專利名稱：糧情報警系統、糧情控制系統及糧堆安全狀態判別方法
技術領域：
本發明涉及糧食倉儲安全理論方法與工程控制應用技術，特別是關于一種新型的糧情報警系統、糧情控制系統以及糧堆安全狀態的判別方法。
背景技術：
糧食是重要的農產品，是關系到國計民生的重要資源。為保障我國糧食安全，自 1998年以來新建了大量的大型儲備糧庫，因此，對儲備糧質量安全保障提出了重大的需求。 目前，國內外監測糧情的普遍方法是在糧倉中糧堆內部安裝溫度傳感器，通過監測糧堆的溫度，評判糧食質量安全狀況。國外糧食儲藏周期一般為3至6個月，由于儲藏周期短，大多采用人工經驗判斷了解儲糧安全狀態。然而，我國的儲備糧倉數量眾多，單倉儲糧量大， 通常單倉容量都達到5千噸以上，儲備時間長，一般為幾年，例如小麥的儲藏周期為3年，儲藏環境也因地域不同具有多樣性。因此，在糧堆內部需要安裝大量的溫度傳感器監測糧堆的溫度，靠人工判斷分析大量糧溫數據的方法，并不適用于我國的儲糧質量控制。此外，采用人工分析的監測糧堆溫度的方法，需要經驗豐富的管理人員，否則會導致糧情誤報、錯報、糧溫調控過程中采用通風、冷卻以及防治措施的盲目性，影響糧食倉儲過程質量控制的效果。例如一般情況下，糧堆質量監控采用最高溫度控制的方法，即預先設定一個較高溫度作為報警的閾值，當糧倉溫度達到或超過該閾值時，進行報警。這種方法可能帶來的問題是存在漏報警的可能，當溫度達到閾值溫度的時候，糧堆中部分糧食可能已經變質，或者糧食整體質量狀況已經非常緊急。為克服這樣的問題，目前采用的補救方法是根據經驗將報警閾值設置的較低，以方便糧倉管理人員提前采取防范措施。這樣雖然能夠起到提前警示的作用，但是同時也增加了不必要的誤報警。這些方法雖然可以在一定程度上保證糧堆質量安全，但是由于多是經驗手段，難以達到提前預防的目的，防治的盲目性較尚ο因此需要一種能夠通過檢測糧堆的溫度對糧倉的糧情精確報警的糧情警報系統， 以解決我國大型糧倉中儲糧質量控制問題。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種預報準確、預報速度快的智能糧情報警系統，以克服現有的糧情檢測系統在糧情智能預測與分析、預警等方面的不足。本發明的又一目的在于，提供一種糧情控制系統，能夠根據實時糧情狀況自動給出干預措施的建議，并及時有效的對糧倉采取通風、冷卻、干燥等措施。本發明的再一目的在于，提供一種快速準確預判糧堆安全狀態的方法，以克服防治的盲目性。為達到上述目的，本發明采用如下技術手段
一種糧情報警系統，包括多個溫度傳感器、存儲單元、分析單元和報警單元，其中，溫度傳感器用于檢測糧堆內各個位置的溫度；存儲單元用于存儲包括每個溫度傳感器的檢測位置、檢測時間和該檢測時間的檢測溫度的數據；分析單元包括計算模塊和溫差比較模塊； 計算模塊用于計算該檢測位置的預測溫度，以及每一檢測位置的實際檢測溫度與預測溫度之間的溫度差；溫差比較模塊用于比較每一檢測位置的溫度差和該檢測位置的溫度差閾值，當所述溫度差大于等于所述溫度差閾值時，分析單元發出不安全狀態信息。分析單元還包括溫度比較模塊，溫度比較模塊用于比較每一檢測位置的實際檢測溫度與溫度閾值，當所述實際檢測溫度大于等于所述溫度閾值時，分析單元發出不安全狀態fe息。報警單元收到分析單元發出的所述不安全狀態信息時進行報警。預測溫度的計算公式為Tm = b十Asin(C5-W),
