一种电阻式谷物水分检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水分检测领域，尤其涉及一种谷物水分检测领域。
技术背景
[0002]粮食水分检测对粮食的收购、运输、储藏、加工贸易都具有十分重要的意义。水分过高浪费运力和仓容，促使粮食生命活动旺盛，容易引起来粮食发热、霉变、生虫、和其他生化变化。而粮食水分过低，减少了粮食重量，会影响粮食品质。因此，水分一直是粮食的一项重要质量标准。
[0003]粮食的水分检测技术总体上分为直接法和间接法。直接法是通过干燥或化学方法直接去除粮食中的水分，检测出样品的绝对含水量。直接法检测水分、检测精度高，适用于实验室检测，缺点是检测的时间比较长，无法实现快速、在线监测，从而难以满足现代生产对速度和连续化的要求。间接法是通过检测与水分有关的物理量，主要包括电阻水分测定、核磁共振法、电容水分测定、红外式水分测定。
[0004]传统的粮食水分在线检测装置主要利用间接法如电阻水分测定、电容水分测定等，同时结合防堵装置、信号变送器的传感器总成、带有频率/电压转换电路、多路信号转换电路、多路增益调节电路、主机、打印机、信号电缆等构成，初步实现了粮食烘干过程中的在线、实时、同步、多点水分检测。
[0005]经过分析，传统的粮食水分检测装置只能单纯的测量和显示，没有形成与粮食烘干设备配套的实时、在线控制系统，无法是实现粮食干燥过程中的自动控制，降低烘干效率，造成能源浪费。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，克服现有技术的不足，本发明提供一种与烘干设备相配套的实时、在线控制系统，该控制基于电阻水分检测方法，利用正交最小二乘法建立RBF神经网络学习算法，运用其非线性处理能力对测量数据进行融合，可以自动对测量值进行各种修正和误差补偿，从而提高了粮食水分检测系统的可靠性和测量精度。
[0007]为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种谷物水分检测方法，包括:
[0008]根据来自用户的水分测量请求，对待测谷物所含水分和待测谷物所在环境温度进行检测；
[0009]对所检测到的待测谷物所含的水分数据和待测谷物所在环境的温度数据进行数据融合处理，得到待测谷物的实际水分数据；
[0010]将所得到的待测谷物的实际水分数据发送至显示设备，以供用户查看。
[0011 ] 其中，所述对待测谷物所含水分和待测谷物所在环境温度进行检测的步骤包括:
[0012]利用安装在水分仪的两个用来碾压待测谷物的碾压轮之间的水分传感器，实时采集待测谷物所含的水分数据；
[0013]利用安装在烘干设备内的温度传感器，实时采集待测谷物所在环境的温度数据。
[0014]利用安装在碾压轮上的重力传感器，实时采集谷物落入碾压轮的重量信号，随着谷物粒数的增多，获得谷物的实际粒数。
[0015]特别是，对待测谷物所含水分和待测谷物所在环境温度进行融合处理包括:
[0016]如果检测温度高于温度设定值，则会将检测到的水分值与实际温度和设定温度的差的0.101的倍数做差，得到温度补偿后的实际水分值，BP:
[0017]M实际=M初始-0.101* (T实际-T设定)
[0018]其中，是指温度补偿后的实际水分值，Mtofe是指检测到的水分值，是检测温度值，Tijffi是用户设定的温度值。
[0019]如果检测温度低于温度设定值，则会将检测到的水分值与设定温度和实际温度的差的0.101倍数做和，得到温度补偿后的实际水分值，即:
[0020]M实际=M初始+0.101* (T设定—T实际)
[0021]其中，是指温度补偿后的实际水分值，Mtofe是指检测到的水分值，是检测温度值，Tijffi是用户设定的温度值。
[0022]特别是，所述对待测谷物所含水分和待测谷物所在环境温度进行检测由谷物水分检测单元进行，包括:
[0023]用于检测待测谷物所含水分的水分传感器，和用于检测待测谷物所在环境温度的温度传感器；
[0024]用于将所述水分传感器测得的水分数据和所述温度传感器测得的温度数据进行收集和简单处理的单片机处理模块；
[0025]用于进行所述收集到的数据进行数据融合的RBF数据融合模块；以及，
[0026]用于控制所述水分检测单元，并将所述处理后的数据进行传送处理，以供用户查看的PLC控制单元的通信模块。
[0027]为实现本发明的目的，本发明另一方面提供一种谷物烘干控制方法，包括:
[0028]在待测谷物干燥期间，利用上述的谷物水分测量方法，获取待测谷物的实际水分数据；
[0029]将所述实际水分数据与预设水分数据进行比较；
[0030]当所述实际水分数据大于预设水分数据时，根据所述实际水分数据与预设水分数据的差值，调整输出至用来烘干待测谷物的烘干设备的工作电源频率，以进行变频调速；
[0031]重复上述步骤，直至所述实际水分数据小于或等于预设水分数据。
[0032]特别是，本发明提供的一种谷物烘干控制方法还包括:
