证烘干物料的色泽、营养等品质的目的。

附图说明

图1为本发明所述的检测控制装置的结构示意图。

图2为本发明所述的称重装置的结构示意图。

图3为本发明所述的称重传感器的结构示意图。

图4为本发明所述的称重装置的俯视图。

图5为本发明所述的检测控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1～4所示，本发明提供了一种基于原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制装置，其主体包括：烘干房主体110烘干区域的称重装置、温湿度传感器120、加热装置170、控制器210和数据采集装置220；其中，烘干房主体110采用集装箱框架结构或砖混砌筑框架结构，使烘干房主体外壁具有良好的保温功能和密封性，加热装置170采用电加热装置或者燃煤加热装置，安装于烘干房主体110一侧位置，并且在加热装置170的一侧配备安装循环风机180，通过循环风机180可将加热装置170中产生的热量强制输出到烘干房主体110烘干区域空间中，促使烘干房内热风介质的流通和循环，加快干热介质和烘干物料间的质热交换，带走烘干物料中水分。烘干房主体110物料盛放空间底部安装称重装置，称重装置包括称重传感器154、轨道梁151、限位块152和传感器接线盒153，轨道梁151为刚性梁，焊接为方形框架结构，且称重传感器154与传感器接线盒153电联，限位块152安装在轨道梁151的上表面，用于限定物料车在烘干房内部的位置。温湿度传感器120安装在烘干房主体110顶部，用于监测所述烘干房主体110内部进行烘干作业时温度和湿度参数变化，并传送给控制器210，数据采集装置220电联传感器接线盒153和温湿度传感器120，可采集称重传感器154和烘干房内温湿度传感器信号标准电压或电流信号，将传感器感应并采集的模拟信号转化为数字信号，传输到PLC和触摸屏进行运算处理和显示，控制器210同时电联加热装置170、循环风机180和数据采集装置220，控制器210包括控制部分和显示部分，控制部分根据烘干物料各水分阶段内不同的温湿度要求分别控制各风机、闸门及加热装置的启停，显示部分可实时显示烘干房内温湿度、物料含水率及各设备运行状态。

如图2、图3所示，称重传感器154采用双剪切梁式传感器，采用浮动安装方式，称重传感器包括上压头154a、下压头154c、钢球154b和底座154d；其中，上压头154a和下压头154c之间均加工有球形凹槽，中间为钢球154b支撑，能够自动调心和复位，当烘干房主体110进行烘干作业时，物料小车轨道梁151随温度变化会产生热胀冷缩，产生微小变形，浮动安装可不受轨道梁151热胀冷缩变形的影响，使得物料小车轨道梁151对称重传感器154垂直向下的压力保持稳定。

在本实施例中，还包括新风闸门160，其安装在烘干房主体110侧壁上，并且新风闸门160与在循环风机180的进风口前对应安装，当烘干房主体110内干燥介质湿度高于设定值时，新风闸门160自动打开，向烘干房主体110内补充低湿空气作为新的干燥介质。

在本实施例中，还包括排湿机构190，其包括排湿风机和排湿闸门，安装于烘干房主体110侧壁上部位置或烘干房主体110顶部，排湿风机和闸门可实现自动控制，根据系统设定自动打开或关闭调节烘干房主体110内部的热风介质相对湿度，排湿闸门的打开和关闭是随排湿风机的启停同时执行的，当排湿风机打开时，排湿闸门打开，反之则关闭；在本实施例中，作为一种优选，排湿机构190安装于烘干房主体侧壁上部位置。

在本实施例中，称重传感器154数量设置至少为4个，作为一种优选，本发明中称重传感器154数量设置为4个。

在本实施例中，轨道梁151采用槽钢或工字钢焊接而成，能够承受一定的压力和变形，同时与轨道梁151接触物料小车的车轮加工有限位槽，能够与轨道梁151匹配卡合，进而防止小车脱轨，并且限位块152限定物料小车140在烘干房主体110内的移动距离。

如图5所示，本发明公开了一种原位测量的烘干房物料含水率实时检测控制方法，包括如下工作步骤：

步骤一、系统初始化，对控制器210中的称重部分进行初始化处理，即在控制器210中，将物料小车轨道梁151上的物料小车140和轨道梁151等除烘干物料外的重量进行清零处理；

步骤二、根据烘干物料在不同含水率区间的烘干特性，设定烘干物料目标水分及不同含水率区间的烘干温湿度参数；

步骤三、在物料小车140上均匀铺满待烘干物料，并通过烘箱法测定待待烘干物料在烘干前初始含水率M₀；

步骤四、操作控制器210，获得物料小车140装满物料后的初始重量W₀，控制器210中的数据处理部分会根据获得的初始水分M₀和初始重量W₀计算得到待烘干物料干物质重量W_g；W_g＝W₀×(1-M₀)；

步骤五、控制器210启动循环风180和加热装置170后烘干开始，烘干物料重量随烘干时间发生变化，数据采集装置220和控制器210中的数据处理部分计算得到烘干物料实时含水率M_i；其中，

步骤六、控制器210在实时检测烘干物料实时含水率M_i，同时实时监测和控制烘干房主体内部的温度和湿度，通过加热装置170增加烘干房内干燥介质温度，通过控制加热装置170、新风闸门160和排湿机构190中的排湿风机和排湿闸门的工作状态，调节烘干房内温度和湿度；

步骤七、根据检测所得的实时物料含水率M_i，控制器210依据设定的不同含水率区间控制烘干温湿度参数，保证烘干物料品质水分，直至烘干物料达到目标水分系统提示烘干完成。

上述步骤六中，控制器210通过调节加热装置170热功率调节烘干房内热介质温度，通过调节新风闸门160和排湿机构190的运行状态调节烘干房内热介质湿度，新风闸门160和排湿机构190的开启和关闭同步执行。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。