其中b為由該檢測位置的歷史檢測溫度取均值得到的平均溫度；A為該檢測位置糧溫變化幅度，由該檢測位置的歷史數據最高溫度與最低溫度之差獲得；ω為常數，是該檢測位置的初始相位值；t為檢測時間，單位為天。所述溫度差閾值與檢測位置和/或糧倉環境溫度有關，取值范圍為2_9°C。所述溫度傳感器的溫度檢測頻率為至少1次/天。所述溫度閾值與糧倉環境溫度、檢測位置和/或當前儲藏糧食的水分有關，取值范圍為0-350C ο一種包括所述糧情報警系統的糧情控制系統，進一步包括控制單元，所述控制單元接收所述不安全狀態信息以及所述的每個溫度傳感器的檢測位置、檢測時間和該檢測時間的檢測溫度的數據，并控制通風裝置，冷卻裝置和干燥裝置中的一種或多種工作。一種糧堆安全狀態判別方法，包括以下步驟檢測糧堆中多個檢測位置的溫度； 計算每一檢測位置的預測溫度；將每一檢測位置的實際檢測溫度與預測溫度數據值相減， 得到溫度差；比較每一檢測位置的溫度差和該檢測位置的溫度差閾值，當所述溫度差大于等于所述溫度差閾值時，發出不安全狀態信息。除了比較每一檢測位置的溫度差和該檢測位置的溫度差閾值之外，還要比較每一檢測位置的實際檢測溫度與溫度閾值，當所述實際檢測溫度大于等于所述溫度閾值時，發出不安全狀態信息。當收到所述的不安全狀態信息時進行報警。預測溫度的計算公式為Jm:i‘M·*·-略
其中b為由該檢測位置的歷史檢測溫度取均值得到的平均溫度；A為該檢測位置糧溫變化幅度，由該檢測位置的歷史數據最高溫度與最低溫度之差獲得；ω為常數，是該檢測位置的初始相位值；t為檢測時間。所述溫度差閾值與檢測位置和/或糧倉環境溫度有關，取值范圍為2-9°C。檢測糧堆中每一檢測位置溫度的檢測頻率為至少1次/天。所述溫度閾值與糧倉環境溫度、檢測位置和/或當前儲藏糧食的水分有關，取值范圍為0-350C ο本發明的有益效果在于本發明利用了現有糧庫中用于測量糧堆各測溫點溫度的
溫度傳感器，將糧堆中各測溫點的溫度差作為判別糧堆安全狀態的條件，克服了傳統糧溫監控系統無智能化分析、漏報與錯報幾率高等缺點，構建一種預報準確、速度快的智能糧情報警系統。本發明能夠快速準確的預判糧堆安全狀態，為儲糧安全提供準確的安全控制信肩、ο
圖1為本發明糧情報警系統的系統結構圖。圖2為本發明糧情報警系統分析單元的結構圖。圖3為本發明糧情控制系統的系統結構圖。圖4為本發明的糧堆安全狀態判別方法的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明的發明內容作進一步的描述。如圖1所示，一種糧情報警系統10，包括多個溫度傳感器1、存儲單元2、分析單元 3、報警單元4，糧堆內各個檢測位置分別設定溫度閾值Tmax和溫度差閾值Δ Tmax。溫度傳感器1用于檢測糧堆內各個位置的溫度T，通過數據傳輸電纜傳輸到存儲單元2。溫度傳感器1可采用有線或無線溫度傳感器，例如DS18B20型溫度傳感器、pt熱敏電阻型溫度傳感器等，根據需要在糧堆的上層、中層和下層設置多個溫度檢測點，溫度采集頻率例如至少為1次/天。存儲單元2用于存儲包括每個溫度傳感器1的檢測位置、檢測時間和該檢測時間的檢測溫度T的數據。如圖2所示，分析單元3包括計算模塊31和溫差比較模塊32，計算模塊31用于根據檢測位置、該檢測位置的歷史溫度、糧溫變化幅度等數據計算該檢測位置的預測溫度Is
