不同仓型的粮堆温度场重现及对比分析

为了揭示不同仓型粮堆内温度场和水气分压场随季节的变化规律及其对储粮安全的影响,该文以天津地区的钢板浅圆仓和平房仓为研究对象,以小麦为储粮目标,采用阵列式分布的温度传感器监测粮堆温度,利用温度拟合算法和WU模型构建粮堆温度场模型,重现粮堆在冬末春初之际和夏季的温度场和水气分压场分布;根据温湿度场耦合理论分析其云图特征,并在此基础上比较2种仓储粮状态的差异。结果表明:夏季,浅圆仓和平房仓的小麦粮堆中均存在大体积的冷芯,使整个粮堆可以安全度夏;冬春交替之际,2种仓的粮堆中均存在多区域分层现象,但由于浅圆仓的表层粮堆水分吸收速率大于平房仓,致使次年春季浅圆仓的粮堆表层更易发生结露;根据平房仓小麦粮堆的等温曲线变化方向可推测有邻仓存在,且由2个毗邻的平房仓温度场融汇度可判定邻仓有储粮。研究结果将为粮堆结露研究提供新思路,为结露预测提供理论依据。     

基于粮温统计特征的粮仓库存状态检测方法

粮仓历史库存状态的准确检测可以为清仓查库工作提供线索,该文通过分析粮温统计特征,提出了一种基于历史粮温统计特征的粮仓库存状态(主要包括空仓、新粮、通风3种状态)检测方法。利用粮堆上下相邻层温差和粮温的新异众比例检测空仓态,利用相邻层温差和粮温标准差检测新粮态,利用层温变化率和粮温标准差变化率检测通风态。提出了一种类多变量决策树的粮仓库存状态检测方法;通过分析11个粮仓历史粮温的统计特征,确定了决策树节点特征参数的最优阈值。最后选择7个不同省份的粮仓,利用提出的检测方法进行库存状态检测试验,试验结果显示空仓态、新粮态、通风态的查准率分别为78%、74%、91%,查全率分别为82%、70%、88%。试验结果表明基于历史粮温统计特征的粮仓库存状态检测方法能够较好的实现对空仓态和通风态的检测,能够基本实现对新粮态的检测。     

储粮机械通风的计算机控制

通过试验建立起的数学函数模型,表达了粮食水分,平衡湿度关系,用该模型编成电算程序,较好地完成了粮食水分,湿度,大气湿度、粮食露点的换算;当把气温、气湿和粮湿、粮种等有关参数输入计算机后,即可达到储粮机械通风计算机监控目的。     

再谈储粮机械通风的计算机控制

前言储粮机械通风是近几年国内广泛推广应用的保粮新科技之一。如何科学地、有效地控制通风过程,仍然是摆在储粮工作者面前的现实课题。三年前笔者曾在本刊发表一篇“谈储粮机械通风的计算机控制”的文章,简要归纳了常用的定温、定湿或定时通风自控方式的特点和不足,同时提出运用计算机控制通风的构想,即通过建立模拟通     

螺旋驱动式粮仓机器人行走机构设计与试验

目前粮仓管理中的粮面平整、施药、翻倒等作业主要靠人工完成,存在成本高、费时费力、工作环境差等缺点,且因粮面松软,现有粮面行驶机构存在易下陷、易倾覆和行驶不便的问题,亟需开发粮面行驶能力较强的机构为粮面作业提供移动平台。为此,该研究设计了一种螺旋驱动式粮仓粮面行走机构,主要由2个旋向相反的螺旋驱动轮组成。通过对螺旋驱动轮与粮面相互作用关系的分析,确定了机构的行驶控制方法并开发了相应的控制系统,可实现在粮面上前进、后退、旋转和差速转向行驶。试制了小型样机并对机构在不同驱动轮转速和转向组合下进行粮面行驶试验,试验结果表明:该行走机构粮面通行能力较强,行驶过程平稳;螺旋驱动轮转速为0.33、1.06、1.72和1.92 r/s时,行走机构的直线行驶速度分别为0.07、0.22、0.34和0.37 m/s,旋转行驶转速分别为0.10、0.24、0.39和0.53 r/s;直线行驶速度和旋转行驶速度均与驱动轮转速成正比例关系,比例系数分别约为0.197和0.251,拟合决定系数分别为0.9995和0.9933,线性相关性较高;在试验转速范围内,直线行驶时随着驱动轮转速的增大,滑转率逐渐增大,下陷深度逐渐减小;直线行驶速度越低,沉陷量越大,最大沉陷量70 mm,为浮筒直径的63.64%,滑转率均较小,最大滑转率约为2.49%,说明该机器人具有较好的粮面通行性。结果可为螺旋驱动式粮面行驶机器人的结构设计及其控制系统研发提供参考。     

