陳思羽,朱紅媛,王 子,徐愛迪,李捷涵

(佳木斯大學機械工程學院，黑龍江 佳木斯 154007)

0 引 言

糧食是人類賴以生存的物質基礎，糧食安全問題一直是社會所關注的焦點問題。據(jù)不完全資料顯示，除國家收購的儲備糧食以外，我國有60%～70%的糧食儲存在農戶家中，而因農戶儲藏方法不當導致糧食損失約占存糧總量的8%～10%[1]。為了應對人口數(shù)量的不斷增長而所帶來的糧食需求壓力，對于糧食儲存條件的改善顯得尤為重要。

在儲糧過程中，溫度、濕度兩個重要的參數(shù)對于糧情的監(jiān)控十分重要[2-4]。目前，在糧庫或者普通農戶都是取樣后用水分儀進行水分檢測，或者在糧倉內部預先放置溫濕度傳感器進行在線監(jiān)測糧倉內部溫度和濕度，而溫濕度傳感器在糧倉內部的位置是固定不動的，在大糧倉的局部或者農戶的小糧倉的在線監(jiān)測過程中，使用效果并不理想[5]。

為了解決上述問題，設計一套糧倉溫濕度檢測裝置，針對糧倉的溫度、濕度進行在線檢測，即插即用，攜帶方便，保障儲糧安全。

1 機械結構設計

目前，大部分糧倉都采用預先在糧倉內部安裝溫度傳感器，然后在裝入糧食。傳感器長期存放在糧倉中，如果某個傳感器失靈也無法隨時取出，導致不能局部準確測量糧倉中的溫濕度。

設計整體采用圓柱型的結構，上下兩端均設計成圓錐形便于整體設備的取出與插入。其整體如圖1所示。

1 頂部倉室 2.第一段倉室 3.第二段倉室 4.第三段倉室 5.底部倉室

為了更好檢測糧倉內部糧食水分的均勻程度，裝置中共設有三段檢測倉，每段內設有通氣孔，孔內裝有溫濕度傳感器，不同深度的糧食通過溫濕度一體檢測系統(tǒng)完成對糧倉內部的溫度、濕度檢測。

圖2所示為頂部倉室內部結構，該裝備是整體結構的動力傳輸部分，由減速電機帶動齒輪進行傳動，再帶動主軸轉動從而使圖中絞龍旋轉，以此來控制檢測倉內糧食的進與出。

圖2 頂部倉室

圖3所示為第一段倉室，具體工作流程為：整體結構插入糧倉之后，由主軸旋轉帶動外側倉門打開，開始進糧的同時封閉下側出糧倉門，當出糧倉門關閉之后等待倉室內裝滿糧食開始檢測，檢測經(jīng)過一定時間顯示界面數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后開始記錄，檢測完成后，取出檢測裝置，倉內糧食可由主軸反向旋轉排除，其余兩段檢測倉的結構和工作流程同上，由此省略。

圖3 第一段倉室

圖4所示為第三段倉室及底部倉室，底部倉室與第三段檢測倉室相連接，下半部的倉門可用于排糧。絞龍的設置方便了檢測裝置的插入，減少糧食破損。

圖4 第三段倉室及底部倉室

2 觸摸屏及PLC程序編寫

本裝置采用PLC及觸摸屏對檢測裝置內的溫度、濕度、水分進行觀測及控制，從而達到在線檢測。

圖5所示為本系統(tǒng)觸摸屏的運行界面，左側界面是檢測裝置中的檢測倉門和底部鉆頭兩部分結構，分別用兩個電機分別控制，倉門可以控制其主軸正轉和反轉，并且設定每次轉動時間為5秒種，完成進糧和出糧的動作。底部電機則直接控制其轉動和停止。右側的總開關控制整個裝置的運行和停止，右下角的檢測界面按鈕可以直接跳轉檢測界面。

圖5 運行界面

圖6所示觸摸屏的檢測界面，分別用來顯示上段監(jiān)測倉、中段監(jiān)測倉和下段監(jiān)測倉的溫度和濕度，利用三段檢測的平均溫濕度值利用平衡水分公式[6]直接計算出倉內檢測位置糧食的含水率，并在界面顯示。

圖6 檢測界面

圖7是PLC程序中的電機控制部分，X000是控制總開關，X002，X003是控制主軸電機的正反轉，X0004控制底部電機的運行。

圖7 電機控制

圖8是PLC程序中傳感器模塊的讀取程序，通過PLC的讀取在轉入觸摸屏進行輸出顯示。

4 結 語

裝置在倉內糧食檢測過程中，可隨時插入和取出，解決了傳感器長期掩埋會導致失靈的弊端，以及傳感器位置固定不能對局部進行檢測的問題，實現(xiàn)了即插即用。本文所設計的系統(tǒng)具有成本低廉、性能穩(wěn)定等特點，能夠滿足中小型糧倉現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測的要求，為未來的糧倉監(jiān)測系統(tǒng)的設計提供了一種可行的方案。