一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法
【专利摘要】一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法，主要包括以下步骤：1.通过粮情监控系统检测不同粮种粮堆的温度，测量或计算不同粮种粮食水分；2.检测大气的温度及相对湿度，计算得到大气绝对湿度；3.根据现行通风标准，利用检测的数据在水势图上绘制相应的湿热粮堆通风窗口；4.根据绘制的通风窗口及大气温度和绝对湿度进行粮仓机械通风作业管理和控制。本发明绘制了适合粮食通风降温、通风降水和通风调质的粮食空气绝对水势图，完善了粮食湿热调控窗口技术和规程，改善了原有技术在低温区域密集容易出现错判的缺点。
【专利说明】一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及粮食仓储安全管理方法和工程技术，特别是一种利用水势图进行粮仓 机械通风作业管理和控制的方法，为粮仓通风作业提供重要依据。
【背景技术】
[0002] 粮食是重要的农产品，是关系到国计民生的重要资源。我国现有大量的粮食储备 库，每个库都有一定数量的不同形式的粮仓，旨在确保粮食的安全。机械通风作业是确保粮 仓内粮食安全的主要技术方法。国外粮食仓储的周期一般在3至6个月时间很短，粮堆的 安全状态一般由人工判定和处理。自1998年以来，我国新建了大量的大型粮食储备库，每 个库内都建有一定数量的不同形式的粮仓，很多粮仓的单仓容量在5千吨以上，储粮周期 很长，如小麦的储藏周期为3年，储藏环境因地域和季节的差异而变化万千。因此，与发达 国家比较，我国对粮仓机械通风作业的技术要求，难度更大。
[0003] 我国粮仓机械通风经历了由经验到模型图表判定、由人工到自动化和智能化的过 程，目前我国粮仓机械通风作业技术居国际领先水平。我国粮仓机械通风作业的技术基础 是由我国学者吴子丹在1987年提出的粮仓机械通风WU模型所奠定的，由此模型确定了粮 堆内部微环境中粮食的绝对湿度或粮食的相对湿度、粮食的水分和粮食温度之间的函数关 系，由此关系可以绘制出粮食平衡绝对湿度曲线图。1991商业部发布了《储粮机械通风技术 规程》。在此规程中应用WU模型和粮食平衡绝对湿度曲线图确定了粮仓机械通风作业的技 术条件，提升我国粮食机械通风作业走向了科学化程度。2013年国家粮食局正在组织行业 力量进行升级国家标准的工作。这个规程存在一定的不足，一是由WU模型绘制的粮食平衡 绝对湿度曲线图的左下区域即低温区的曲线太密集，不便于查询；二是建立的粮仓机械通 风作业技术条件，由对粮食的绝对湿度条件、粮食的温度条件、粮食和空气的露点条件共同 决定，决定是否降温、降水和调质机械通风作业，实际应用中不够直观，不便操作人员掌握。
[0004] 因此，本发明一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法，通过水 势图的应用，解决了是否降温、降水和调质机械通风作业在实际应用中不够直观，不便操作 人员掌握等缺点，提升了我国粮食湿热调控的科学性和实用性。
【发明内容】
[0005] 本发明提出一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法，可解决现 有通风作业中因局部重叠和缺漏造成误判。本发明采用如下技术方案实现：
[0006] 步骤一通过粮情监控系统检测不同粮种粮堆的温度，测量或计算不同粮种粮食水 分；
[0007] 步骤二检测大气的温度及相对湿度，计算得到大气绝对湿度；
[0008] 步骤三根据现行通风标准，利用检测的数据在水势图上绘制相应的湿热粮堆通风 窗口；
[0009] 步骤四根据绘制的通风窗口及大气温度和绝对湿度进行粮仓机械通风作业管理 和控制。
[0010] 更进一步，步骤三所述水势图的绘制方法如下：
[0011] 1)确定谷物空气绝对水势图对应的横、纵坐标；其中，横坐标为温度，纵坐标为绝 对水势；
[0012] 2)绘制粮食解吸、吸附绝对水势线；
[0013] a.选择谷物的不同水分含量，单位：％，温度度范围，单位：°C ;
[0014] b.利用数学模型计算粮食平衡相对湿度ER&及绝对湿度EA& ;
