CN105607680B - 储粮通风控制实验系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种储粮通风控制实验系统及其控制方法，包括模拟粮仓、制冷装置、加湿装置、加热装置、供气源、测量与控制单元，供气源的出气口端一路通过制冷装置、加热装置与模拟粮仓相连通，供气源的出气口端又一路通过加湿装置、加热装置与模拟粮仓相连通，测量与控制单元包括主控芯片、设置于模拟粮仓进气口的温湿度传感器，温湿度传感器的信号输出端与主控芯片的数据输入端相连接，主控芯片的控制端分别与制冷装置、加湿装置、加热装置的控制端相连接。本发明通过对通风空气的温度、湿度、风量的控制调节，能够实现多种储粮通风控制实验，且成本较低、可移植性强，适于在储粮通风控制研究领域进行广泛推广应用。

Description

储粮通风控制实验系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种储粮通风控制实验系统及其控制方法，属于仓储粮通风控制技术领域。

背景技术

仓储环节是粮食物流的关键环节，储粮通风是保证粮食安全储藏的主要手段之一。为实现安全储粮、保障粮食品质、降低能耗，需要建立储粮通风控制实验系统，针对储粮通风过程进行多目标优化实验，发现并解决储粮通风问题。该仓储粮通风控制实验系统应具有以下功能：能够对入风口处空气温度与湿度进行有效调节与控制；具有布置合理的通风系统，产生系统所需风压；具有能够模拟实际储粮状况的粮食容器等。

目前，在实验室条件下的储粮通风控制实验主要有两种方式：一种是采用人工气候室对入风空气温湿度进行调控，展开通风实验，这种方法能够展开多种通风控制算法实验，但占用空间大、设备投入大、成本高，可移植性较差，无法在一般实验室开展；另一种是设计简单的实验系统，包括通风系统、加热系统和粮食容器，这种方法投资小、成本低、可移植性强，但是无法实现对入风温湿度的有效调控，仅局限于就仓干燥通风控制方法的研究。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种储粮通风控制实验系统及其控制方法，能够开展通风空气的温度、湿度、风量等多种储粮通风控制实验，且成本较低、可移植性强。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种储粮通风控制实验系统，包括模拟粮仓、制冷装置、加湿装置、加热装置、供气源、测量与控制单元，

该供气源的出气口端一路通过该制冷装置、加热装置与该模拟粮仓相连通，

该供气源的出气口端又一路通过该加湿装置、加热装置与该模拟粮仓相连通，

该测量与控制单元包括主控芯片、设置于该模拟粮仓进气口的温湿度传感器，该温湿度传感器的信号输出端与该主控芯片的数据输入端相连接，该主控芯片的控制端分别与该制冷装置、加湿装置、加热装置的控制端相连接。

进一步的，

所述供气源的出气口端设置可调节流量的气体流量计。

所述模拟粮仓包括仓体，该仓体底部开有所述进气口，该仓体顶部开有出气口，该仓体内下端设有透气网，该仓体底部与该透气网之间形成有空腔。

所述加湿装置包括微型气泵、电动调节阀、加湿腔、雾化头、阀门和注水瓶，所述供气源到该加湿腔的通风管路上依次设置该微型气泵、电动调节阀，该注水瓶通过该阀门与该加湿腔内的雾化头的雾化管路相连通。

所述制冷装置包括蒸发器、压缩机、冷凝器，该蒸发器通过该压缩机与该冷凝器相连通，该冷凝器的出口与该蒸发器的入口相连通。

所述供气源为气泵，该气泵的出气口端一路经通风管路、所述制冷装置、通风管路、加热装置与所述模拟粮仓相连通，该气泵的出气口端又一路经通风管路、所述加湿装置、通风管路、加热装置与所述模拟粮仓相连通。

