一种计算机控制管理的进口粮食加工副产品中检疫性有害生物蒸热灭活处理系统的制作方法

文档序号:15997496发布日期:2018-11-20 19:01阅读:479来源:国知局
本发明属于植物保护检疫处理领域,涉及一种对进口粮食加工副产品中有害生物灭活装置的计算机控制管理的系统,适用于粮食、饲料中的检疫性有害生物的灭活。技术背景我国是人口大国,也是粮食进口大国,每年进口粮食超亿吨。进口粮食主要有麦类、大豆、高粱、玉米和油菜籽等。以进境油菜籽为例说明蒸热处理进境粮食加工副产机械化流水线式自动化生产的重要意义。油菜是我国的主要油料作物,也是世界上的重要经济作物,它在我国农业中起着举足轻重的作用。我国是世界最大的油菜生产国家,种植面积超过700万公顷,年产量超过1000万吨。但由于我国庞大的人口基数及其对油脂及油料加工产品的需求,国产油菜籽仍然不能满足需要。特别是2001年我国加入WTO后,油菜籽进口表现出在波动中增长的趋势,到2015年进口量达到508万吨,连续第2年刷新历史最高纪录。2016年进口油菜籽数量为446万吨,2017年356万吨,基本稳定在400万吨左右。近年来,由于受世界粮食生产和消费变化的影响,进口国别和地区在逐步扩大,如新增加了蒙古、地中海地区的一些国家。目前进口油菜籽来源地区几乎在亚洲、美洲和大洋洲的世界主要地区都有分布,而这些地区气候和生态多样,几乎包括热带、温带和寒带等所有地理气候带。近年来由于世界农业自然灾害频发、我国耕地面积的逐步减少、我国农业走出去战略的实施、油料和粮食进口数量的扩大以及来源国别和地区范围扩大的现实,造成了疫情复杂,有害生物种类多样,对我国农业生产安全构成巨大风险,也给口岸检疫带来巨大压力。其他粮食量也非常巨大,2017年进口大豆9553万吨、玉米283万吨、高粱506万吨、大麦886万吨。我国进境粮食来源地,遍布各大洲,涵盖热带温带等各生态气候带,携带的疫情复杂种类多样。我国口岸检验检疫机构2017年截获的有害生物5956种105.345万次,其中检疫性有害生物379种10.499万次。其中约1/4来自进口粮食。将截获的有害生物进行灭活,降低其传入我国、危害农林业生产及生态安全意义重大。这也是开展本项研究的出发点。郭成亮等(2009)公开的专利号为ZL200910074184.5(这项已公开发明的第一发明人和本发明的第一发明人为同一人),发明名称为″进口粮谷加工副产品中检疫性有害生物的湿热灭活方法和装置″,通过进口粮食加工副产品中检疫性有害生物的湿热灭活装置,将进口粮食加工的副产品经加温加湿和保温保湿,使物料经一定的温度、湿度和时间处理灭活有害生物;同时本发明人郭成亮等完成的行业标准″SN/T4716-2016进境粮食加工副产品湿热处理方法″也为进口粮食携带的主要检疫性有害生物蒸热灭活公布了温湿度、时间参数,能够实现将携带的检疫性有害生物灭活目的。经处理的副产品可用作饲料实现废物再利用。但该方法和装置还是以人工操作方式进行处理,其对有害生物湿热灭活过程中数据通过人工记录进行管理,工艺操作复杂,导致进境粮食加工副产品湿热处理方法的效率和管理水平低下。湿热处理包括采用热水加温加湿的热水处理和采用蒸汽加温加湿的蒸热处理,已公布ZL200910074184.5发明尽管名称中使用的是″湿热处理″,因其实际是使用蒸汽进行的热处理,也就是湿热处理中的蒸热处理。本发明名称中使用的是″蒸热处理″,因此,已公布ZL200910074184.5发明名称中的″湿热处理″和本发明名称中的″蒸热处理″二者在这俩项发明中实质上没有区别,均为蒸热处理。