一种氮气气调储粮控制系统的制作方法

1.本发明属于粮食领域，涉及氮气气调储粮技术，具体是一种氮气气调储粮控制系统。


背景技术：

2.储粮害虫不但会对储粮造成危害，还会造成粮情监测装置的集成电路采集器和测温电阻等腐蚀损坏，而传统的杀虫剂会对粮食和环境造成不同程度的危害。国家粮农组织对粮油储藏过程中熏蒸剂等的使用将进一步限制和禁用，并积极倡导以调节粮堆内的气体成分(气调储藏)来改变害虫、霉菌的生存环境，减少粮食自身的有氧呼吸，达到储粮安全、延缓陈化的目的，实现绿色储粮。氮气粮食设备的推广应用完全能够满足人们对绿色食品的追求，并且正形成我国绿色粮食首选新技术。氮气为惰性气体，常温下对金属材料不发生反应，且在一定浓度下能使得害虫窒息而死，环保又健康。可采用制氮设备将氮气输入粮仓中达到粮储的目的，如何对粮仓充氮集中智能化管控是实现智能粮储环境的重要环节。
3.为此，提出一种氮气气调储粮控制系统。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种氮气气调储粮控制系统，该一种氮气气调储粮控制系统解决了对粮仓充氮集中智能化管控的问题。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种氮气气调储粮控制系统，包括数据采集模块、数据处理模块以及智能控制模块；各个模块之间基于数字信号的方式进行信息交互；
6.所述数据采集模块用于采集粮仓内的氮气浓度；
7.并将所述氮气浓度发送至所述智能预警模块和所述数据处理模块；
8.所述数据处理模块用于接收所述氮气浓度，根据所述氮气浓度和浓度检测模型获取浓度标签；其中，所述浓度检测模型基于人工智能模型建立；
9.以及对所述浓度标签进行识别，当粮仓处于非正常状态时，根据所述氮气浓度获取充气时间，并将所述充气时间发送至所述智能控制模块；
10.所述智能控制模块用于接收所述充气时间，根据所述充气时间控制制氮设备的进仓阀门；
11.所述智能预警模块用于对异常氮气浓度进行预警提醒。
12.优选的，所述数据采集模块包括浓度检测仪。
13.优选的，所述数据采集模块采集粮仓内的氮气浓度，具体过程包括：
14.所述数据采集模块设定采集周期，所述采集周期标记为t；其中，t为大于0的实数，单位为秒；
15.所述浓度检测仪每隔ts采集一次粮仓内的氮气浓度；所述氮气浓度标记为yi；其
中，i为采集周期的编号，i的取值为1,2,3
……
n；
16.所述数据采集模块将所述氮气浓度发送至所述智能预警模块和所述数据处理模块。
17.优选的，所述数据处理模块基于氮气浓度获取浓度标签，具体过程包括：
18.从数据处理模块获取浓度检测模型；
19.以数据处理模块接收到氮气浓度的时刻为基准时刻，从氮气浓度中提取基准时刻之前的n个氮气浓度，并整合生成原始数据；其中，n为大于等于10的整数；
20.将原始数据输入至浓度检测模型获取对应的浓度标签。
21.优选的，所述浓度检测模型基于人工智能模型建立，具体过程包括：
22.从数据处理模块获取标准训练数据；
23.通过标准训练数据对人工智能模型进行训练，将训练完成的人工智能模型标记为浓度检测模型；
24.标准训练数据包括若干组输入数据以及对应的浓度标签，且输入数据和原始数据内容属性一致；
25.人工智能模型包括深度卷积神经网络模型和rbf神经网络模型。
26.优选的，所述浓度标签的取值为0或者1，当浓度标签为0时，表示对应粮仓处于正常状态，当浓度标签为1时，表示对应粮仓处于非正常状态。
27.优选的，所述数据处理模块对浓度标签进行识别，当粮仓处于非正常状态时，根据所述氮气浓度获取充气时间，具体过程包括：
28.所述数据处理模块设定目标氮气浓度，所述目标氮气浓度标记为y
标
；
29.根据所述氮气浓度和所述目标氮气浓度获取充气时间，所述充气时间标记为t，单位为秒；
30.所述充气时间的计算公式为：
31.其中，v为粮仓体积，单位为m3；l为制氮设备的氮气流量，单位为m3/s；x为制氮设备出口浓度，单位为mg/m3；
32.将所述充气时间发送至所述智能控制模块。
33.优选的，所述智能控制模块接收所述充气时间，根据所述充气时间控制制氮设备的进仓阀门，具体过程包括：
