基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统的制作方法

1.本发明创造涉及一种基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统，属于粮食安全储藏技术领域。


背景技术：

2.粮食是关系国计民生的特殊战略物资，保障国家粮食安全，如何进行科学储粮、安全储粮、有效减少储粮损失对于我们这个粮食生产大国和粮食消费大国具有极其重要的意义。作为粮情管理的重要手段，多参数粮情检测系统、多功能粮情测控系统等名目繁多的“粮情测控系统”已经在国储库开始应用，储粮技术水平有了明显提高，但由于基础理论支撑严重不足，系统普遍存在功能简单、检测参数不够准确、无法兼容别家硬件等问题，采用多种传感器也仅是从各个不同的侧面孤立反映粮情信息，尚无一种能模拟实仓粮情、及时准确综合分析粮情、预测粮情状态的多功能粮情测控系统。而粮堆温湿度、粮食水分则是反映储粮粮堆稳定性及粮情状况的重要指标，一种基于精准调控粮堆温湿度、粮食水分的能模拟实仓粮情、分析粮情影响因素、预测粮情状态的实验室粮情温湿度测控系统有助于解决安全储粮的基础理论研究与技术支持。


技术实现要素：

3.本发明创造要解决的技术问题是提供一种基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统，该模拟系统能够在实验室通过对实验仓内的粮食环境进行模拟，为保障粮食安全提供理论依据。
4.为解决以上问题，本发明创造的具体技术方案如下：一种基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统，在模拟粮仓内均匀分布温度检测系统、湿度检测系统和粮食水分检测系统，各系统的传感数据线集成在数据线集成接口处，且数据线集成接口通过外部的连接数据线与外部的中央控制系统连接；在模拟粮仓内设有若干个竖直设置的温湿度调控介质传输装置，温湿度调控介质传输装置由同轴设置的内套管和外套管组成，在内套管和外套管上分别设有若干竖直的长条孔，长条孔由上至下设置若干组，内套管和外套管上每组长条孔的高度一致；每组长条孔沿圆周均布三个，且与相邻组的长条孔交错分布；在内套管和外套管之间的环形腔内填充密封层，密封层上开设有与外套管形状一致的长条孔，在外套管的内壁或外壁设置防漏网；外套管的顶部外圆周与仓顶密封连接；在内套管的顶部伸出模拟粮仓的仓顶，且外圆周连接角向控制装置；内套管的内部接入温度调控介质产生系统和湿度调控介质产生系统的控制风管。
5.所述的长条孔两条竖直边所形成的圆心角为60
°
。
6.所述的模拟粮仓的仓底上表面设有传输管定位座，传输管定位座上表面设有锥形槽，外套管的底面落座在锥形槽内。
7.所述的温湿度调控介质传输装置中外套管横向距离≤0.2m均布。
8.所述的温度检测系统包括若干个粮堆温度传感器、仓温传感器和环境温度传感
器；粮堆温度传感器位于粮堆内不同高度，各温度传感器横向距离≤0.2m均布、纵向距离≤0.3m均布；在模拟粮仓的仓顶与粮食上平面之间设有仓温传感器；在仓顶上部设有环境温度传感器。
9.所述的湿度检测系统包括若干个粮堆湿度传感器、仓湿传感器和环境湿度传感器；粮堆湿度传感器位于粮堆内不同高度，各湿度传感器横向距离≤0.2m均布、纵向距离≤0.3m均布；在模拟粮仓的仓顶与粮食上平面之间设有仓湿传感器；在仓顶上部设有环境湿度传感器。
10.所述的粮食水分检测系统有若干个粮堆水分传感器，粮堆水分传感器位于粮食内的不同高度。
11.所述的温度调控介质产生系统由热泵、调节阀门和通风机通过风管串联组成。
12.所述的湿度调控介质产生系统由加湿器、阀门和通风机通过风管串联组成。
13.一种对基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统的控制方法，包括以下步骤：
14.1）将粮食从进粮口装入模拟粮仓内，并对各粮堆温度传感器、粮堆水分传感器和粮堆湿度传感器的位置进行确认，保证均匀分布；温湿度调控介质传输装置的内套管和外套管上长条孔呈60