技术实现要素:鉴于上述现状,本发明的目的是提供一种计算机控制管理的进口粮食加工副产品中检疫性有害生物蒸热灭活处理系统,实现对上述装置的自动作业;是专利号ZL200910074184.5发明的延伸配套专用发明,属唯一和首次。本发明的发明人通过深入研究和实验,通过对原有进口粮食加工副产品的进料、粉碎、加温加湿、保温保湿、或继续制粒干燥及检疫监管实现自动控制管理,在此基础上完成了本发明。将携带有检疫性有害生物的进口粮食加工副产品处理为安全的饲料原料或颗粒饲料的过程进行计算机管理。为了实现上述发明的目的,本发明的技术方案如下:一种计算机控制管理的进口粮食加工副产品中检疫性有害生物蒸热灭活处理系统包括如下步骤:(1)计算机端的装置管理软件向控制器PLC发出处理请求,以获取物料处理装置端的相关处理参数,包括作业的热源开关、进料开关、粉碎机启动开关、物料输送绞龙开关及温湿度和料位等各类控制传感器数据;(2)计算机发出启动作业指令;(3)处理装置运行达到处理控制指标参数并将参数反馈控制器进行处理作业;(4)计算机实时记录处理的相关温湿度和绞龙转速数据并发送至互联网WEB端(即用户端,包括监管端);(5)物料不足或没有时,控制器发出装置停止处理作业指令停止作业;(6)监管端实时或非实时查看处理时的温湿度及绞龙转速等参数进行监管;(7)灭活处理计算机自动管理,监管人员互联网实时监控,实现加工厂生产人员、处理设备和检疫监管人员的三方交互交流协调。上述中,计算机通过PLC控制器,采集处理装置上的传感器等仪表、阀门变频器等的电信号,控制处理设备在设定的参数下运行,实现处理装置灭活处理自动控制,运行参数自动记录。上述中,将处理装置及组成部分联动、单动运行及处理参数显示在流程控制界面上,该处理装置组成及显示的界面包括粉碎机、喂料螺旋绞龙、蒸汽压力控制阀、加温加湿罐、保温保湿罐、疏通装置、料位传感器和、温湿度传感器、绞龙转速控制及传感器仪表和阀门变频器、出料螺旋绞龙以及附属制粒干燥装置和装置各部分运行状态;处理参数包括处理的温湿度、绞龙转速及传感器仪表和阀门等变频器频率、及其运行指令,料位高停前两级给料开关阀门关、料位低时三级给料启动报警、出料温度低于设定温度时报警全部停机、二级给料前段温度高低调节供气阀门、电脑上存储记录数据、记录为频率+物料持续时间。上述中,灭活控制管理系统,除所述的处理装置机械部分外,还包括:仪表和阀门变频器(包括绞龙转速控制装置、料位传感器、温湿度传感器和蒸汽压力传感器等的变频器)、PLC控制器、服务器、处理系统软件程序、用户方、系统管理员及相互联系的电缆和互联网网络;处理系统软件程序:控制和管理处理系统各部分,使进口粮食加工副产品中检疫性有害生物蒸热灭活处理系统自动运行,实现有害生物各灭活控制参数并可自动记录和远程实时和非实时互联网监管;PLC控制器:采集处理装置上传感器等仪表、阀门变频器等的电信号,控制处理设备在设定的参数下运行,实现处理装置运行自动控制;变频器:将设备各组成部分运行状态及参数转化为电信号,实现设备机械运行状态和电信号数据的相互转换,便于PLC控制器采集信号和反馈控制设备各部分;服务器:当软件登录后,实时记录从PLC串口获取的灭活处理等的相关信息并将其存储在服务器;用户方:包括加工厂生产人员、处理设备和检疫监管人员,用户方可以通过登录软件,向服务器发送HTTP请求,获取存在服务器的相关信息,显示在界面上,本系统包含用户权限功能,根据用户权限不同,界面显示将不同;系统管理员:包含各用户功能和系统账号的管理,系统管理员可以修改各用户的权限