糧倉溫巡檢系統(tǒng)

1、糧倉溫度巡檢系統(tǒng)學 生：歐陽夢思指導教師：梁會軍（三峽大學 電氣信息學院）1課題來源本課題為2009年秋季學期三峽大學電氣新能源學院下達的畢業(yè)設(shè)計課題，設(shè)計的是糧倉的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，即對各個糧庫的溫度進行監(jiān)控，以保證糧庫的儲存的安全。2 研究的目的和意義2.1保證糧食安全存儲，解決糧倉溫度方面隱患糧食是人類賴以生存的基本物質(zhì)，是關(guān)系國民生計的重要物資，也是軍需民食的特殊商品。中國有句老話“民以食為天”。吃飯始終是人類賴以生存和社會穩(wěn)定的頭等大事，糧食問題是關(guān)系到國家發(fā)展、社會安定的大問題。糧食的儲存和保管工作國家和各級政府都十分重視。在糧食儲存和保管過程中溫度對糧食有直接影響，稍有疏忽，溫度過高

2、，就會造成糧食發(fā)燒，給國家和人民造成巨大的經(jīng)濟損失。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，有13億人口，九億多農(nóng)民，近年來在如何提高糧食產(chǎn)量方面，國內(nèi)取得了突破性的進展，我國糧食總產(chǎn)量將近5億噸。保持糧倉科學存儲和流通至關(guān)重要。保證國民糧食需求量，就需要對現(xiàn)有糧食做到用盡奇能，我們應(yīng)該做好儲糧保糧工作，將糧食儲備損失減少到最低。所以糧食的存放問題是不容忽視的問題。而現(xiàn)有的糧庫存在很多隱患，由于糧倉的管理滯后于糧食產(chǎn)量，導致糧食由于得不到很好儲藏而發(fā)生霉變和發(fā)芽，造成很大的損失。溫度的變化人們沒有及時發(fā)現(xiàn)并處理，可能會導致糧食腐爛發(fā)霉，而從化學的角度來講，細微顆粒在密閉的空間里，當溫度過高就可能發(fā)生爆炸等等，這只

3、是溫度一個因素對糧庫糧食儲藏造成的影響，還有類似于濕度，粉塵等很多因素，也會對糧食造成一定程度的影響，因此，糧倉溫度巡檢系統(tǒng)的可靠性問題異常重要。2.2解決現(xiàn)有糧倉溫度控制方面存在的不足糧食在儲藏期間，由于環(huán)境、氣候和通風條件等因素的變化，糧倉溫度和濕度會發(fā)生變化，極易造成糧食的霉爛。在傳統(tǒng)的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)中大多采用模擬溫度傳感器（AD590）一般經(jīng)前端放大、A/D變換和數(shù)據(jù)修正等過程。經(jīng)實踐應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)電路設(shè)計上存在電源干擾、濾波不可靠，線路過于復雜、無屏蔽措施等不可靠因素。而現(xiàn)有系統(tǒng)一般只是提供一個監(jiān)視終端，因此不易實現(xiàn)糧食儲運的自動化管理。而采用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20

4、可以克服上述種種問題，提高了精確度和穩(wěn)定性。將溫度直接轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號供微機處理，而且在點總線上可以掛多片DS18B20，微機只需要一根端口線就可以與多點DS18B20進行通行。因此因此以數(shù)字式單總線溫度傳感器DS18B20為核心構(gòu)成的分布式多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)改變傳統(tǒng)的溫度采樣模式，施工和維護方便，成本低，具有可靠性高、線路簡單、測量精度高、功能便于擴展的優(yōu)點。2.3完善和發(fā)展溫度傳感器技術(shù)的應(yīng)用測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義.在造

5、紙、紡織等行業(yè)中,需要測量旋轉(zhuǎn)滾筒表面的多點溫度。傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一。信息技術(shù)包括計算機技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)。計算機和通信技術(shù)發(fā)展極快，相當成熟，而傳感器應(yīng)用技術(shù)因為需要使用模擬技術(shù)，而模擬技術(shù)還有很多問題難以解決，因此傳感器應(yīng)用技術(shù)也有待進一步發(fā)展。研究采用數(shù)字式單總線溫度傳感器DS18B20可以克服模擬傳感器與微處理器接口時需要信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的弊端和缺陷，完善和發(fā)展溫度傳感器技術(shù)的應(yīng)用。3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國外設(shè)計的糧庫有節(jié)省能源、減少維修、保證儲物質(zhì)量、降低管理費用、方便裝卸等特點。 墨西哥設(shè)計一種節(jié)能糧庫，為六邊形太陽能糧庫，可使谷物在倉