[0015] C.根据平衡状态下粮仓内部的粮食温度Tg与空气温度Ta等同以及绝对湿度 EAH,，由公式Eg = RTa In (EAH,)计算出粮食解吸、吸附的绝对水势；其中，Eg是粮食的水势， R 是气体常数 R = 〇· 461J · πιοΓ1 · Γ1 ;
[0016] d.根据计算得到粮食解吸、吸附的绝对水势值，绘制横坐标为温度，纵坐标为绝对 水势的不同水分含量的粮食解吸、吸附的绝对水势线。
[0017] 3)绘制空气绝对水势线。
[0018] a.选取空气的绝对湿度值，单位：PS. mmHg ;温度范围值，单位：°C ;
[0019] b.根据空气的温度Tα和绝对湿度EAHa，由Eα = RTα In (EAHa)计算空气的绝对水 势；其中，Ea表示空气的绝对水势，R是气体常数R = 0. 461J*mol-l ·Κ-1 ;
[0020] C.根据计算得到的空气绝对水势值Ea，绘制横坐标为温度，纵坐标为绝对水势的 不同绝对湿度的空气绝对水势线；
[0021] 4)绘制空气饱和绝对湿度线；
[0022] a.选取温度范围，单位：°C。
[0023] b.由式
【权利要求】
1. 一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法，其特征在于，包括以下 步骤： 步骤一通过粮情监控系统检测不同粮种粮堆的温度，测量或计算不同粮种粮食水 分； 步骤二检测大气的温度及相对湿度，计算得到大气绝对湿度； 步骤三根据现行通风标准，利用检测的数据在水势图上绘制相应的湿热粮堆通风窗Π； 步骤四根据绘制的通风窗口及大气温度和绝对湿度进行粮仓机械通风作业管理和控 制。如权利要求1所述一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法，其特征 于，步骤三所述水势图的绘制方法如下： 1) 确定谷物空气绝对水势图对应的横、纵坐标；其中，横坐标为温度，纵坐标为绝对水 势； 2) 绘制粮食解吸、吸附绝对水势线； a. 选择谷物的不同水分含量，单位：％，温度度范围，单位：°C; b. 利用数学模型计算粮食平衡相对湿度ERHr及绝对湿度EA& ; c. 根据平衡状态下粮仓内部的粮食温度Tg与空气温度Ta等同以及绝对湿度EAHr，由 公式Eg =RTaIn(EAH)计算出粮食解吸、吸附的绝对水势；其中，Eg是粮食的水势，R是气 体常数R= 〇· 461J·πιοΓ1 ·Γ1 ; d. 根据计算得到粮食解吸、吸附的绝对水势值，绘制横坐标为温度，纵坐标为绝对水势 的不同水分含量的粮食解吸、吸附的绝对水势线； 3) 绘制空气绝对水势线； a. 选取空气的绝对湿度值，单位：PS.mmHg;温度范围值，单位：°C; b. 根据空气的温度Ta和绝对湿度EAHa，由Ea =RTaIn(EAHa)计算空气的绝对水势； 其中，Ea表示空气的绝对水势，R是气体常数R= 0. 461J·πιοΓ1 ·Γ1 ; c. 根据计算得到的空气绝对水势值Ea，绘制横坐标为温度，纵坐标为绝对水势的不同 绝对湿度的空气绝对水势线； 4) 绘制空气饱和绝对湿度线； a. 选取温度范围，单位：°C; 474^4^ S7.12xln(RHir )+0.9S45x(1737.1- )-273 b. 由式1A" -^^^-且RHa = 100%时，计算出不同温度对应 EAHa=IOOxe^t-1 的空气的饱和绝对湿度值；其中，EAHa大气的绝对湿度，RHa :大气相对湿度，Ta:温度； c. 根据空气饱和绝对湿度值及温度计算不同温度下的空气饱和绝对水势，绘制空气饱 和绝对湿度线。 如权利要求2所述的一种利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法，其特 征于，数学模型为WU模型，
分别计算粮 食平衡相对湿度及绝对湿度。
【文档编号】G05B19/418GK104238488SQ201410265033
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】吴子丹, 吴文福, 陈思羽, 刘哲, 吴玉柱, 陈龙, 秦骁, 李兴军, 张忠杰, 张亚秋, 韩峰, 徐岩 申请人:吉林大学, 长春吉大科学仪器设备有限公司