和对用户的功能做出修改;检疫监管部门具有系统管理员权限,可查询、修改加工单位的灭活设备参数设置及查看处理情况相关记录;加工企业仅能在系统设置的范围内查看设备处理记录,无法删除和修改本加工企业的相关处理信息;处理设备上的灭活控制系统将采集到的数据上传到数据库系统,并经过监管系统控制程序转换为XML格式数据进行保存,储存在服务器中以备数据库调用,监管控制系统程序通过XML解析读取文件内容,保证系统可以查询和修改这些内容,以备加工企业和检疫监管人员访问。上述中,数据库关系模型包括:加工单位、灭活设备、电话机、电话机使用、产品、监管部门、账号。其中所指:加工单位包括:单位ID、名称、灭活设备ID、联系人、电话机ID;灭活设备包括:灭活设备ID、湿度、温度、料位、设备工作频率、故障、记录时间、启停情况、设备类型、蒸汽阀压力;电话机包括:电话机ID、电话簿、拨打日期;电话机使用包括:监管部门ID、加工单位ID、电话簿里的IP和端口地址;产品包括:产品编号、产品名;监管部门包括:部门ID、部门名称、电话机ID、联系人、创建时间;账号包括:账号ID、使用者ID、使用权限、用户名、密码、创建日期。上述中,本系统包括语音系统,提供网络语音功能,实现各用户之间的实时交流沟通;语音系统通过语音采集、语音编码、HTTP协议通道、语音解码和语音播放的步骤来实现用户的网络语音沟通。其中电话机设计:通过HTTP请求向服务器请求数据,实现多线程,多用户的相互交流,A用户先向服务器申请访问B用户并保存数据信息,服务器查找B用户地址后将数据信息发送给B用户。实现双方的数据沟通,同时提供多用户的沟通交流方式。进一步地,电话机包含客户端程序和服务器程序,电话机以JSON格式作为信息交流格式进行数据传输。进一步地,服务器监听:处于等待连接的状态,实时监控网络状态;客户端请求:由客户端提出连接请求以及要连接的目标。指出服务器端的地址和端口号,然后就向服务器端提出连接请求;连接确认:当接收到客户端的连接请求,它就响应客户端的请求,建立一个新的线程,返回连接请求发给客户端,一旦客户端确认了此连接,连接就建立好了。而服务器端继续处于监听状态,继续接收其他客户端的连接请求;读写程序:系统将在新的线程中,完成服务器对于客户端发送来的数据的读写。同时,客户端也将等待接收或继续发送新的数据;结束对话:关闭线程和连接。本发明的有益效果是:因采用了计算机控制管理进口粮食加工副产品中检疫性有害生物蒸热灭活装置进行处理作业,克服了操作复杂的工序,实现处理装置的自动作业。附图说明图1为本发明的处理系统示意图;图2为系统处理装置示意图;图3为系统的PLC控制的处理装置流程控制界面框图;图4为系统结构框图;图5为系统中数据库E-R图;图6为系统中电话机程序时序图;图7为系统中计算机用户端登录界面;图8为系统中计算机监管客户端界面。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本系统的基本原理是采集蒸热处理的温度、湿度、时间、处理热源蒸汽压力等参数通过传感器电信号,以及控制流水线式生产稳定运行的物料流量的料位传感器和绞龙转速频率传感器电信号,在精确自动控制灭活参数(温湿度和时间)和生产能力的同时,实现各参数和产量的自动记录且记录不可修改,并通过互联网实现远程实时和非实时监控。图1给出了一种计算机控制管理的处理系统示意图。该系统除所述的处理装置机械部分外,还包括仪表和阀门变频器(包括绞龙转速控制装置、料位传感器、温湿度传感器和蒸汽压力传感器等的变频器)、PLC控制器、服务器、处理系统软件程序、用户方、系统管理员及相互联系的电缆和互联网网络。