糧倉(cāng)溫巡檢系統(tǒng)

1、糧倉(cāng)溫度巡檢系統(tǒng)學(xué) 生：歐陽(yáng)夢(mèng)思指導(dǎo)教師：梁會(huì)軍（三峽大學(xué) 電氣信息學(xué)院）1課題來(lái)源本課題為2009年秋季學(xué)期三峽大學(xué)電氣新能源學(xué)院下達(dá)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，設(shè)計(jì)的是糧倉(cāng)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，即對(duì)各個(gè)糧庫(kù)的溫度進(jìn)行監(jiān)控，以保證糧庫(kù)的儲(chǔ)存的安全。2 研究的目的和意義2.1保證糧食安全存儲(chǔ)，解決糧倉(cāng)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(guó)民生計(jì)的重要物資，也是軍需民食的特殊商品。中國(guó)有句老話“民以食為天”。吃飯始終是人類賴以生存和社會(huì)穩(wěn)定的頭等大事，糧食問(wèn)題是關(guān)系到國(guó)家發(fā)展、社會(huì)安定的大問(wèn)題。糧食的儲(chǔ)存和保管工作國(guó)家和各級(jí)政府都十分重視。在糧食儲(chǔ)存和保管過(guò)程中溫度對(duì)糧食有直接影響，稍有疏忽，溫度過(guò)高

2、，就會(huì)造成糧食發(fā)燒，給國(guó)家和人民造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，有13億人口，九億多農(nóng)民，近年來(lái)在如何提高糧食產(chǎn)量方面，國(guó)內(nèi)取得了突破性的進(jìn)展，我國(guó)糧食總產(chǎn)量將近5億噸。保持糧倉(cāng)科學(xué)存儲(chǔ)和流通至關(guān)重要。保證國(guó)民糧食需求量，就需要對(duì)現(xiàn)有糧食做到用盡奇能，我們應(yīng)該做好儲(chǔ)糧保糧工作，將糧食儲(chǔ)備損失減少到最低。所以糧食的存放問(wèn)題是不容忽視的問(wèn)題。而現(xiàn)有的糧庫(kù)存在很多隱患，由于糧倉(cāng)的管理滯后于糧食產(chǎn)量，導(dǎo)致糧食由于得不到很好儲(chǔ)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(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，可能會(huì)導(dǎo)致糧食腐爛發(fā)霉，而從化學(xué)的角度來(lái)講，細(xì)微顆粒在密閉的空間里，當(dāng)溫度過(guò)高就可能發(fā)生爆炸等等，這只

3、是溫度一個(gè)因素對(duì)糧庫(kù)糧食儲(chǔ)藏造成的影響，還有類似于濕度，粉塵等很多因素，也會(huì)對(duì)糧食造成一定程度的影響，因此，糧倉(cāng)溫度巡檢系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題異常重要。2.2解決現(xiàn)有糧倉(cāng)溫度控制方面存在的不足糧食在儲(chǔ)藏期間，由于環(huán)境、氣候和通風(fēng)條件等因素的變化，糧倉(cāng)溫度和濕度會(huì)發(fā)生變化，極易造成糧食的霉?fàn)€。在傳統(tǒng)的多點(diǎn)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(guò)程。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn)：傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)上存在電源干擾、濾波不可靠，線路過(guò)于復(fù)雜、無(wú)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(gè)監(jiān)視終端，因此不易實(shí)現(xiàn)糧食儲(chǔ)運(yùn)的自動(dòng)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(wèn)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(hào)供微機(jī)處理，而且在點(diǎn)總線上可以掛多片DS18B20，微機(jī)只需要一根端口線就可以與多點(diǎn)DS18B20進(jìn)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(diǎn)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(hù)方便，成本低，具有可靠性高、線路簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、功能便于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。2.3完善和發(fā)展溫度傳感器技術(shù)的應(yīng)用測(cè)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(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測(cè)量，因此研究溫度的測(cè)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(cè)量旋轉(zhuǎn)滾筒表面的多點(diǎn)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(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)。計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)發(fā)展極快，相當(dāng)成熟，而傳感器應(yīng)用技術(shù)因?yàn)樾枰褂媚M技術(shù)，而模擬技術(shù)還有很多問(wèn)題難以解決，因此傳感器應(yīng)用技術(shù)也有待進(jìn)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(shí)需要信號(hào)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(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外設(shè)計(jì)的糧庫(kù)有節(jié)省能源、減少維修、保證儲(chǔ)物質(zhì)量、降低管理費(fèi)用、方便裝卸等特點(diǎn)。 墨西哥設(shè)計(jì)一種節(jié)能糧庫(kù)，為六邊形太陽(yáng)能糧庫(kù)，可使谷物在倉(cāng)