34.所述智能控制模块接收所述充气时间；
35.所述智能控制模块控制制氮设备，打开进仓阀门；
36.经过ts后，所述智能控制模块控制制氮设备，关闭进仓阀门。
37.优选的，所述智能预警模块对异常氮气浓度进行预警提醒，具体过程包括：
38.所述智能预警模块接收所述氮气浓度；
39.所述智能预警模块设定氮气浓度预警值，所述氮气浓度预警值标记为y
预
；
40.判断氮气浓度是否低于氮气浓度预警值；
41.当yi《y
预
时，将对应的氮气浓度标记为异常氮气浓度；
42.所述智能预警模块生成预警短信，并将所述预警短信发送至管理员的智能终端；其中，所述智能终端包括智能手机和电脑；
43.所述管理员通过智能接收预警短信，立即赶往粮仓查看情况并进行维护处理。
44.优选的，所述数据采集模块与所述数据处理模块通信和/或电气连接；
45.所述数据采集模块与所述智能预警模块通信和/或电气连接；
46.所述数据处理模块与所述智能控制模块通信和/或电气连接。
47.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
48.综上所述，提供一种可对粮储情况进行实时监控及自动化控制，控制效率较高，且可对异常情况进行及时报警的粮仓充氮气调控制系统，是本领域技术人员急需解决的问题。
49.本发明通过数据采集模块采集粮仓内的氮气浓度；并将氮气浓度发送至智能预警模块和数据处理模块；数据处理模块接收氮气浓度，根据氮气浓度和浓度检测模型获取浓度标签；以及对浓度标签进行识别，当粮仓处于非正常状态时，根据氮气浓度获取充气时间，并将充气时间发送至智能控制模块；智能控制模块接收充气时间，根据充气时间控制制氮设备的进仓阀门；智能预警模块对异常氮气浓度进行预警提醒；实现了对粮仓内氮气浓度进行实时监控及自动化控制，控制效率较高，且对粮仓内的异常氮气浓度进行及时报警。
附图说明
50.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
51.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
52.如图1所示，一种氮气气调储粮控制系统，包括数据采集模块、数据处理模块以及智能控制模块；各个模块之间基于数字信号的方式进行信息交互；
53.所述数据采集模块用于采集粮仓内的氮气浓度；
54.并将所述氮气浓度发送至所述智能预警模块和所述数据处理模块；
55.所述数据处理模块用于接收所述氮气浓度，根据所述氮气浓度和浓度检测模型获取浓度标签；其中，所述浓度检测模型基于人工智能模型建立；
56.以及对所述浓度标签进行识别，当粮仓处于非正常状态时，根据所述氮气浓度获取充气时间，并将所述充气时间发送至所述智能控制模块；
57.所述智能控制模块用于接收所述充气时间，根据所述充气时间控制制氮设备的进仓阀门；
58.所述智能预警模块用于对异常氮气浓度进行预警提醒。
59.本实施例中，所述数据采集模块包括浓度检测仪；所述浓度检测仪用于采集粮仓内的氮气浓度。
60.所述数据采集模块采集粮仓内的氮气浓度，具体过程包括：
61.所述数据采集模块设定采集周期，所述采集周期标记为t；其中，t为大于0的实数，单位为秒；
62.所述浓度检测仪每隔ts采集一次粮仓内的氮气浓度；所述氮气浓度标记为yi；其中，i为采集周期的编号，i的取值为1,2,3
……
n；
63.所述数据采集模块将所述氮气浓度发送至所述智能预警模块和所述数据处理模块。
64.所述数据处理模块基于氮气浓度获取浓度标签，具体过程包括：
65.从数据处理模块获取浓度检测模型；
66.以数据处理模块接收到氮气浓度的时刻为基准时刻，从氮气浓度中提取基准时刻之前的n个氮气浓度，并整合生成原始数据；
67.将原始数据输入至浓度检测模型获取对应的浓度标签。
68.本实施例中，n为大于等于10的整数，经过验证，氮气浓度至少10个的时候才能保证获得准确的浓度标签；举例说明：
69.假设氮气浓度每秒采集1次，基准时刻为上午10时0分0秒，提取基准时刻之前15个氮气浓度，即从9时59分46秒采集的数据为第一个氮气浓度，直到基准时刻共15个氮气浓度，将这15个氮气浓度按照采集时间排序，形成原始数据。
