糧倉(cāng)糧庫(kù)分布式光纖溫度監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)

設(shè)

計(jì)

方

案

部分：概述

（1）糧食倉(cāng)儲(chǔ)概述

    我國(guó)現(xiàn)有14億人口，糧食儲(chǔ)藏好壞是關(guān)系到人民健康、市場(chǎng)供給、國(guó)家穩(wěn)定的大事。隨著人口增長(zhǎng)迅速、耕地逐年減少、人類對(duì)社會(huì)物質(zhì)生活的需求愈來(lái)愈高。糧食的利用與保護(hù)得到社會(huì)的更加重視，人類必須杜絕糧食浪費(fèi)與霉?fàn)€現(xiàn)象發(fā)生，珍惜糧食。

    我國(guó)是世界上大糧食生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中的損失高達(dá)15％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)糧農(nóng)組織規(guī)定的5％，在這些損失中因未達(dá)到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食又占到5％。

    糧食在儲(chǔ)藏期間，如果水分超標(biāo)，糧堆內(nèi)部的水分就表現(xiàn)出向表面及糧粒間隙中的空氣緩慢游離的趨勢(shì)，因糧食水分從不流動(dòng)的空氣中逸出比較困難，它在糧粒間聚集，當(dāng)濕度達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)即開始凝結(jié)，隨之產(chǎn)生發(fā)酵和局部溫度升高現(xiàn)象，這又促使糧粒釋放出水分和加速相應(yīng)的發(fā)酵過(guò)程。當(dāng)環(huán)境溫度升高，糧食中帶有的粉塵、雜質(zhì)、特別是有機(jī)物雜質(zhì)加速了上述過(guò)程，嚴(yán)重威脅到安全儲(chǔ)糧，導(dǎo)致糧食腐爛。

    因此糧倉(cāng)糧庫(kù)環(huán)境應(yīng)保持通風(fēng)、干燥，內(nèi)外整潔有序。糧庫(kù)中應(yīng)采取防鼠、防蠅、防蟲、

防盜等設(shè)施，杜絕有害蟲類的滋生。

（2）糧倉(cāng)糧庫(kù)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用背景

     建國(guó)以來(lái)，經(jīng)過(guò)六十多年的發(fā)展，我國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，在某些領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到先進(jìn)水平，但就整體而言，我國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍與一定的差距。目前，大部分糧倉(cāng)庫(kù)仍為人工監(jiān)控管理，如降倉(cāng)溫通風(fēng)是倉(cāng)房日常管理中，尤其是低溫儲(chǔ)糧管理中的一項(xiàng)操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機(jī)：由于糧食呼吸，儲(chǔ)糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動(dòng)糧面，通風(fēng)降溫散濕，因此國(guó)家需要投入大量人力。糧情，糧倉(cāng)溫度靠人工監(jiān)測(cè)，保管員需要頻繁巡查，工作強(qiáng)度大，并且監(jiān)測(cè)結(jié)果不。

（3）糧情測(cè)控系統(tǒng)的意義
　　糧食是國(guó)家的戰(zhàn)略商品，也是人們生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，糧食的存儲(chǔ)安全十分重要。為了盡可能地減少糧食存儲(chǔ)過(guò)程中因發(fā)熱、霉變等原因造成的損失，需要對(duì)存儲(chǔ)糧食內(nèi)的多種物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)糧情狀態(tài)加以判斷，以便及時(shí)消除隱患。影響糧食存儲(chǔ)安全的因素有多種，其中糧倉(cāng)內(nèi)糧食的溫度是關(guān)鍵。為了減少糧食在存儲(chǔ)過(guò)程由于其發(fā)生質(zhì)變而引起的損失，保證糧食的質(zhì)量和品質(zhì)，就需要及時(shí)準(zhǔn)確地掌握存儲(chǔ)中的糧食的各種物理參數(shù)信息，總結(jié)分析其變化規(guī)律，預(yù)測(cè)出存儲(chǔ)的糧食安全狀況，判斷是否可能發(fā)生霉變，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化保糧。因此，利用智能化的糧情測(cè)控系統(tǒng)對(duì)影響糧食儲(chǔ)存質(zhì)量的因素進(jìn)行分析和控制，成為糧倉(cāng)現(xiàn)代化建設(shè)的必然選擇。

第二部分:基于光纖測(cè)溫技術(shù)的糧情測(cè)控系統(tǒng)

（1）分布式光纖測(cè)溫技術(shù)特點(diǎn)
　　我公司研制出一種基于光纖測(cè)溫技術(shù)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用光纖測(cè)溫技術(shù)實(shí)現(xiàn)溫度的采集，結(jié)合濕度、氣體、蟲情等信息全面分析糧情，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)將進(jìn)行報(bào)警或聯(lián)動(dòng)控制通風(fēng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)的實(shí)時(shí)全程監(jiān)測(cè)與調(diào)控，為糧食的存放營(yíng)造合適的條件，達(dá)到長(zhǎng)期安全、有效保存糧食的效果。