基于温湿度场云图的小麦粮堆霉变与温湿度耦合分析

为了研究粮堆霉变和温度场、湿度场的时空耦合关系,该文建立了模拟仓装置,在模拟仓内装入体积比为9∶50的高水分小麦(20.1%,w.b.)和低水分小麦(11%,w.b.),于18℃恒温室内储藏800 h。试验过程中,高水分小麦中心插入30℃的加热元件,短时加热引发粮仓内部湿热迁移,通过构建温、湿度场云图,检测CO_2气体浓度和储藏霉菌变化,揭示温、湿度场与粮堆霉变的时空耦合关系。通过云图观察到湿空气上移而形成窝状高湿区,在温度适宜的条件下,高温中心区由于湿度偏低,几乎不发生霉变,窝状高湿区霉变最严重。当温度降低后,模拟仓内粮堆霉变受到抑制,微生物生长速度减慢。试验结果表明,在温度和湿度的变化和耦合过程中,粮堆霉变不仅是时间的函数,也是空间的函数。由于粮温散失较快,试验过程中,粮堆内没有观察到自发热点。该文可为今后进一步建立粮堆多场耦合规律和储粮过程中霉变发热的监测预报奠定基础。     

玉米粮堆霉变发热过程中的温湿度场变化规律研究

为模拟储粮粮堆局部含水率偏高引起的霉变发热现象,进而研究此现象中温、湿度场的变化规律,该文在试验仓内湿基含水率14.0%的玉米粮堆中心加入湿基含水率18.2%的玉米,在30℃室内储藏40 d。试验粮堆由于霉变引起自发热。试验过程中,通过计算玉米粮堆中垂面内高温区和高湿区的面积变化,从而揭示玉米粮堆霉变发热过程中温、湿度场的变化规律。试验结果表明,粮堆中垂面高湿区面积缓慢扩大,高温区面积开始扩大缓慢,但在与周围粮温最高温差升至3.7℃后,面积扩大速率加快,且高温区与高湿区面积的当量半径r与温度差?T成正比,此正比关系经过了粮库浅圆仓的验证。这为进一步定量分析粮食仓储过程中的高温区和高湿区扩散提供了依据。     

基于粮温时空相关性的储粮数量监管方法研究

针对我国储备粮人工稽核费时、费工等问题,提出了基于粮温时空相关性的储粮数量监管方法。首先,分析粮堆测温平面的自相关性与互相关性,检测粮堆异常发生的日期与平面;然后,分析粮堆异常日期内异常平面上测温线的自相关性,检测发生异常的测温线;接着分析异常测温线上测温点的自相关性,检测并统计异常点的个数;最后,根据异常点个数判定异常种类,进而实现储粮数量监管。在3个储粮区(低温区、中温区、高温区)中分别选取粮仓粮温进行相关性分析,根据分析结果设定测温平面自相关系数阈值为0. 8,互相关系数变化率阈值区间为[-0. 15 d~(-1),0. 15 d~(-1)];测温线的自相关系数阈值为0. 8;测温点的自相关系数阈值为0. 8;同时分析结果显示,短周期内测温线与点的互相关性无法作为异常判定依据。进行了储量监管试验,试验结果表明,基于粮温时空相关性的储粮数量监管方法不仅能够实现储粮数量监管,同时能够检测出粮堆发热等异常变化。     

基于温度场云图的储粮数量监控方法研究

为保障储备粮按照计划进出仓库,同时减少储粮监管与稽核的工作量,该文提出了基于温度场云图RGB颜色特征的储粮监管方法。调用历史粮温数据并进行预处理,生成粮堆各平面温度场云图,利用温度场云图的RGB颜色特征分布计算云图的相似度,据此设定异常判定阈值,计算相邻时间粮堆各平面云图的相似度,依据阈值进行异常检测,从而实现储粮监管。同时该文通过模拟5种粮堆异常情况,进行了模拟检测试验,并与基于温度场云图LBP纹理特征的检测算法进行对比,结果显示:基于温度场云图RGB颜色特征的算法平均查全率、平均查准率、运算速率均优于基于云图LBP纹理特征的算法,分别为98.6%、97.3%、320 ms/次。进行了储粮监管检测试验,结果表明,该方法不仅能够应用于储粮数量的监管,也能够检测出粮堆局部发热。该研究结果为储粮数量监控方法的提出奠定基础。     

科学节粮杜绝浪费

粮食损失水平,一方面体现了一个企业、一个地区乃至一个国家的粮食科技与管理水平;另一方面反映粮食作为一种资源是否被合理高效利用。对粮食损失的治理,历来受到国家和老百姓的共同关注。目前,我国粮食连续增产多年后,继续增长空间有限,探明粮食损失发生环节,利用新技术和新方法“科学节粮、杜绝浪费”,十分必要。多年以来,针对机械作用产生的可观察显性损失已经有了大量研究和一些对治方法;而近期关注的重点是研究探明稻谷在收储过程中存在的隐性损失,并提出和初步应用5T管理的对治策略。