6、儲(chǔ)過(guò)程中減少10%左右的損失，在裝卸過(guò)程中使谷物損失降低到最低量，還能有效防止對(duì)倉(cāng)庫(kù)墻壁不規(guī)則的摩擦和擠壓，防止糧食裝卸過(guò)程中造成庫(kù)壁破裂，還有維修費(fèi)、設(shè)計(jì)成本、造價(jià)大大低于普通豎式糧庫(kù)等優(yōu)點(diǎn)。 澳大利亞的臥式糧倉(cāng)，為高大型的房式倉(cāng)，倉(cāng)容量高達(dá)10萬(wàn)噸，糧倉(cāng)高度的檐高處6米以上，中間可堆到9米，倉(cāng)房跨度50米，長(zhǎng)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(guó)房式倉(cāng)為4噸）。高大型房式倉(cāng)內(nèi)固定式輸送設(shè)備與立筒倉(cāng)聯(lián)在一起。澳大利亞在港口還沒(méi)設(shè)計(jì)制造超大規(guī)模的鋼板倉(cāng)，是該國(guó)最大的糧食出口終端庫(kù)，糧倉(cāng)為立筒倉(cāng)，其兩條輸送設(shè)備臺(tái)時(shí)產(chǎn)量能達(dá)到500

7、0噸。 日本開發(fā)設(shè)計(jì)一種遠(yuǎn)紅外糧倉(cāng)，在糧庫(kù)內(nèi)設(shè)有遠(yuǎn)紅外快速干燥系統(tǒng)，把糧倉(cāng)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(cāng)內(nèi)放射遠(yuǎn)紅外線，并讓干燥空氣循環(huán)流通，以促使儲(chǔ)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(cāng)保管費(fèi)用。歐洲應(yīng)用有冷卻系統(tǒng)的糧倉(cāng)，在糧倉(cāng)內(nèi)裝有冷卻系統(tǒng)冷凍盤管，能對(duì)糧倉(cāng)進(jìn)行冷卻，可抑制庫(kù)內(nèi)被裝入糧食的呼吸。糧食冷卻機(jī)講冷空氣輸入儲(chǔ)糧倉(cāng)，降低貯糧溫度，冷空氣水分增多，被存糧漸漸干燥。經(jīng)過(guò)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(cāng)，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(guó)50年來(lái)，糧食倉(cāng)儲(chǔ)和流通設(shè)施建設(shè)取得了很大成績(jī)，糧食倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)模750萬(wàn)噸增加了20多倍。我國(guó)過(guò)去儲(chǔ)糧主要是用葦席倉(cāng)和小土倉(cāng)，測(cè)量方法很簡(jiǎn)單，就是用溫度計(jì)或帶測(cè)溫度元件插入糧食中進(jìn)行測(cè)量。但是這種方法需要測(cè)量方法測(cè)溫人員直接操作和讀數(shù)，很辛苦，而且效率低，準(zhǔn)確度低，不能連續(xù)測(cè)溫。隨著國(guó)家糧食產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，開始采用糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)，糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)主要采用溫度計(jì)測(cè)量法，它是將溫度計(jì)放入特制的插桿中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)插在糧倉(cāng)的多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。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(duì)儲(chǔ)糧有一定的作用，但由于溫度計(jì)精度、人工讀數(shù)的人為因素的原因，溫度檢測(cè)不僅速度慢，而且精度

9、低，抽樣不徹底，局部糧溫過(guò)高不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致因局部糧食發(fā)霉變質(zhì)引起大面積壞糧的情況時(shí)有發(fā)生。隨著我國(guó)儲(chǔ)糧規(guī)模越來(lái)越大，為了提高儲(chǔ)糧質(zhì)量，興建了大批機(jī)械化程度很高的不同規(guī)格的金屬、水泥筒倉(cāng)群和大型房式倉(cāng)群。我國(guó)許多糧食倉(cāng)儲(chǔ)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(hào)來(lái)處理電路，而且在測(cè)量過(guò)程中需要標(biāo)定溫度值。檢測(cè)系統(tǒng)因電路和工藝復(fù)雜而誤報(bào)率高，故障頻繁，給施工和維護(hù)都帶來(lái)不便。我國(guó)在1981年初開始研制和運(yùn)用測(cè)溫電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)糧倉(cāng)溫度的變化，廣泛運(yùn)用測(cè)溫電纜與計(jì)算機(jī)連接，按一定的時(shí)間程序，通過(guò)測(cè)控單元與測(cè)溫電纜溫度的模擬信號(hào)，完成糧倉(cāng)時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與控