6、儲過程中減少10%左右的損失，在裝卸過程中使谷物損失降低到最低量，還能有效防止對倉庫墻壁不規(guī)則的摩擦和擠壓，防止糧食裝卸過程中造成庫壁破裂，還有維修費、設(shè)計成本、造價大大低于普通豎式糧庫等優(yōu)點。 澳大利亞的臥式糧倉，為高大型的房式倉，倉容量高達10萬噸，糧倉高度的檐高處6米以上，中間可堆到9米，倉房跨度50米，長度100米。墻壁采用鋼立柱式外覆蓋鍍鋅成型鋼板或混凝土墻體，屋架為輕質(zhì)鋼材，每平方米可堆糧7.3噸（我國房式倉為4噸）。高大型房式倉內(nèi)固定式輸送設(shè)備與立筒倉聯(lián)在一起。澳大利亞在港口還沒設(shè)計制造超大規(guī)模的鋼板倉，是該國最大的糧食出口終端庫，糧倉為立筒倉，其兩條輸送設(shè)備臺時產(chǎn)量能達到500

7、0噸。 日本開發(fā)設(shè)計一種遠紅外糧倉，在糧庫內(nèi)設(shè)有遠紅外快速干燥系統(tǒng)，把糧倉內(nèi)部溫度恒定在30攝氏度左右，并保持較低的氣壓，然后用三種陶瓷加熱器向糧倉內(nèi)放射遠紅外線，并讓干燥空氣循環(huán)流通，以促使儲藏的糧食有效發(fā)散水分、保持干燥、保持糧食原有的色澤與 。應(yīng)用該技術(shù)能大大節(jié)省能源消耗與降低糧倉保管費用。歐洲應(yīng)用有冷卻系統(tǒng)的糧倉，在糧倉內(nèi)裝有冷卻系統(tǒng)冷凍盤管，能對糧倉進行冷卻，可抑制庫內(nèi)被裝入糧食的呼吸。糧食冷卻機講冷空氣輸入儲糧倉，降低貯糧溫度，冷空氣水分增多，被存糧漸漸干燥。經(jīng)過冷卻后溫度最佳是10攝氏度到18攝氏度，應(yīng)用冷卻系統(tǒng)的糧倉，可防止蟲害損失，節(jié)省許多資金，提高大米、玉米完好率，保留玉米

8、中的脂肪與油份，保留大米原有口味。建國50年來，糧食倉儲和流通設(shè)施建設(shè)取得了很大成績，糧食倉儲規(guī)模750萬噸增加了20多倍。我國過去儲糧主要是用葦席倉和小土倉，測量方法很簡單，就是用溫度計或帶測溫度元件插入糧食中進行測量。但是這種方法需要測量方法測溫人員直接操作和讀數(shù)，很辛苦，而且效率低，準確度低，不能連續(xù)測溫。隨著國家糧食產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，開始采用糧倉監(jiān)測，糧倉監(jiān)測主要采用溫度計測量法，它是將溫度計放入特制的插桿中，根據(jù)經(jīng)驗插在糧倉的多個測溫點。管理人員定期拔出讀數(shù)，確定糧溫的高、低，決定是否倒糧，這種方法對儲糧有一定的作用，但由于溫度計精度、人工讀數(shù)的人為因素的原因，溫度檢測不僅速度慢，而且精度

9、低，抽樣不徹底，局部糧溫過高不易被及時發(fā)現(xiàn)，導致因局部糧食發(fā)霉變質(zhì)引起大面積壞糧的情況時有發(fā)生。隨著我國儲糧規(guī)模越來越大，為了提高儲糧質(zhì)量，興建了大批機械化程度很高的不同規(guī)格的金屬、水泥筒倉群和大型房式倉群。我國許多糧食倉儲單位開始采用熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻雖然成本低，但需要后續(xù)信號來處理電路，而且在測量過程中需要標定溫度值。檢測系統(tǒng)因電路和工藝復雜而誤報率高，故障頻繁，給施工和維護都帶來不便。我國在1981年初開始研制和運用測溫電纜進行監(jiān)測糧倉溫度的變化，廣泛運用測溫電纜與計算機連接，按一定的時間程序，通過測控單元與測溫電纜溫度的模擬信號，完成糧倉時時數(shù)據(jù)的采集，并進行數(shù)據(jù)整理與控

10、制。糧倉電纜中使用的測溫元件主要有熱敏電阻、PN節(jié)、熱電阻，其主要結(jié)構(gòu)有1016芯，外徑約為14mm-20mm,導線內(nèi)裝有測溫元件（分別為內(nèi)接和外接型式），裸細鋼絲鎧裝（或鋼絲繩置于纜芯中間），外擠PVC（透明塑料）護套等圓形電纜。實踐證明，這些傳統(tǒng)的測溫電纜制造工藝復雜，有的結(jié)構(gòu)需要一些專用設(shè)備，電纜外徑較大，更換測量元件也困難，而且模擬式傳感器需要放大模擬開關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換才能與微機連接，電路復雜，安裝調(diào)試麻煩，且測溫誤差較大，靈敏度低，穩(wěn)定性差，測量速度慢。例如：測1000點需要20min才能完成，且由于原型鋼絲鎧裝所形成的熱屏蔽效應(yīng)，使測溫數(shù)據(jù)偏差較大。目前，我國的糧食加工和存儲單位一般

