局部微风循环控制外围粮温的绿色储粮控温系统及方法与流程

本发明涉及高大平房仓粮堆外围温度调控，特别是利用空调同时精准控制表层粮温和四周粮温的系统和方法。

背景技术：

1、常规储粮的高大平房仓，在经历气温上升季节和高温季节后，粮堆表层平均粮温接近26～28℃、最高粮温接近29.5～32.5℃，内部平均粮温约13～15℃，“冷心热皮”现象非常典型。粮温长时间超过17℃的部位，易发生虫害、继而化学药剂熏蒸导致粮食含卫生残留；易滋生微生物导致粮食发热霉变，进一步产生黄曲霉毒素、呕吐毒素和赤霉烯酮毒素等，严重降低粮食品质；粮温长时间超过20℃的部位，稻谷或玉米等粮食脂肪酸值快速升高，严重降低粮食食用品质。随着社会发展，绿色储粮逐渐成为目前粮食储备的新要求，实现绿色储粮关键技术之一就是调控粮堆温度在一定范围内。

2、目前，在粮仓仓间配置安装制冷量与数量适宜的粮仓专用空调，其用途只在于控制表层粮面，于粮堆四周温度的控制无能为力。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供同时精准控制表层粮温和四周粮温的系统，通过在仓外安装一体式粮仓专用空调、在仓间安装万向喷口和回风口、在内仓墙安装四周局部微风循环管网，同时精准控制表层平均粮温和四周平均粮温不超过17℃，在储藏期内实现：抑制储粮害虫生长发育免化学药剂熏蒸；抑制微生物降低霉菌毒素；控制粮食脂肪酸值增长速度。

2、为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

3、局部微风循环控制外围粮温的绿色储粮控温系统，其特征在于，包括：控制仓温和粮堆表层粮温的气流回路a、控制粮堆四周粮温的气流回路b和测控终端；

4、所述气流回路a包括空调、仓外送风主管、仓外回风主管和万向喷口，所述仓外送风主管穿过仓墙与送风支管连接；仓外回风主管穿过仓墙与设置在仓内的空调回风口连接；所述第一电动阀安装在送风支管上，所述送风支管上设有若干万向喷口；

5、所述气流回路a中气流沿空调→仓外送风主管→送风支管→万向喷口→仓间→空调回风口→回风主管→空调的路径循环；

6、所述气流回路b包括仓外送风主管、仓外回风主管、送风立管；所述仓外送风主管穿过仓墙与送风立管连接；所述送风立管上设有第二电动阀和内环流风机，送风立管的其中一端与仓外送风主管的仓内出口连接，另一端与水平分风支管连接；

7、所述气流回路b中气流沿空调→送风主管→送风立管→水平分风支管→仓间→空调回风口→回风主管→空调的路径循环；

8、所述第一电动阀和第二电动阀上均设有开到位传感器和关到位传感器，用于判断第一电动阀和第二电动阀的开闭状态，所述空调、内环流风机、第一电动阀、第二电动、阀开到位传感器和关到位传感器分别与测控终端连接，由测控终端集成控制；

9、单个所述空调对应控制的气流回路a和气流回路b为一个独立的温度控制区。

10、进一步的，所述第一电动阀和第二电动阀分别用于控制气流回路a和气流回路b的开闭状态；

11、表层粮温达到目标温度而粮堆四周粮温未达标时，关闭气流回路a而开启气流回路b，让空调产生的冷气为粮堆四周降温；

12、表层粮温未达到目标温度而粮堆四周粮温已达标时，开启气流回路a而关闭气流回路b，让空调产生的冷气为粮堆表层降温。

13、进一步的，所述气流回路b中内环流风机，风压必须大于气流循环路径的系统阻力；所述系统阻力为气流流过送风立管、水平分风支管的阻力、以及气流穿透粮层的阻力之和。

14、进一步的，所述测控终端上还集成有外围测温电缆，所述外围测温电缆，是在按国家标准布置测温电缆的基础上，在仓内距仓墙10cm的位置增加的用于监测粮堆四周粮温的测温电缆。