10、制。糧倉(cāng)電纜中使用的測(cè)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(dǎo)線內(nèi)裝有測(cè)溫元件（分別為內(nèi)接和外接型式），裸細(xì)鋼絲鎧裝（或鋼絲繩置于纜芯中間），外擠PVC（透明塑料）護(hù)套等圓形電纜。實(shí)踐證明，這些傳統(tǒng)的測(cè)溫電纜制造工藝復(fù)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(cè)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(jī)連接，電路復(fù)雜，安裝調(diào)試麻煩，且測(cè)溫誤差較大，靈敏度低，穩(wěn)定性差，測(cè)量速度慢。例如：測(cè)1000點(diǎn)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(cè)溫?cái)?shù)據(jù)偏差較大。目前，我國(guó)的糧食加工和存儲(chǔ)單位一般

11、采用大型的鋼板倉(cāng)或方倉(cāng)儲(chǔ)存原糧。這些儲(chǔ)糧倉(cāng)一般高約二十米，直徑達(dá)十米以上。以往管理人員對(duì)這種大型糧倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)溫度的檢測(cè)非常困難，一種方法是把放有溫度計(jì)的鋼管插入糧食中，過(guò)幾個(gè)小時(shí)，估計(jì)糧食溫度與溫度計(jì)標(biāo)示的溫度一致后，把鋼管取出并馬上讀溫度值，顯然，這種測(cè)溫手段不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且誤差較大，無(wú)法測(cè)量糧倉(cāng)深處的溫度。近幾年，適用于大型糧倉(cāng)的檢測(cè)設(shè)備有了很大一定發(fā)展但現(xiàn)有系統(tǒng)多采用分級(jí)式結(jié)構(gòu)，由一臺(tái)主機(jī)帶數(shù)臺(tái)分機(jī)組成。這些系統(tǒng)在安裝時(shí)，一般把分機(jī)按在糧倉(cāng)的上面，實(shí)踐證明，這樣做不僅給安裝和維護(hù)帶來(lái)不便，而且分機(jī)常因外界環(huán)境的惡劣而無(wú)法正常工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)研究通過(guò)計(jì)算機(jī)檢測(cè)糧食儲(chǔ)備庫(kù)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(cāng)時(shí)間、品種、倉(cāng)型、熏蒸記錄等）進(jìn)行綜合分析：糧食有無(wú)蟲害、是否霉變、需要何種類型的通風(fēng)等；根據(jù)倉(cāng)內(nèi)外溫濕度變化情況，對(duì)各種通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)或手動(dòng)控制；對(duì)糧食庫(kù)存情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。從而大大提高國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)儲(chǔ)備糧安全水平，使儲(chǔ)糧庫(kù)管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。4 研究的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)成果的應(yīng)用價(jià)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(shí)現(xiàn)DS18B20溫度數(shù)據(jù)的采集與總線控制。同時(shí)要求配合控制室計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的傳輸與實(shí)現(xiàn)，由控制室計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)

13、對(duì)各溫度節(jié)點(diǎn)信息的采集、顯示與存儲(chǔ)。4.2應(yīng)用價(jià)值 利用RS485總線實(shí)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(chǎng)RS485總線連接，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。糧倉(cāng)溫度控制是當(dāng)前糧食系統(tǒng)改造的重大項(xiàng)目之一。糧倉(cāng)溫度巡檢系統(tǒng)能及時(shí)檢測(cè)糧倉(cāng)溫度，反映糧倉(cāng)溫度變化情況，對(duì)于安全儲(chǔ)糧、數(shù)據(jù)查詢都有積極作用。對(duì)改變?cè)缙诩Z倉(cāng)溫度信息檢測(cè)手工作業(yè)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大以及降低儲(chǔ)糧成本有明顯的作用。5工作的主要階段、進(jìn)度（1）2010年秋季學(xué)期第16周前接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及有關(guān)規(guī)定。（2）2010年秋季學(xué)期第1621周閱讀指定的參考資料及文獻(xiàn)（包括10萬(wàn)個(gè)印刷符號(hào)外文資料），基本完成開

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

15、51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，可以完成建立總線研究與設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中必須采取措施。8協(xié)助單位及要解決的主要問(wèn)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(wèn)題，同時(shí)，需要得到電氣新能源學(xué)院?jiǎn)挝灰约爱厴I(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師梁老師的大力支持和幫助。參 考 文 獻(xiàn)1戴曰章，吳志勇. 基于AT89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.計(jì)量與測(cè)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(zhǎng)青.基于DS18B20的多點(diǎn)溫度巡檢系統(tǒng)的研究J.成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào).2007，（02）.4張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社.2004.65劉守義.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).西安：電子科技大學(xué)出版社.20028.6何立民.單片機(jī)高級(jí)教程：應(yīng)用與設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)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(cāng)溫度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)J.長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào).2000，（02）.9劉守義.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)