°
交错闭合状态；
15.2）试验开始前，先在中央控制系统中，设定温度检测系统、湿度检测系统和粮食水分检测系统传感器的参数；
16.3）启动试验，温度检测系统、湿度检测系统和粮食水分检测系统中的各传感器开始工作，中央控制系统实时采集各系统传感器数据，并与设定参数进行分析比对；
17.4）根据粮堆中某点的传感器检测结果分析判断粮情参数，中央控制系统计算出对应的温湿度调控介质传输装置的位置，同时判断启动温度调控介质产生系统和/或湿度调控介质产生系统；
18.5）启动温度调控介质产生系统和/或湿度调控介质产生系统，同时启动该位置所对应的温湿度调控介质传输装置顶部的角向控制装置，角向控制装置带动内套管旋转，内套管每次转动角度为5
°
，将调控介质通过长条孔输送到粮堆内，对该点位置的粮食加热或加湿，然后再次读取该点的粮堆温度传感器，比对数值是否达到步骤2）中的设定值；
19.6）如步骤5）中粮堆温度传感器的数值未达步骤2）中的设定值，角向控制装置带动内套管继续旋转5
°
，内套管和外套管长条孔重叠面积增大，通风量增大，内套管每旋转5
°
对粮堆温度传感器的数值进行一次采集，直至内套管旋转60
°
，并和外套管的长条孔完全重合，当任意时刻检测到该点粮堆温度传感器的数值达到设定值，温度调控介质产生系统或湿度调控介质产生系统关闭，角向控制装置复位到初始位置；
20.7）不断重复步骤6），至一组试验结束；
21.8）在一组试验结束后，再在中央控制系统中依次设置试验方案中其他不同的传感器参数组合，重复步骤2）～步骤7），直至全部试验结束。
22.本技术的基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统采用了均布的传感器和温湿度调控介质传输装置结合的应用，能够在实验室即可进行多粮种、多参数、多工况组合实验，对粮食温度、湿度或水分进行在线检测和综合分析，可实时监测粮情，提供精准的粮情综合评价与粮情预判报告，实现了对粮情的全面分析、检测与控制，可根据预设的粮情反演各种可能的参数组合与粮情演变过程，提高了实验人员工作效率，实现了对粮情的准确预
判，为科学储粮、绿色储粮理论和技术研究提供了数据和保障。
附图说明
23.图1为基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统的结构示意图。
24.图2为温湿度调控介质传输装置的结构示意图。
25.图3为图2的a-a处剖视图。
26.图4的图2的局部放大图。
具体实施方式
27.如图1至图4所示，一种基于精准调控粮堆温湿度的粮情模拟系统，在模拟粮仓1内均匀分布温度检测系统、湿度检测系统和粮食水分检测系统，各系统的传感数据线集成在数据线集成接口3处，且数据线集成接口3通过外部的连接数据线与外部的中央控制系统4连接；在模拟粮仓1内设有若干个竖直设置的温湿度调控介质传输装置2，温湿度调控介质传输装置2由同轴设置的内套管2-3和外套管2-5组成，在内套管2-3和外套管2-5上分别设有若干竖直的长条孔2-1，长条孔2-1由上至下分别若干组，内套管2-3和外套管2-5上每组长条孔2-1的高度一致；每组长条孔2-1沿圆周分布三个，长条孔2-1两条竖直边所形成的圆心角为60
°
，且与相邻组的长条孔交错分布；在内套管2-3和外套管2-5之间的环形腔内填充密封层2-4，密封层2-4上开设有与外套管2-5形状一致的长条孔2-1，在外套管2-5的内壁或外壁设置防漏网，防止小颗粒粮食掉落到内套管2-3中，影响温湿度调控介质传输装置2的出风量；外套管2-5的顶部外圆周与仓顶密封连接；在内套管2-3的顶部伸出模拟粮仓1的仓顶，且外圆周连接角向控制装置2-6；内套管2-3的内部接入温度调控介质产生系统和湿度调控介质产生系统的控制风管。模拟粮仓1的仓底上表面设有传输管定位座2-2，传输管定位座2-2上表面设有锥形槽，外套管2-5的底面落座在锥形槽内，从而保证了温湿度调控介质传输装置2设置的稳定性。
28.为保证外部介质的输入介质的均匀性，所述的温湿度调控介质传输装置2中外套管2-5横向距离≤0.2m均布。