[0033]将待测谷物的前次实际水分数据与本次实际水分数据之差除以本次实际水分数据，得到水分差异比率；
[0034]将所述水分差异比率与预定比率进行比较；
[0035]若所述水分差异比率大于预定比率，则生成告警信息，从而及时提醒用户。
[0036]本发明再一方面提供一种电阻式谷物水分检测系统，其特征在于，包括:
[0037]用于采集待测谷物水分信息和待测谷物所处环境的温度信息的数据采集模块；
[0038]将所述数据采集模块获得的数据进行特征提取、并进行RBF融合计算的数据融合丰吴块；
[0039]将经所述数据融合模块得到的分析结果上传至PLC数据控制中心的通信模块；以及，
[0040]用于连接所述水分传感器和温度传感器、数据采集模块和控制模块的电路。
[0041 ] 其中，所述数据采集模块包括:
[0042]将待测谷物水分信息输出为电压信号的水分传感器；
[0043]用于将待测谷物所处环境的温度信息输出为电压信号的温度传感器；以及
[0044]用于采集所述电压信号并进行A/D转化和整合处理的数据预处理单元。
[0045]特别是，所述数据采集模块还包括:
[0046]将所述数据预处理单元处理后的信号进行干扰和噪音滤除的数据处理单元。
[0047]特别是，所述水分传感装置是具有固定压力的压碎式电极。
[0048]其中，所述温度传感器安装在烘干机内的谷物存储仓中，用于实时检测待测谷物的温度。
[0049]特别是，所述数据采集模块采用单片机和A\D芯片作为前端数据采集系统，进行数据采集，然后通过Can Link通讯将数据送给计算机，最后在Lab VIEW开发平台下，对数据进行各种处理、分析、储存、显示、打印。
[0050]特别是，所述采集控制电路主要有C51单片机、MAX125和接口电路组成。
[0051]尤其是，本发明提供的一种电阻式谷物水分检测系统还包括用于启动水分检测系统的电源。
[0052]特别是，所述电源通过变压器进行降压处理，并经过由四个整流二极管组成的整流电路和一个电容组成的滤波电路处理，得到可供系统使用的直流电；
[0053]其中，所述整流二极管选用SIAB型二极管，所述滤波电容选用25V/47uF的铝电解电容。
[0054]本发明的有益效果体现在以下方面:
[0055]1、本发明采用将测量的电阻信号转化为频率信号，通过测频测周的方法来测量粮食水分，用震荡电路对采集信号进行转换，并通过单片机进行测量，在通过软件优化设计及适当的算法进行线性化，可快速、准确的对各类粮食谷物等试料进行水分测量。
[0056]2、本发明采用桥式放大电路进行温度补偿，采用热敏电阻作为桥路的一臂，并在热敏电阻两端并联有电阻R，改善了热敏电阻的温度线性特性；并通过函数拟合和误差的手动调节，能够将环境温度、粮食紧实度等因素造成的误差限制在小范围内，提高了水分测量的精度，实现了水分测量的高效性和精准度。
【附图说明】
[0057]图1是本发明的谷物水分测量方法的流程图；
[0058]图2是本发明的谷物烘干控制方法的流程图；
[0059]图3是本发明提供的一种电阻式谷物水分检测系统的组成模块示意图。
【具体实施方式】
[0060]下面结合具体实施例和附图来进一步描述本发明。
[0061]如图1所示的本发明的谷物水分测量方法的流程图，包括以下步骤:
[0062]SlOl根据来自用户的水分测量请求，对待测谷物所含水分和待测谷物所在环境温度进行检测；
[0063]S102对所检测到的待测谷物所含的水分数据和待测谷物所在环境的温度数据进行数据融合处理，得到待测谷物的实际水分数据；
[0064]S103将所得到的待测谷物的实际水分数据发送至显示设备，以供用户查看。
[0065]进一步的，所述对待测谷物所含水分和待测谷物所在环境温度进行检测包括:
[0066]利用安装在水分仪的两个用来碾压待测谷物的碾压轮之间的水分传感器，实时采集待测谷物所含的水分数据，其中，水分传感器是具有固定压力的压碎式电极；
[0067]利用安装在烘干设备内的温度传感器，实时采集待测谷物所在环境的温度数据，一方面有利于知道被烘干谷物的环境温度，另一方面，可根据测得谷物温度进行温度补偿的软件设计；
[0068]利用安装在碾压轮上的重力传感器，实时采集谷物落入碾压轮的重量信号，随着谷物粒数的增多，获得谷物的实际粒数。
[0069]特别是，本发明采用桥式放大电路进行温度补偿，以热敏电阻作为桥路的一臂，在热敏电阻的两端并联有电阻，可改善热敏电阻的温度线性特性，并使用调零电阻进行测试温度的调整。
[0070]进一步的，所述对待测谷物所含水分和待测谷物所在环境温度进行融合处理包括:
[0071]如果检测温度高于温度设定值，则会将检测到的水分值与实际温度和设定温度的差的0.101的倍数做差，得到温度补偿后的实际水分值，BP:
[0072]M实际=M初始-0.101* (T实际-T设定)
[0073]其中，是指温度补偿后的实际水分值，Mtofe是指检测到的水分值，是检测温度值，Tijffi是用户设定的温度值。
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