该系统中的处理设备、控制器和计算机由电缆连接,监管人员(如用户A或用户B)与管理计算机通过互联网链接,计算机通过连接的PLC控制器,采集处理装置上传感器等仪表、阀门变频器等的电信号,控制处理设备在设定的参数下运行,实现处理装置灭活处理自动控制,监管人员互联网实时监管,加工厂生产人员、处理设备和检疫监管人员三方可交互交流协调。图2给出了上述计算机管理控制的检疫性有害生物处理装置示意简图。该处理装置包括:粉碎机1、进料斗2、螺旋推进式喂料绞龙3、加温加湿罐进料口4、加温加湿罐(桨叶式混合调质器)5、蒸汽导入管6、蒸汽控制阀7、混合调质器桨叶8、混合调质器驱动轴9、送料闭气阀10、保温保湿罐11、安全排气管12、料位探头13、温湿度探头14、绝热外壳15、旋转防拱混合锥16、防拱锥刮板17、电机18、保温保湿罐出料口19、螺旋推进式出料绞龙20、出料绞龙口21、制粒干燥装置22。上述中的处理装置已被公开,故省略对该机构的具体表述。图3给出了计算机管理的PLC控制的处理装置流程控制界面框图。其中左侧为处理装置框图界面,右侧为处理参数显示和设置界面、联动或单动运行界面。处理装置由粉碎机、喂料螺旋绞龙、蒸汽压力控制阀、加温加湿罐、保温保湿罐、疏通装置和出料螺旋绞龙以及附属制粒干燥装置等组成。1.料位高停前两级给料开关阀门关;2.料位低时三级给料启动报警,出料温度低于设定温度时报警全部停机;3.二级给料前段温度高低调节供气阀门;4.电脑上存储记录数据;5.记录为频率+物料持续时间。上述处理装置已公开,故省略具体表述。图4给出了灭活控制管理系统结构框图。包括服务器(XML数据保存文件、数据库、监管系统程序、话机程序、语言译码),通过服务器分别与灭活控制系统、加工企业客户端(包括访问、话机)、检疫监管客户端(包括访问、话机)之间连接。图5给出了系统中数据库E-R图。通过对于E-R图的分析,可以得到以下关系模型:1.加工单位(单位ID,名称,灭活设备ID,联系人,电话机ID)。2.灭活设备(灭活设备ID,湿度,温度,料位,设备工作频率,故障,记录时间,启停情况,设备类型,蒸汽阀压力)。3.电话机(电话机ID,电话簿,拨打日期)。4.电话机使用(监管部门ID,加工单位ID,电话簿里的IP和端口地址)。5.产品(产品编号,产品名)。6.监管部门(部门ID,部门名称,电话机ID,联系人,创建时间)。7.账号(账号ID,使用者ID,使用权限,用户名,密码,创建日期)。图6给出了电话机程序时序图。包括电话机设计,通过HTTP请求向服务器请求数据,实现多线程,也就是多用户的相互交流,A用户先向服务器申请访问B用户并保存数据信息,服务器查找B用户地址后将数据信息发送给B用户。实现双方的数据沟通,同时提供多用户的沟通交流方式。因此,电话机主要包含客户端程序和服务器程序。电话机以JSON格式作为信息交流格式进行数据传输。说明:(1)服务器监听:处于等待连接的状态,实时监控网络状态。(2)客户端请求:由客户端提出连接请求以及要连接的目标。指出服务器端的地址和端口号,然后就向服务器端提出连接请求。(3)连接确认:当接收到客户端的连接请求,它就响应客户端的请求,建立一个新的线程,返回连接请求发给客户端,一旦客户端确认了此连接,连接就建立好了。而服务器端继续处于监听状态,继续接收其他客户端的连接请求。(4)读写程序:系统将在新的线程中,完成服务器对于客户端发送来的数据的读写。同时,客户端也将等待接收或继续发送新的数据。