（2）組成結(jié)構(gòu)
　　本系統(tǒng)采用先進(jìn)的光纖測(cè)溫技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)，將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行統(tǒng)一采集與管理，通過(guò)溫度監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行分析處理。整個(gè)系統(tǒng)可分為硬件部分和軟件部分，硬件部分主要包含光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；而軟件部分主要完成數(shù)據(jù)的分析、存儲(chǔ)、顯示，具有實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄存儲(chǔ)、超限軟件報(bào)警、生成報(bào)表、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、支持遠(yuǎn)程WEB訪問監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等功能。 此外，本系統(tǒng)既可以對(duì)單個(gè)糧倉(cāng)進(jìn)行監(jiān)控，也可以多個(gè)糧倉(cāng)組網(wǎng)，甚至將某個(gè)地區(qū)、省內(nèi)的所以糧倉(cāng)通過(guò)統(tǒng)一的監(jiān)管平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測(cè)，以起到統(tǒng)一管理、統(tǒng)一監(jiān)控的一站總部式管理。 

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖1 基于光纖測(cè)溫技術(shù)的糧情測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

  （3）技術(shù)參數(shù)

     光纖測(cè)溫主機(jī)參數(shù):

    多模感溫光纜技術(shù)參數(shù):

（4）系統(tǒng)功能特點(diǎn)

◇糧庫(kù)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)

     通過(guò)分布式光纖監(jiān)測(cè)糧倉(cāng)糧庫(kù)內(nèi)的環(huán)境溫度，并能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析運(yùn)算、控制、存儲(chǔ)、發(fā)送等。    

◇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

     具有大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，現(xiàn)場(chǎng)可顯示、查詢監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備工作參數(shù)。

◇設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制功能

      降溫、散濕、通風(fēng)是倉(cāng)房日常管理中的一項(xiàng)操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機(jī)，由于糧食呼吸，儲(chǔ)糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動(dòng)糧面，通風(fēng)降溫散濕。實(shí)現(xiàn)倉(cāng)窗、制冷、制熱、通風(fēng)等設(shè)備自動(dòng)開關(guān)，對(duì)提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度意義重大。

     --上位機(jī)控制平臺(tái)可根據(jù)糧庫(kù)環(huán)境的要求，對(duì)已設(shè)置的溫濕度數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，自動(dòng)計(jì)算和控制加熱、制冷、降濕、通風(fēng)等設(shè)備狀態(tài)，也可根據(jù)人工設(shè)定的數(shù)值定時(shí)控制設(shè)備或根據(jù)需要進(jìn)行人工開啟。

◇防火自動(dòng)報(bào)警功能

    可提供現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警，并通過(guò)電話語(yǔ)音撥號(hào)報(bào)警或發(fā)送報(bào)警短信通知相關(guān)人員。

◇現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警功能

    用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標(biāo)的上限和下限，根據(jù)溫濕度實(shí)測(cè)值與人工設(shè)定的超限值進(jìn)行對(duì)比分析，若實(shí)測(cè)值超過(guò)設(shè)定的范圍，則通過(guò)屏幕顯示報(bào)警或現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警。

◇遠(yuǎn)程傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理功能

    可聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)到的各種信息，上級(jí)部門可隨時(shí)調(diào)用、檢查糧庫(kù)環(huán)境的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、報(bào)表，提供集中式系統(tǒng)管理及數(shù)據(jù)檢索功能，可與其它信息系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，支持TCP/IP協(xié)議。

（5）對(duì)比優(yōu)勢(shì)
　　傳統(tǒng)的糧庫(kù)測(cè)溫系統(tǒng)通過(guò)測(cè)溫電纜實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集，存在著布設(shè)困難、故障率高、難以維護(hù)等缺陷，會(huì)發(fā)生由纜線引入雷擊、熏蒸損壞連接節(jié)點(diǎn)等問題。光纖測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用可解決上述不足，主要表現(xiàn)在：
　　1、測(cè)溫光纖抗電磁干擾能力強(qiáng)、本征防雷防爆；測(cè)溫電纜易受電磁干擾、雷擊、瞬間脈沖電流等的影響；
　　2、測(cè)溫光纖耐氣體腐蝕性強(qiáng)；測(cè)溫電纜接線端頭采用銅線，熏蒸氣體對(duì)銅有*的腐蝕性，易造成線路虛斷，數(shù)據(jù)丟失；
　　3、測(cè)溫光纖本征無(wú)源，可以做到電不進(jìn)倉(cāng)，有利于糧食儲(chǔ)藏安全；測(cè)溫電纜為有源部件，對(duì)糧食儲(chǔ)藏有安全隱患；
　　4、測(cè)溫光纖分布式測(cè)溫、精度高、測(cè)溫點(diǎn)多、每0.5米一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，有利于糧堆溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè)；測(cè)溫電纜準(zhǔn)分布式、測(cè)溫點(diǎn)少、每2米一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，2米間隔內(nèi)的糧溫?zé)o法測(cè)量；
　　因此，光纖測(cè)溫與電纜測(cè)溫項(xiàng)目相比具有本征安全、防雷防爆、耐腐蝕性強(qiáng)、精度高、連續(xù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

第三部分總結(jié)

　　基于光纖測(cè)溫技術(shù)的糧情測(cè)控系統(tǒng)可以很好的解決糧食儲(chǔ)藏中的主要因素，能及時(shí)的對(duì)每個(gè)倉(cāng)內(nèi)糧食質(zhì)量的變化情況進(jìn)行檢測(cè)、能實(shí)時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)、能對(duì)異常情況做出報(bào)警、能滿足各個(gè)糧庫(kù)自身的管理。

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