測’ rf|llJ =b + A sin(f + 二 — ω),其中b為由該檢測位置的歷史檢測溫度取均值得到的
平均溫度；A為該檢測位置糧溫變化幅度，由該檢測位置的歷史數據最高溫度與最低溫度之差獲得；ω為常數，是該檢測位置的初始相位值；t為檢測時間，單位為天，是自1月1日起的天數。計算模塊31計算每一檢測位置的實際檢測溫度T與預測溫度Ism之間的溫度差值Δ Τ，Δ T= T - Tss ；溫差比較模塊32用于比較每一檢測位置的溫度差值Δ T和該檢測位置的溫度差閾值δτμχ。分析單元3還包括溫度比較模塊33，比較模塊33用于比較每一檢測位置的實際檢測溫度值T與溫度閾值Tmax。當所述溫度差值Δ T大于等于所述溫度差閾值Δ Tmax時，或者當實際檢測溫度T大于等于溫度閾值Tmax且所述溫度差值Δ T大于等于所述溫度差閾值 ATfflax時，糧堆處于不安全狀態，分析單元3將不安全狀態信息發送給報警單元4。報警單元4接收到該不安全狀態信息時，則進行報警。溫度閾值Tmax例如可設置為0_35°C。溫度閾值Tmax的取值除與糧倉環境溫度和/ 或檢測位置有關外，還與當前儲藏糧食的水分有關，例如糧食水分每提高一個百分點，則溫度閾值Tmax下降4-6°C。
糧堆溫度差閾值Δ Tfflax與檢測位置和/或糧倉環境溫度有關，一般Δ Tfflax取值范圍為2_9°C。當檢測位置在糧堆上層，例如在糧堆上層高度2米以內、靠近糧倉門以及邊壁位置時，則Δ Tmax適當提高，一般取5-9°C ；而當檢測位置在糧堆深部或者當糧倉環境溫度較高，特別是達到25°C以上時，Δ Tmax取值則應適當降低。如圖3所示，一種糧情控制系統20，包括糧情報警系統10和控制單元5，糧情報警系統10的工作原理及結構如前所述。糧情報警系統10的分析單元3判斷出糧堆狀態不安全時，將不安全狀態信息以及例如溫度數據、檢測時間和檢測位置等數據發送給控制單元 5，控制單元5控制通風裝置，冷卻裝置和干燥裝置中的一種或多種工作以使糧堆恢復安全狀態。所述糧情控制系統20，還可以包括專家系統6，當糧情報警系統10的分析單元3 判斷出糧堆狀態不安全時，將該不安全狀態信息以及例如溫度數據、檢測時間和檢測位置等數據發送給專家系統6，專家系統6對上述數據進行分析，并結合當前環境特點，給出防治的建議。圖4為本發明糧情報警系統的糧堆安全狀態判別方法的流程圖。圖1結合圖4所示，分析單元3是通過判斷溫度差值Δ T是否大于等于溫度差閾值△ Tmax，或者溫度差值△ T是否大于等于溫度差閾值△ Tmax且糧堆實際檢測溫度T是否大于等于溫度閾值Tmax來判斷糧堆安全狀態。糧堆安全狀態判別方法的具體實現步驟為
步驟一檢測糧堆中多個檢測位置的溫度。溫度傳感器1檢測糧堆內各個檢測位置的溫度Τ，根據需要在糧堆的上層、中層和下層設置多個溫度檢測點，溫度采集頻率例如為至少1次/天。步驟二 根據每一檢測位置的歷史檢測溫度，計算每一檢測位置的預測溫度Τ·,。
預測公式為:權利要求
