一種電阻式谷物水分檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水分檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種谷物水分檢測領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]糧食水分檢測對糧食的收購、運輸、儲藏、加工貿(mào)易都具有十分重要的意義。水分過高浪費運力和倉容，促使糧食生命活動旺盛，容易引起來糧食發(fā)熱、霉變、生蟲、和其他生化變化。而糧食水分過低，減少了糧食重量，會影響糧食品質(zhì)。因此，水分一直是糧食的一項重要質(zhì)量標準。
[0003]糧食的水分檢測技術(shù)總體上分為直接法和間接法。直接法是通過干燥或化學(xué)方法直接去除糧食中的水分，檢測出樣品的絕對含水量。直接法檢測水分、檢測精度高，適用于實驗室檢測，缺點是檢測的時間比較長，無法實現(xiàn)快速、在線監(jiān)測，從而難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對速度和連續(xù)化的要求。間接法是通過檢測與水分有關(guān)的物理量，主要包括電阻水分測定、核磁共振法、電容水分測定、紅外式水分測定。
[0004]傳統(tǒng)的糧食水分在線檢測裝置主要利用間接法如電阻水分測定、電容水分測定等，同時結(jié)合防堵裝置、信號變送器的傳感器總成、帶有頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路、多路信號轉(zhuǎn)換電路、多路增益調(diào)節(jié)電路、主機、打印機、信號電纜等構(gòu)成，初步實現(xiàn)了糧食烘干過程中的在線、實時、同步、多點水分檢測。
[0005]經(jīng)過分析，傳統(tǒng)的糧食水分檢測裝置只能單純的測量和顯示，沒有形成與糧食烘干設(shè)備配套的實時、在線控制系統(tǒng)，無法是實現(xiàn)糧食干燥過程中的自動控制，降低烘干效率，造成能源浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種與烘干設(shè)備相配套的實時、在線控制系統(tǒng)，該控制基于電阻水分檢測方法，利用正交最小二乘法建立RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習算法，運用其非線性處理能力對測量數(shù)據(jù)進行融合，可以自動對測量值進行各種修正和誤差補償，從而提高了糧食水分檢測系統(tǒng)的可靠性和測量精度。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供一種谷物水分檢測方法，包括:
[0008]根據(jù)來自用戶的水分測量請求，對待測谷物所含水分和待測谷物所在環(huán)境溫度進行檢測；
[0009]對所檢測到的待測谷物所含的水分數(shù)據(jù)和待測谷物所在環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理，得到待測谷物的實際水分數(shù)據(jù)；
[0010]將所得到的待測谷物的實際水分數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示設(shè)備，以供用戶查看。
[0011 ] 其中，所述對待測谷物所含水分和待測谷物所在環(huán)境溫度進行檢測的步驟包括:
[0012]利用安裝在水分儀的兩個用來碾壓待測谷物的碾壓輪之間的水分傳感器，實時采集待測谷物所含的水分數(shù)據(jù)；
[0013]利用安裝在烘干設(shè)備內(nèi)的溫度傳感器，實時采集待測谷物所在環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)。
[0014]利用安裝在碾壓輪上的重力傳感器，實時采集谷物落入碾壓輪的重量信號，隨著谷物粒數(shù)的增多，獲得谷物的實際粒數(shù)。
[0015]特別是，對待測谷物所含水分和待測谷物所在環(huán)境溫度進行融合處理包括:
[0016]如果檢測溫度高于溫度設(shè)定值，則會將檢測到的水分值與實際溫度和設(shè)定溫度的差的0.101的倍數(shù)做差，得到溫度補償后的實際水分值，BP:
[0017]M實際=M初始-0.101* (T實際-T設(shè)定)
[0018]其中，是指溫度補償后的實際水分值，Mtofe是指檢測到的水分值，是檢測溫度值，Tijffi是用戶設(shè)定的溫度值。