(5)结束对话:关闭线程和连接。图7给出了计算机用户端登录界面。打开计算机进入登录界面,之后进入操作控制系统。图8给出了计算机检疫监管端界面。本系统按如下程序实施:(一)系统设计一种计算机控制管理的进口粮食加工副产品中检疫性有害生物蒸热灭活处理系统(见图4),具体说明如下。服务器:当软件登录后,实时记录从PLC串口获取的灭活处理等的相关信息并将其存储在服务器。服务器可加工企业自备或租用云服务器,通过服务器保存运行程序和相应的存储数据。用户方:包括加工厂生产人员、处理设备和检疫监管人员。用户方可以通过登录软件,向服务器发送HTTP请求,获取存在服务器的相关信息,显示在界面上。本系统包含用户权限功能,根据用户权限不同,界面显示将不同。系统管理员:包含各用户功能和系统账号的管理,系统管理员将可以修改各用户的权限和对用户的功能做出修改。处理设备上的灭活控制系统将采集到的数据上传到数据库系统,并经过监管系统控制程序转换为XML格式数据进行保存,储存在服务器中以备数据库调用。监管控制系统程序通过XML解析读取文件内容,从而保证系统可以查询和修改这些内容,以备加工企业和检疫监管人员访问,具体说明详见图5E-R。本系统设置语音系统,提供网络语音功能,实现各用户之间的实时交流沟通。语音系统通过语音采集、语音编码、HTTP协议通道、语音解码和语音播放的步骤来实现用户的网络语音沟通,详见图6。本系统实施的管理控制具有如下功能:加工单位通过灭活控制管理系统,管理产品处理,并且系统可以自动上传到服务器中去,每个单位单独对应一个灭活设备,各个单位的设备并不相互干扰,单独记录;同时,拥有产品表,记录各单位的副产品处理情况,服务器自动记录灭活设备运行参数信息且记录不可修改,其中处理时间以秒为记录单位,以提供给监管部门查阅。监管部门在账号系统中加入了使用权限记录,在注册账号时配置使用权限,使不同用户具有不同的功能,以保护各单位和监管部门的相关信息。监管部门通过登录系统登录监管账号,账号密码经MD5算法加密。监管部门可通过服务器查询、修改加工单位的灭活设备参数设置及查看处理情况相关记录。通过可访问权限的设置,控制加工单位上传数据时间和上传信息数量。设置温湿度、有无处理物料和计算的处理时间警戒线,保证了系统处理在设定的温湿度和时间范围内进行,否则,将实时报警,提醒监管部门。加工企业仅能在系统设置的范围内查看自己的设备处理记录,无法删除和修改本加工企业的相关处理信息。系统登录界面见图7为本发明实施例中计算机登录界面和图8为本发明实施例中计算机监管客户端界面。电话机具有电话簿功能,同样,监管部门拥有多个加工单位的网络拨打权限,可以通过电话簿,拨打多个加工单位的网络电话。但,加工单位只能看见监管部门一个电话,看不到其他加工单位的电话。账号模块由系统管理员分配账号,通过账号和密码登录系统,各用户可以通过密码修改功能,随时修改密码。各用户功能按如下条件设计:1.加工厂生产人员加工厂可以看到包含数字接口和模拟接口的系统运作信息的系统运作界面和可供加工厂人员控制的控制界面(详见下表)。系统数字接口运作情况显示界面系统模拟接口运作情况显示界面系统数字接口控制界面系统模拟接口控制界面2.处理设备和检疫监管人员:设置监管端口,处理设备单位和检疫部门可现场或网上远程实时和非实时监管灭活指标及设备运行参数,且提供监管部门和加工企业的网上沟通途径,监管界面详见下表。系统检疫监管界面3.系统管理员检疫监管人员为本系统的系统管理员,系统管理员界面见下表。系统管理员界面使用对象系统界面功能包含系统管理员系统权限录入修改同上账户管理查询修改(二)控制系统调试设备安装完毕正式投入使用前需进行如下调试:1.