1.一種糧情報警系統，其特征在于，包括多個溫度傳感器、存儲單元、分析單元和報警單元，其中，溫度傳感器用于檢測糧堆內各個位置的溫度；存儲單元用于存儲包括每個溫度傳感器的檢測位置、檢測時間和該檢測時間的檢測溫度的數據；分析單元包括計算模塊和溫差比較模塊；計算模塊用于計算該檢測位置的預測溫度，以及每一檢測位置的實際檢測溫度與預測溫度之間的溫度差；溫差比較模塊用于比較每一檢測位置的溫度差和該檢測位置的溫度差閾值，當所述溫度差大于等于所述溫度差閾值時，分析單元發出不安全狀態信息。
2.根據權利要求1所述的糧情報警系統，其特征在于分析單元還包括溫度比較模塊， 溫度比較模塊用于比較每一檢測位置的實際檢測溫度與溫度閾值，當所述實際檢測溫度大于等于所述溫度閾值時，分析單元發出不安全狀態信息。
3.根據權利要求1或2所述的糧情報警系統，其特征在于報警單元收到分析單元發出的所述不安全狀態信息時進行報警。
4.根據權利要求3所述的糧情報警系統，其特征在于預測溫度的計算公式為
5.根據權利要求4所述的糧情報警系統，其特征在于所述溫度差閾值與檢測位置和/ 或糧倉環境溫度有關，取值范圍為2-9°C。
6.根據權利要求5所述的糧情報警系統，其特征在于所述溫度傳感器的溫度檢測頻率為至少1次/天。
7.根據權利要求2所述的糧情報警系統，其特征在于所述溫度閾值與糧倉環境溫度、 檢測位置和/或當前儲藏糧食的水分有關，取值范圍為0-35°C。
8.一種包括權利要求1所述的糧情報警系統的糧情控制系統，其特征在于所述系統進一步包括控制單元，所述控制單元接收所述不安全狀態信息以及所述的每個溫度傳感器的檢測位置、檢測時間和該檢測時間的檢測溫度的數據，并控制通風裝置，冷卻裝置和干燥裝置中的一種或多種工作。
9.一種糧堆安全狀態判別方法，其特征在于包括以下步驟檢測糧堆中多個檢測位置的溫度；計算每一檢測位置的預測溫度；將每一檢測位置的實際檢測溫度與預測溫度數據值相減，得到溫度差；比較每一檢測位置的溫度差和該檢測位置的溫度差閾值，當所述溫度差大于等于所述溫度差閾值時，發出不安全狀態信息。
10.根據權利要求9所述的糧堆安全狀態判別方法，其特征在于除了比較每一檢測位置的溫度差和該檢測位置的溫度差閾值之外，還要比較每一檢測位置的實際檢測溫度與溫度閾值，當所述實際檢測溫度大于等于所述溫度閾值時，發出不安全狀態信息。
全文摘要
一種糧情報警系統包括多個溫度傳感器、存儲單元、分析單元和報警單元，溫度傳感器用于檢測糧堆內各個位置的溫度；存儲單元用于存儲每個溫度傳感器的檢測位置、檢測時間和該檢測時間的檢測溫度的數據；分析單元包括計算模塊和溫差比較模塊；計算模塊用于計算預測溫度以及實際檢測溫度與預測溫度之間的溫度差值；溫差比較模塊用于比較每一檢測位置的溫度差值和該檢測位置的溫度差閾值；分析單元還包括溫度比較模塊，用于比較每一檢測位置的實際檢測溫度值與溫度閾值；當溫度差值大于等于溫度差閾值時，或者當溫度差值大于等于溫度差閾值且實際檢測溫度大于等于溫度閾值時，發出不安全狀態信息，報警單元收到不安全狀態信息后進行報警。本發明還包括一種糧情控制系統和糧堆安全狀態判別方法。
文檔編號G01K1/02GK102176274SQ20111003763
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月14日 優先權日2011年2月14日
發明者吳子丹, 曹陽, 趙會義 申請人:國家糧食局科學研究院