[0019]如果檢測溫度低于溫度設(shè)定值，則會將檢測到的水分值與設(shè)定溫度和實際溫度的差的0.101倍數(shù)做和，得到溫度補償后的實際水分值，即:
[0020]M實際=M初始+0.101* (T設(shè)定—T實際)
[0021]其中，是指溫度補償后的實際水分值，Mtofe是指檢測到的水分值，是檢測溫度值，Tijffi是用戶設(shè)定的溫度值。
[0022]特別是，所述對待測谷物所含水分和待測谷物所在環(huán)境溫度進行檢測由谷物水分檢測單元進行，包括:
[0023]用于檢測待測谷物所含水分的水分傳感器，和用于檢測待測谷物所在環(huán)境溫度的溫度傳感器；
[0024]用于將所述水分傳感器測得的水分數(shù)據(jù)和所述溫度傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)進行收集和簡單處理的單片機處理模塊；
[0025]用于進行所述收集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合的RBF數(shù)據(jù)融合模塊；以及，
[0026]用于控制所述水分檢測單元，并將所述處理后的數(shù)據(jù)進行傳送處理，以供用戶查看的PLC控制單元的通信模塊。
[0027]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明另一方面提供一種谷物烘干控制方法，包括:
[0028]在待測谷物干燥期間，利用上述的谷物水分測量方法，獲取待測谷物的實際水分數(shù)據(jù)；
[0029]將所述實際水分數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)水分數(shù)據(jù)進行比較；
[0030]當所述實際水分數(shù)據(jù)大于預(yù)設(shè)水分數(shù)據(jù)時，根據(jù)所述實際水分數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)水分數(shù)據(jù)的差值，調(diào)整輸出至用來烘干待測谷物的烘干設(shè)備的工作電源頻率，以進行變頻調(diào)速；
[0031]重復(fù)上述步驟，直至所述實際水分數(shù)據(jù)小于或等于預(yù)設(shè)水分數(shù)據(jù)。
[0032]特別是，本發(fā)明提供的一種谷物烘干控制方法還包括:
[0033]將待測谷物的前次實際水分數(shù)據(jù)與本次實際水分數(shù)據(jù)之差除以本次實際水分數(shù)據(jù)，得到水分差異比率；
[0034]將所述水分差異比率與預(yù)定比率進行比較；
[0035]若所述水分差異比率大于預(yù)定比率，則生成告警信息，從而及時提醒用戶。
[0036]本發(fā)明再一方面提供一種電阻式谷物水分檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0037]用于采集待測谷物水分信息和待測谷物所處環(huán)境的溫度信息的數(shù)據(jù)采集模塊；
[0038]將所述數(shù)據(jù)采集模塊獲得的數(shù)據(jù)進行特征提取、并進行RBF融合計算的數(shù)據(jù)融合豐吳塊；
[0039]將經(jīng)所述數(shù)據(jù)融合模塊得到的分析結(jié)果上傳至PLC數(shù)據(jù)控制中心的通信模塊；以及，
[0040]用于連接所述水分傳感器和溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊的電路。
[0041 ] 其中，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括:
[0042]將待測谷物水分信息輸出為電壓信號的水分傳感器；
[0043]用于將待測谷物所處環(huán)境的溫度信息輸出為電壓信號的溫度傳感器；以及
[0044]用于采集所述電壓信號并進行A/D轉(zhuǎn)化和整合處理的數(shù)據(jù)預(yù)處理單元。
[0045]特別是，所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括:
[0046]將所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元處理后的信號進行干擾和噪音濾除的數(shù)據(jù)處理單元。
[0047]特別是，所述水分傳感裝置是具有固定壓力的壓碎式電極。
[0048]其中，所述溫度傳感器安裝在烘干機內(nèi)的谷物存儲倉中，用于實時檢測待測谷物的溫度。