29.所述的温度检测系统包括若干个粮堆温度传感器3-1、仓温传感器3-2和环境温度传感器3-3；粮堆温度传感器3-1位于粮食的不同高度，各温度传感器横向距离≤0.2m均布、纵向距离≤0.3m均布，保证粮堆中获得粮堆温度数据的均匀性；在模拟粮仓1的仓顶与粮食上平面之间设有仓温传感器3-2；在仓顶上部设有环境温度传感器3-3。外部中央控制系统4通过粮堆温度传感器3-1、仓温传感器3-2和环境温度传感器3-3的数值与设定值对比，来综合判断粮温的高低。
30.所述的湿度检测系统包括若干个粮堆湿度传感器3-4、仓湿传感器3-5和环境湿度传感器3-6；粮堆湿度传感器3-4位于粮食的不同高度，各湿度传感器横向距离≤0.2m均布、纵向距离≤0.3m均布，保证粮堆中获得粮堆湿度数据的均匀性；在模拟粮仓1的仓顶与粮食上平面之间设有仓湿传感器3-5；在仓顶上部设有环境湿度传感器3-6。外部中央控制系统4通过粮堆湿度传感器3-4、仓湿传感器3-5和环境湿度传感器3-6的数值与设定值对比，来综合判断粮堆湿度的高低。
31.所述的粮食水分检测系统有若干个粮堆水分传感器3-7，粮堆水分传感器3-7位于
粮食内的不同高度。
32.所述的温度调控介质产生系统由热泵、调节阀门和通风机通过风管串联组成。当粮堆温度低于设定值时，启动热泵并通过通风机送风，实现粮食升温；当粮堆温度达到或高于设定值时，停止热泵运行，通风机送自然风，使粮食堆温度趋于稳定。
33.所述的湿度调控介质产生系统由加湿器、阀门和通风机通过风管串联组成。当粮堆湿度低于设定值时，启动加湿器并通过通风机送风，增加粮堆湿度；当粮堆湿度达到或高于设定值时，停止加湿器运行，通风机送自然风，使粮食堆湿度趋于稳定。
34.对上述粮情模拟系统的控制方法，包括以下步骤：
35.1）将粮食从进粮口装入模拟粮仓1内，并对各粮堆温度传感器3-1、粮堆水分传感器3-7和粮堆湿度传感器3-4的位置进行确认，保证均匀分布；温湿度调控介质传输装置2的内套管2-3和外套管2-5长条孔呈60
°
交错闭合状态；
36.2）试验开始前，先在中央控制系统4中，设定温度检测系统、湿度检测系统和粮食水分检测系统传感器参数；
37.3）启动试验，温度检测系统、湿度检测系统和粮食水分检测系统中的各传感器开始工作，中央控制系统4实时采集各系统传感器数据，并与设定参数进行分析比对；
38.4）根据粮堆中某点的传感器检测结果分析判断粮情参数，中央控制系统4计算出对应的温湿度调控介质传输装置2的位置，同时判断启动温度调控介质产生系统和/或湿度调控介质产生系统；通常的外部介质输入方式为：当粮堆、温度低于设定值时，启动温度调控介质产生系统，打开热泵用通风机将热介质送入粮堆，使对应温度的粮堆温度升高；当粮堆温度达到或高于设定值时，停止温度调控介质产生系统之热泵运行，只运行通风机；当粮堆湿度低于设定值时，启动湿度调控介质产生系统，打开加湿器并送风，使对应湿度的粮堆湿度升高；当粮堆湿度达到或高于设定值时，关闭加湿器运行，只运行通风机；
39.5）启动温度调控介质产生系统和/或湿度调控介质产生系统，并启动该位置所对应的温湿度调控介质传输装置2顶部的角向控制装置2-6，角向控制装置2-6带动内套管2-3旋转，内套管2-3每次转动角度为5
°
，将调控介质通过长条孔输送到粮堆内，对该点位置的粮堆加热或加湿，然后再次读取该点的粮堆温度传感器3-1，比对数值是否达到设定值；
40.6）如步骤5）中粮堆温度传感器3-1的数值未达到设定值，角向控制装置2-6带动内套管2-3继续旋转5
°
，内套管2-3和外套管2-5长条孔重叠面积增大，通风量增大，内套管2-3每旋转5
°
对粮堆温度传感器3-1的数值进行一次采集，直至内套管2-3旋转60
°
，并和外套管2-5的长条孔完全重合，当任意时刻检测到该点粮堆温度传感器3-1的数值达到标准值，温度调控介质产生系统或湿度调控介质产生系统关闭，角向控制装置2-6复位到初始位置；
41.7）不断重复步骤6），至一组试验结束；
42.8）在一组试验结束后，再在中央控制系统4中依次设置试验方案中其他不同的参数组合，重复步骤2）～步骤7），直至全部试验结束。