所述仓体的外壁包覆有隔热层。

一种储粮通风控制实验系统的控制方法，包括：

设定温度阈值、湿度阈值，

将温湿度传感器采集的温度数据、湿度数据，分别对应的与该温度阈值、湿度阈值进行比较，

若该温度数据低于该温度阈值，计算加热量，并根据计算结果控制加热装置启动加热，若该温度数据高于该温度阈值，控制制冷装置启动制冷，

若该湿度数据低于该湿度阈值，计算加湿量，并根据计算结果控制经加湿装置加湿的空气流量，若该湿度数据高于该湿度阈值，控制制冷装置启动除湿。

本发明的优点是：

1、本发明的系统及控制方法能够对通风空气的温度、湿度与风量进行控制调节，开展多种储粮通风控制实验；

2、本发明的系统占用空间较小，成本较低，可移植性强，适于在储粮通风控制研究领域进行广泛的推广应用。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明的控制方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明的系统结构示意图，如图所示，本发明公开的储粮通风控制实验系统，包括模拟粮仓6、制冷装置3、加湿装置4、加热装置5、气泵1、测量与控制单元8等，气泵1的出气口端一路通过制冷装置3、加热装置5与模拟粮仓6的进气口端相连通，气泵1的出气口端又一路通过加湿装置4、加热装置5与模拟粮仓6的进气口端相连通。

模拟粮仓6包括仓体63，仓体63底部开有进气口61，顶部开有出气口64，仓体63内下端靠近出气口64的位置设置用于防止粮食掉落的透气网62，仓体63底部与透气网62之间形成有空腔66，利于由进气口61进入仓体63的风能够均匀的通过仓体63内的粮食并经出气口64排放到仓体63外部；仓体63外壁包覆有隔热层65。

制冷装置3用于对通风空气进行制冷、除湿，气泵1的出气口端一路通过通风管路与制冷装置3的进气口相连通，制冷装置3的出气口通过通风管路与加热装置5的进气口相连通。制冷装置3包括蒸发器31、压缩机32、冷凝器33，蒸发器31的出口与压缩机32的入口相连通，压缩机32的出口与冷凝器33的入口相连通，冷凝器33的出口与蒸发器31的入口相连通。

加湿装置4用于对通风空气进行加湿，气泵1的出气口端又一路通过通风管路与加湿装置4的进气口相连通，加湿装置4的出气口通过通风管路与加热装置5的进气口相连通。加湿装置4包括微型气泵41、电动调节阀42、加湿腔43、雾化头44、阀门45和注水瓶46，气泵1到加湿腔43的通风管路上依次设置微型气泵41、电动调节阀42，加湿腔43顶部开有进水口，注水瓶46通过阀门45、进水口与加湿腔43内的雾化头44的雾化管路相连通。

加热装置5使用电加热器。

气泵1用于供气，气泵1的进气端抽取环境空气，出气口端经通气管路分成两个气路，一路经制冷装置3、加热装置5与模拟粮仓6相连通，另一路经加湿装置4、加热装置5与模拟粮仓6相连通，气泵1出气口端的通风管路上设置带有流量调节阀的气体流量计2，用于测量、调整通风管路中的空气流量。

测量与控制单元8包括主控芯片、设置于模拟粮仓6的进气口61处的温湿度传感器7，该温湿度传感器的信号输出端与主控芯片的数据输入端相连接，主控芯片的控制端分别与加热装置5、制冷装置3、电动调节阀42的控制端相连接。

图2是本发明的控制方法流程示意图，结合图2所示，本发明的系统工作过程是：

温湿度传感器采集模拟粮仓6进气口61处空气的温度、湿度数据，并将采集的数据传输给主控芯片，主控芯片将采集的温度数据T与预设的温度阈值T_S进行比较，将采集的湿度数据H与预设的湿度阈值H_S进行比较，若T＝T_S且H＝H_S，则主控芯片不输出控制信号，即制冷装置3、加湿装置4、加热装置5均不工作，粮仓通风状态良好；否则，