[0049]特別是，所述數(shù)據(jù)采集模塊采用單片機和A\D芯片作為前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集，然后通過Can Link通訊將數(shù)據(jù)送給計算機，最后在Lab VIEW開發(fā)平臺下，對數(shù)據(jù)進行各種處理、分析、儲存、顯示、打印。
[0050]特別是，所述采集控制電路主要有C51單片機、MAX125和接口電路組成。
[0051]尤其是，本發(fā)明提供的一種電阻式谷物水分檢測系統(tǒng)還包括用于啟動水分檢測系統(tǒng)的電源。
[0052]特別是，所述電源通過變壓器進行降壓處理，并經(jīng)過由四個整流二極管組成的整流電路和一個電容組成的濾波電路處理，得到可供系統(tǒng)使用的直流電；
[0053]其中，所述整流二極管選用SIAB型二極管，所述濾波電容選用25V/47uF的鋁電解電容。
[0054]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下方面:
[0055]1、本發(fā)明采用將測量的電阻信號轉(zhuǎn)化為頻率信號，通過測頻測周的方法來測量糧食水分，用震蕩電路對采集信號進行轉(zhuǎn)換，并通過單片機進行測量，在通過軟件優(yōu)化設(shè)計及適當?shù)乃惴ㄟM行線性化，可快速、準確的對各類糧食谷物等試料進行水分測量。
[0056]2、本發(fā)明采用橋式放大電路進行溫度補償，采用熱敏電阻作為橋路的一臂，并在熱敏電阻兩端并聯(lián)有電阻R，改善了熱敏電阻的溫度線性特性；并通過函數(shù)擬合和誤差的手動調(diào)節(jié)，能夠?qū)h(huán)境溫度、糧食緊實度等因素造成的誤差限制在小范圍內(nèi)，提高了水分測量的精度，實現(xiàn)了水分測量的高效性和精準度。
【附圖說明】
[0057]圖1是本發(fā)明的谷物水分測量方法的流程圖；
[0058]圖2是本發(fā)明的谷物烘干控制方法的流程圖；
[0059]圖3是本發(fā)明提供的一種電阻式谷物水分檢測系統(tǒng)的組成模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0060]下面結(jié)合具體實施例和附圖來進一步描述本發(fā)明。
[0061]如圖1所示的本發(fā)明的谷物水分測量方法的流程圖，包括以下步驟:
[0062]SlOl根據(jù)來自用戶的水分測量請求，對待測谷物所含水分和待測谷物所在環(huán)境溫度進行檢測；
[0063]S102對所檢測到的待測谷物所含的水分數(shù)據(jù)和待測谷物所在環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合處理，得到待測谷物的實際水分數(shù)據(jù)；
[0064]S103將所得到的待測谷物的實際水分數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示設(shè)備，以供用戶查看。
[0065]進一步的，所述對待測谷物所含水分和待測谷物所在環(huán)境溫度進行檢測包括:
[0066]利用安裝在水分儀的兩個用來碾壓待測谷物的碾壓輪之間的水分傳感器，實時采集待測谷物所含的水分數(shù)據(jù)，其中，水分傳感器是具有固定壓力的壓碎式電極；
[0067]利用安裝在烘干設(shè)備內(nèi)的溫度傳感器，實時采集待測谷物所在環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)，一方面有利于知道被烘干谷物的環(huán)境溫度，另一方面，可根據(jù)測得谷物溫度進行溫度補償?shù)能浖O(shè)計；
[0068]利用安裝在碾壓輪上的重力傳感器，實時采集谷物落入碾壓輪的重量信號，隨著谷物粒數(shù)的增多，獲得谷物的實際粒數(shù)。
[0069]特別是，本發(fā)明采用橋式放大電路進行溫度補償，以熱敏電阻作為橋路的一臂，在熱敏電阻的兩端并聯(lián)有電阻，可改善熱敏電阻的溫度線性特性，并使用調(diào)零電阻進行測試溫度的調(diào)整。
[0070]進一步的，所述對待測谷物所含水分和待測谷物所在環(huán)境溫度進行融合處理包括:
[0071]如果檢測溫度高于溫度設(shè)定值，則會將檢測到的水分值與實際溫度和設(shè)定溫度的差的0.101的倍數(shù)做差，得到溫度補償后的實際水分值，BP:
[0072]M實際=M初始-0.101* (T實際-T設(shè)定)
[0073]其中，是指溫度補償后的實際水分值，Mtofe是指檢測到的水分值，是檢測溫度值，Tijffi是用戶設(shè)定的溫度值。
[007