11、采用大型的鋼板倉或方倉儲存原糧。這些儲糧倉一般高約二十米，直徑達十米以上。以往管理人員對這種大型糧倉倉內(nèi)溫度的檢測非常困難，一種方法是把放有溫度計的鋼管插入糧食中，過幾個小時，估計糧食溫度與溫度計標示的溫度一致后，把鋼管取出并馬上讀溫度值，顯然，這種測溫手段不僅費工費時，而且誤差較大，無法測量糧倉深處的溫度。近幾年，適用于大型糧倉的檢測設(shè)備有了很大一定發(fā)展但現(xiàn)有系統(tǒng)多采用分級式結(jié)構(gòu)，由一臺主機帶數(shù)臺分機組成。這些系統(tǒng)在安裝時，一般把分機按在糧倉的上面，實踐證明，這樣做不僅給安裝和維護帶來不便，而且分機常因外界環(huán)境的惡劣而無法正常工作。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我國研究通過計算機檢測糧食儲備庫中糧食的

12、基本情況（包括溫度、濕度、水份、蟲情等）；以多種方式（三維立體數(shù)字、三維立體圖形、曲線、表格等）顯示和打印溫濕度信息，結(jié)合其它糧情（如入倉時間、品種、倉型、熏蒸記錄等）進行綜合分析：糧食有無蟲害、是否霉變、需要何種類型的通風等；根據(jù)倉內(nèi)外溫濕度變化情況，對各種通風設(shè)備進行實時自動或手動控制；對糧食庫存情況進行動態(tài)管理。從而大大提高國家糧食儲備庫儲備糧安全水平，使儲糧庫管理實現(xiàn)自動化和智能化。4 研究的主要內(nèi)容及設(shè)計成果的應(yīng)用價值4.1基于RS485總線的溫度巡檢系統(tǒng)研究送器控制核心，實現(xiàn)DS18B20溫度數(shù)據(jù)的采集與總線控制。同時要求配合控制室計算機進行溫度數(shù)據(jù)的傳輸與實現(xiàn)，由控制室計算機實現(xiàn)

13、對各溫度節(jié)點信息的采集、顯示與存儲。4.2應(yīng)用價值 利用RS485總線實現(xiàn)集散式溫度巡檢系統(tǒng)，可靠性高，方便與現(xiàn)有其他工業(yè)現(xiàn)場RS485總線連接，擴大了應(yīng)用范圍。糧倉溫度控制是當前糧食系統(tǒng)改造的重大項目之一。糧倉溫度巡檢系統(tǒng)能及時檢測糧倉溫度，反映糧倉溫度變化情況，對于安全儲糧、數(shù)據(jù)查詢都有積極作用。對改變早期糧倉溫度信息檢測手工作業(yè)效率低，勞動強度大以及降低儲糧成本有明顯的作用。5工作的主要階段、進度（1）2010年秋季學期第16周前接受畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，學習畢業(yè)設(shè)計（論文）要求及有關(guān)規(guī)定。（2）2010年秋季學期第1621周閱讀指定的參考資料及文獻（包括10萬個印刷符號外文資料），基本完成開

14、題報告、外文翻譯等任務(wù)。（3）2011年春季學期第1周進一步修訂完善開題報告、外文翻譯，使其在內(nèi)容及格式上符合畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范要求。（4）2011年春季學期第24周 進行文獻資料的搜集、整理、研究（5）2011年春季學期第58周 畢業(yè)設(shè)計制作并完成論文初稿（6）2011年春季學期第911周畢業(yè)論文修改（7）2011年春季學期第1113周畢業(yè)論文定稿（8）2011年春季學期1314周 畢業(yè)論文審核（9）2011年春季學期15周 畢業(yè)答辯6最終目標及完成時間完成糧倉溫度巡檢系統(tǒng)的整體設(shè)計，達到系統(tǒng)的調(diào)試目標。完成時間：2011年春季學期第15周7現(xiàn)有條件及必須采取的措施現(xiàn)有單片機模擬仿真軟件，

15、51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，可以完成建立總線研究與設(shè)計。在設(shè)計中必須采取措施。8協(xié)助單位及要解決的主要問題本課題的完成應(yīng)解決制作溫度采集板及建立RS485總線系統(tǒng)的技術(shù)問題，同時，需要得到電氣新能源學院單位以及畢業(yè)設(shè)計指導老師梁老師的大力支持和幫助。參 考 文 獻1戴曰章，吳志勇. 基于AT89C51單片機的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計J.計量與測試技術(shù)，2005,（02）. 2金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用J.電子技術(shù)應(yīng)用,2000,(06).3王振，李長青.基于DS18B20的多點溫度巡檢系統(tǒng)的研究J.成都電子機械高等?？茖W校學報.2007，（02）.4張毅剛. 單片機原理及應(yīng)用.高等教育出版社.2004.65劉守義.單片機應(yīng)用技術(shù).西安：電子科技大學出版社.20028.6何立民.單片機高級教程：應(yīng)用與設(shè)計.北京航空航天大學出版社. 2008.8.7肖志飛，張鐵肩，孫秋桐. 基于DS18B20的單總線溫度巡檢系統(tǒng)J.電子工程師，2005，（12）.8但唐仁，齊大海.智能化糧倉溫度自動檢測系統(tǒng)J.長春光學精密機械學院學報.2000，（02）.9劉守義.單片機應(yīng)用技術(shù)