生产各参数:温度、湿度、时间、绞龙频率、高低料位反馈和控制分别测试。2.各参数协调控制测试。3.生产能力控制测试。4.生产参数自动记录效果测试。5.各项参数控制稳定,设备连续工作120h稳定性测试。控制系统调试达到如下目的:1.灭活参数控制蒸汽压力、流量自动控制,实现所需温度和湿度自动控制。2.稳定生产控制进料绞龙转速、出料绞龙转速、高料位、低料位等生产参数自动控制,实现蒸热处理时间和产量的控制。3.灭活处理的温湿度、时间指标以及设备运行的蒸汽压力、流量、进出料绞龙转速、高低料位参数实时记录,且记录不可更改。4.设置监管端口,检疫部门可网上远程实时和非实时监管灭活指标及设备运行参数。5.为有效降低进境粮食携带的检疫性有害生物在我国传入扩散风险,保护我国农业生产及生态安全提供技术条件。(三)生产操作步骤本控制系统分为联动和单动操作模式。1.无论单动还是联动状态下,首先要设定相关温湿度、电机频率等。2.当单选开关处在单动状态下,粉碎机、加温加湿罐、热源蒸汽压力阀、喂料螺旋、疏通装置的运行与否需要点击其启动停止按钮(单动也方便设备调试和检修)。3.当单选开关处在联动状态下,点击系统启动按钮,系统会按照逆物料流方向延时启动,防止物料堵塞。启动流程为:出料螺旋-疏通装置-加温加湿罐-喂料螺旋-粉碎机。待系统全部启动完成后,物料才可以进入粉碎机,防止物料堵塞或损坏设备;当完成当前工作后,点击系统停止按钮,系统清扫并延时停车。4.当加温加湿罐的当前温湿度小于设定温湿度和设定的时间时,出料螺旋停止。5.数据记录。系统可自动记录温度、湿度、处理时间、蒸汽压力及绞龙频率。系统按照时间间隔记录相关数据,时间间隔可调,最小到秒,数据不可更改。如需要查看历史数据时,点击数据查询按钮,弹出查询对话框,输入需要查询的时间段即可查看相关的历史数据。数据显示为数值或曲线图。数据将以XML文件保存,需要的时候,按照XML读取协议进行读取数据信息,显示在列表或曲线图中,根据处理货物的类别特性,可计算及显示货物处理能力和处理量。6.当加温加湿罐内物料到达上料位时,粉碎机、喂料螺旋、加温加湿罐停止供料,防止堵料或损坏设备。7.蒸汽压力调节阀由加温加湿出料口温湿度来自动调节。8.在联动状态下,当设备出现故障报警后,系统整体停车。检查排除故障后,点击故障复位按钮,系统故障解除,再重新点击系统启动按钮,系统正常运行。9.本系统的实时数据和历史数据可以通过web发布功能发布到互联网,有权限的用户可以通过互联网来查看设备运行的数据。(四)使用技巧要求系统满足且不限于如下功能:1.灭活处理(参数)自动控制2.温湿度和时间报警。3.蒸汽压力报警。4.温湿度和时间参数自动连续记录,记录间隔最小秒级,设备运行异常自动记录,记录数据将以XML格式保存在服务器中,数据库中将保留文件地址以备调用。5.软件设两级密码,一级为管理员(检疫部门)密码,二级为检修调试(生产企业)密码。6.设备自动控制的各参数和温湿度时间记录数据可通过互联网浏览,实现生产要素互联网实时监控,实现下脚料处理远程电子监管。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。本系统可实现进境粮食加工副产品蒸热处理自动控制管理和远程监管,可实现流水线式生产处理,同时也实现了废物资源的再利用。这在国内外属首创。当前第1页1 2 3 
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