15、局部微风循环控制外围粮温的绿色储粮控温方法，其特征在于，包含如下步骤：

16、阶段a：为准备阶段，切断廒间内与粮仓外的气流外循环，按单台粮仓专用空调冷风覆盖的四周区域为一个独立的温度控制区的原则，将廒间物理分割为多个区域，针对每个温度控制区建立气流回路a和气流回路b；

17、阶段b：通过硬件设备采集各区域粮情数据和空调运行状态，判断是否满足设备启动条件；

18、阶段c：执行空调启动管控与运行参数设置的指令；

19、阶段d：以多线程并行的方式分廒间、分区域运行设备，以时间管控、事件管控的方式调控区域内的降温作业过程。

20、进一步的，所述阶段a具体还包括如步骤：

21、a01：建立廒间与粮仓专用空调的对应关系；

22、a02：关闭原粮仓内外通风设施；

23、a03：对于任一台粮仓专用空调，建立冷气气流回路a的设备一一对应关系、建立冷气气流回路b的设备一一对应关系。

24、进一步的，所述阶段b具体还包括如下步骤：

25、b01：t＝0开始计时；

26、b02：获取并记录数据，包括但不限于：实时粮情数据、空调运行状态、空调回风温度、空调送风温度；

27、执行空调运行环境分析子流程b03：分析空调运行环境，判断当前处于相对高温环境还是相对低温环境；

28、b04：相对低温环境，“降低仓温启动条件2”和“四周内环流任务启动条件”，任一条件满足，即进入阶段c，不满足则执行b06；在相对低温环境，以降低四周粮温为主、降温仓温为辅；

29、b05：相对高温环境，满足“降低仓温启动条件1”，即进入阶段c，不满足则执行b06；在相对高温环境，以降低仓温为主、降温四周粮温为辅；

30、b06：不满足空调启动条件，则等候条件满足，每间隔2t2获取并记录数据，循环阶段b02～b05。

31、进一步的，所述阶段c具体还包括如下步骤：

32、执行嵌入容错机制和保护机制的空调启动逻辑管控子流程c01；

33、执行空调参数设置子流程c02，根据相对高温环境或相对低温环境设置空调运行参数，具体为：在低温时段设置较低的回风温度，增加空调运行时间；高温时段设置较高的回风温度，缩短空调运行时间；在保证总体目标温度的情况下，缩短了空调在高能耗状态运行的时间，节约了空调能耗；

34、c03：发动启动空调指令；

35、c04：空调在plc程序的控制下启动压缩机、蒸发器、冷凝器等部件进入工作状态；

36、c05：空调启动后，t＝0开始计时，进入时间管控，根据设定的时间参数选择执行子流程dt1、dt2、d6t2或dt3。

37、进一步的，所述阶段d包括dt1、dt2、d6t2、dt3共4个子流程；

38、所述阶段d中进行时间管控涉及的时间参数设置具体为：

39、t1:空调故障诊断间隔时间，参考值1min；

40、t2:粮情检获间隔时间，参考值5min；

41、t3:空调连续运行最长时限，参考值360min；

42、t4:空调正常运行暂停时长，参考值15min；

43、t5:空调低效运行暂停时长，参考值150min；

44、所述时间管控具体为：t＝t3时执行dt3，t＝n*6t2时执行d6t2，t＝n*t2时执行dt2，t＝n*t1时执行dt1，使系统在不同的时间段执行不同的流程，每个流程负责执行不同的事件管控，实现阶段d：以多线程并行的方式分廒间、分区域运行设备，以时间管控、事件管控的方式调控区域内的降温作业过程。

45、进一步的，所述子流程dt1，事件管控核心为：空调待机管控、风机启动管控、风机停机管控，还涉及时间管控、故障管控、停机空调管控和空调停机后管控；所涉及的分析和决策包括：