70.本实施例中，所述浓度检测模型基于人工智能模型建立，具体过程包括：
71.从数据处理模块获取标准训练数据；
72.通过标准训练数据对人工智能模型进行训练，将训练完成的人工智能模型标记为浓度检测模型。
73.本实施例中，标准训练数据包括若干组输入数据以及对应的浓度标签，且输入数据和原始数据内容属性一致；可以理解的是，输入数据和原始数据均包括选定的n个氮气浓度，只是氮气浓度的数值大小不同。
74.本实施例中，人工智能模型包括深度卷积神经网络模型或者rbf神经网络模型等具有强大非线性拟合能力的模型。
75.本实施例中，所述浓度标签的取值为0或者1，当浓度标签为0时，表示对应粮仓处于正常状态，当浓度标签为1时，表示对应粮仓处于非正常状态；在另外一些优选的方案中，浓度标签还可以用其他标记来区分，如浓度标签的取值为a或者b，当浓度标签为a时，表示对应粮仓处于正常状态，当浓度标签为b时，表示对应粮仓处于非正常状态。
76.所述数据处理模块对浓度标签进行识别，当粮仓处于非正常状态时，根据所述氮气浓度获取充气时间，具体过程包括：
77.所述数据处理模块设定目标氮气浓度，所述目标氮气浓度标记为y
标
；
78.根据所述氮气浓度和所述目标氮气浓度获取充气时间，所述充气时间标记为t，单位为秒；
79.所述充气时间的计算公式为：
80.其中，v为粮仓体积，单位为m3；l为制氮设备的氮气流量，单位为m3/s；x为制氮设备出口浓度，单位为mg/m3；
81.将所述充气时间发送至所述智能控制模块。
82.所述智能控制模块接收所述充气时间，根据所述充气时间控制制氮设备的进仓阀门，具体过程包括：
83.所述智能控制模块接收所述充气时间；
84.所述智能控制模块控制制氮设备，打开进仓阀门；
85.经过ts后，所述智能控制模块控制制氮设备，关闭进仓阀门。
86.所述智能预警模块对异常氮气浓度进行预警提醒，具体过程包括：
87.所述智能预警模块接收所述氮气浓度；
88.所述智能预警模块设定氮气浓度预警值，所述氮气浓度预警值标记为y
预
；需要进一步说明的是，设定氮气浓度预警值的目的在于，粮仓内的氮气浓度超出了自动控制的范围，需要人为处理浓度异常情况；
89.判断氮气浓度是否低于氮气浓度预警值；
90.当yi《y
预
时，将对应的氮气浓度标记为异常氮气浓度；
91.所述智能预警模块生成预警短信，并将所述预警短信发送至管理员的智能终端；
92.所述管理员通过智能接收预警短信，立即赶往粮仓查看情况并进行维护处理。
93.本实施例中，所述智能终端包括智能手机和电脑等智能设备。
94.本实施例中，所述数据采集模块与所述数据处理模块通信和/或电气连接；
95.所述数据采集模块与所述智能预警模块通信和/或电气连接；
96.所述数据处理模块与所述智能控制模块通信和/或电气连接。
97.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
98.本发明的工作原理：
99.数据采集模块设定采集周期，浓度检测仪每隔ts采集一次粮仓内的氮气浓度；数据采集模块将氮气浓度发送至智能预警模块和数据处理模块；
100.从数据处理模块获取浓度检测模型；以数据处理模块接收到氮气浓度的时刻为基准时刻，从氮气浓度中提取基准时刻之前的n个氮气浓度，并整合生成原始数据；将原始数据输入至浓度检测模型获取对应的浓度标签；
101.数据处理模块设定目标氮气浓度，根据氮气浓度和目标氮气浓度获取充气时间，将充气时间发送至智能控制模块；
102.智能控制模块接收充气时间；智能控制模块控制制氮设备，打开进仓阀门；经过ts后，智能控制模块控制制氮设备，关闭进仓阀门；
103.智能预警模块接收氮气浓度；智能预警模块设定氮气浓度预警值，当氮气浓度低于氮气浓度预警值时，将对应的氮气浓度标记为异常氮气浓度；智能预警模块生成预警短信，并将预警短信发送至管理员的智能终端；管理员通过智能接收预警短信，立即赶往粮仓查看情况并进行维护处理。
104.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。