若T＜T_S，主控芯片根据采集的温度数据，计算加热装置5的加热量，并根据计算结果控制加热装置5开始加热，其中，计算加热装置的加热量的公式为：

Q_T＝P₁(T_s-T) (1)

其中，P₁为比例系数，是利用实验系统进行实验测定的一个经验值(常数)，利用该经验值计算得到的实验效果较好，随着实验的多次进行，可对该经验值进行修正。

若T＞T_S，主控芯片控制制冷装置3开始工作，对空气进行制冷；

若H＜H_S，主控芯片计算电动调节阀42的开度，并根据计算结果控制调整电动调节阀42的开度，以增加通风管路中加湿空气的流量，其中，计算电动调节阀42的开度的公式为：

V＝P₂(H_s-H) (2)

其中，P₂为比例系数，是利用实验系统进行实验测定的一个经验值(常数)，利用该经验值计算得到的实验效果较好，随着实验的多次进行，可对该经验值进行修正。

若H＞H_S，主控芯片控制制冷装置3开始工作，对空气进行除湿。

本发明的储粮通风控制实验系统及其控制方法，系统包括模拟粮仓、制冷装置、加湿装置、加热装置、测量及控制单元等，通过温湿度传感器实时采集进入模拟粮仓的空气的温度、湿度数据，由主控芯片监测采集的温度、湿度数据与设定的温度、湿度阈值，根据监测结果自动调节通风空气的温度、湿度等，并可通过气体流量计调节进入粮仓的风量。本发明通过对通风空气的温度、湿度、风量的控制调节，能够实现多种储粮通风控制实验，且成本较低、可移植性强，适于在储粮通风控制研究领域进行广泛推广应用。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.储粮通风控制实验系统，其特征在于，包括模拟粮仓、制冷装置、加湿装置、加热装置、供气源、测量与控制单元，

该供气源的出气口端一路通过该制冷装置、加热装置与该模拟粮仓相连通，

该供气源的出气口端又一路通过该加湿装置、加热装置与该模拟粮仓相连通，

该测量与控制单元包括主控芯片、设置于该模拟粮仓进气口的温湿度传感器，该温湿度传感器的信号输出端与该主控芯片的数据输入端相连接，该主控芯片的控制端分别与该制冷装置、加湿装置、加热装置的控制端相连接；

所述供气源的出气口端设置可调节流量的气体流量计；

所述模拟粮仓包括仓体，该仓体底部开有所述进气口，该仓体顶部开有出气口，该仓体内下端设有透气网，该仓体底部与该透气网之间形成有空腔；

所述加湿装置包括微型气泵、电动调节阀、加湿腔、雾化头、阀门和注水瓶，所述供气源到该加湿腔的通风管路上依次设置该微型气泵、电动调节阀，该注水瓶通过该阀门与该加湿腔内的雾化头的雾化管路相连通；

所述制冷装置包括蒸发器、压缩机、冷凝器，该蒸发器通过该压缩机与该冷凝器相连通，该冷凝器的出口与该蒸发器的入口相连通；

所述供气源为气泵，该气泵的出气口端一路经通风管路、所述制冷装置、通风管路、加热装置与所述模拟粮仓相连通，该气泵的出气口端又一路经通风管路、所述加湿装置、通风管路、加热装置与所述模拟粮仓相连通。

2.根据权利要求1所述的储粮通风控制实验系统，其特征在于，所述仓体的外壁包覆有隔热层。

3.基于权利要求1所述储粮通风控制实验系统实现的控制方法，其特征在于，包括：

设定温度阈值、湿度阈值，

将温湿度传感器采集的温度数据、湿度数据，分别对应的与该温度阈值、湿度阈值进行比较，

若该温度数据低于该温度阈值，计算加热量，并根据计算结果控制加热装置启动加热，若该温度数据高于该温度阈值，控制制冷装置启动制冷，

若该湿度数据低于该湿度阈值，计算加湿量，并根据计算结果控制经加湿装置加湿的空气流量，若该湿度数据高于该湿度阈值，控制制冷装置启动除湿。