46、d02：以空调实时运行参数判定空调是否正常运行；

47、c06：根据实时回风温度与回风目标温度决策是否强制停机空调；

48、d04：依据空调送风温度、区域四周粮温、内环流风机开机温差决策是否启动内环流风机降低四周粮温和是否停机内环流风机；

49、c11：依据气流回路a的状态决策风机停机管控、停机空调管控的逻辑顺序；

50、所述子流程dt2，事件管控核心为：降低仓温暂停条件判定判定、降低四周粮温暂停条件判定、气流回路a开关切换管控、空调参数重置，还涉及时间管控、空调待机管控、故障管控、停机空调管控、风机启动管控、风机停机管控和空调停机后管控；所涉及的分析和决策还包括：空调运行环境分析、暂停降低仓温决策、气流回路a开关切换决策、暂停降低区域四周粮温决策；

51、所述子流程d6t2，事件管控核心为：空调低效运行管控，还涉及时间管控、空调待机管控、故障管控、停机空调管控、风机停机管控和空调停机后管控；所涉及的分析和决策进一步包括：空调低效运行分析；

52、所述子流程dt3，事件管控核心为：空调超时限运行管控，防止空调连续运行时间过长而损伤空调性能，还涉及时间管控、停机空调管控、风机停机管控和空调停机后管控。

53、本发明的技术方案具有以下优点：

54、1.通过在仓外安装一体式粮仓专用空调，在仓间安装万向喷口和回风口，在内仓墙安装四周局部微风循环管网，形成气流回路a和气流回路b，利用气流回路a精准控制表层平均粮温，以及利用气流回路b控制四周平均粮温不超过17℃，在储藏期内实现抑制储粮害虫生长发育免化学药剂熏蒸，抑制微生物降低霉菌毒素，控制粮食脂肪酸值增长速度。

55、2.基于实时粮情数据和自动控制，依据智能决策模型、自动控制流程及事件管控，智能决策任务启/停、自动捕捉时机开关和切换气流回路a和气流回路b，精准控温作业。实现了无人值守的智能作业，代替了粮库管理人员频繁启停/开关设备的体力劳动，降低了劳动强度，解决了人员夜间值班控制设备的难题。

56、3.控制系统根据实时气温和气温骤降分析模型，自动调节空调在高温工作环境、低温工作环境的运行参数，尽可能实现高温工作环境空调运行时间较短、低温工作环境空调运行时间较长，以降低空调运行能耗。

57、4.传统使用数码变流量压缩机和电子膨胀阀的一体式粮仓专用，具备监测回风温湿度、增大送风风量提高蒸发温度降低除湿量的功能，当空调回风温度接近回风温度目标，降低压缩机流量降低制冷量同时电子膨胀阀节流度加大，提高蒸发温度，同时也导致送风温度显著提高，这对局部微风循环控温极为不利。

58、本技术通过空调低效运行监测与处置流程，基于实时监测记录空调送风温度，建立空调低效运行分析模型，一旦空调低效运行时，待仓温回升至空调启动仓温时重启空调。空调控温全程自动监测记录相关数据，分析控温效果，人工辅助校正控制指标。

59、5.因空调长时间待机存在两方面的问题：空调待机状态下的内外微气流循环加大仓内冷源损耗，空调送风机维持内外微气流循环本身也耗电。本技术通过在实现表层粮温目标后，关机空调和对应气流回路的阀门，避免表层粮温从表层粮温目标温度以下回升至空调启动表层粮温以下的长时间过程中，空调长时间待机而耗冷耗能。

60、6.通过区分高温时段和低温时段，加长空调在气温较低条件下的运行时间，减少空调在气温较高条件下的运行时间，在保证表层粮温和四周粮温不突破设置目标的同时，利用空调在气温较低的环境中运行能耗低的特点，进一步达到节能减排的作用。