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糧倉糧庫分布式光纖溫度監(jiān)測管理系統(tǒng)
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糧倉糧庫分布式光纖溫度監(jiān)測管理系統(tǒng)
設(shè)
計
方
案
我國現(xiàn)有14億人口,糧食儲藏好壞是關(guān)系到人民健康、市場供給、國家穩(wěn)定的大事。隨著人口增長迅速、耕地逐年減少、人類對社會物質(zhì)生活的需求愈來愈高。糧食的利用與保護得到社會的更加重視,人類必須杜絕糧食浪費與霉爛現(xiàn)象發(fā)生,珍惜糧食。
我國是世界上大糧食生產(chǎn)和消費國。據(jù)統(tǒng)計,我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運輸?shù)冗^程中的損失高達15%,遠遠超過糧農(nóng)組織規(guī)定的5%,在這些損失中因未達到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食又占到5%。
糧食在儲藏期間,如果水分超標,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,因糧食水分從不流動的空氣中逸出比較困難,它在糧粒間聚集,當濕度達到飽和點時即開始凝結(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的發(fā)酵過程。當環(huán)境溫度升高,糧食中帶有的粉塵、雜質(zhì)、特別是有機物雜質(zhì)加速了上述過程,嚴重威脅到安全儲糧,導致糧食腐爛。
因此糧倉糧庫環(huán)境應保持通風、干燥,內(nèi)外整潔有序。糧庫中應采取防鼠、防蠅、防蟲、
防盜等設(shè)施,杜絕有害蟲類的滋生。
建國以來,經(jīng)過六十多年的發(fā)展,我國糧食倉儲技術(shù)得到了長足發(fā)展,在某些領(lǐng)域已經(jīng)達到*水平,但就整體而言,我國糧食倉儲技術(shù)與發(fā)達國家相比,仍與一定的差距。目前,大部分糧倉庫仍為人工監(jiān)控管理,如降倉溫通風是倉房日常管理中,尤其是低溫儲糧管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作,經(jīng)常需要在半夜開機:由于糧食呼吸,儲糧穩(wěn)定性較差,保管員需不斷翻動糧面,通風降溫散濕,因此國家需要投入大量人力。糧情,糧倉溫度靠人工監(jiān)測,保管員需要頻繁巡查,工作強度大,并且監(jiān)測結(jié)果不精確。
(3)糧情測控系統(tǒng)的意義
糧食是國家的戰(zhàn)略商品,也是人們生存的物質(zhì)基礎(chǔ),糧食的存儲安全十分重要。為了盡可能地減少糧食存儲過程中因發(fā)熱、霉變等原因造成的損失,需要對存儲糧食內(nèi)的多種物理量進行實時檢測,并根據(jù)所測數(shù)據(jù)對糧情狀態(tài)加以判斷,以便及時消除隱患。影響糧食存儲安全的因素有多種,其中糧倉內(nèi)糧食的溫度是關(guān)鍵。為了減少糧食在存儲過程由于其發(fā)生質(zhì)變而引起的損失,保證糧食的質(zhì)量和品質(zhì),就需要及時準確地掌握存儲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,預測出存儲的糧食安全狀況,判斷是否可能發(fā)生霉變,實現(xiàn)科學化保糧。因此,利用智能化的糧情測控系統(tǒng)對影響糧食儲存質(zhì)量的因素進行分析和控制,成為糧倉現(xiàn)代化建設(shè)的必然選擇。
第二部分:基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)
(1)分布式光纖測溫技術(shù)特點
我公司研制出一種基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng),該系統(tǒng)采用光纖測溫技術(shù)實現(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)異常時將進行報警或聯(lián)動控制通風設(shè)備,實現(xiàn)對糧倉的實時全程監(jiān)測與調(diào)控,為糧食的存放營造合適的條件,達到長期安全、有效保存糧食的效果。
(2)組成結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用先進的光纖測溫技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、計算技術(shù),將各監(jiān)測點的溫度進行統(tǒng)一采集與管理,通過溫度監(jiān)測軟件進行分析處理。整個系統(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)測系統(tǒng);而軟件部分主要完成數(shù)據(jù)的分析、存儲、顯示,具有實時顯示、實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)自動記錄存儲、超限軟件報警、生成報表、數(shù)據(jù)導出、支持遠程WEB訪問監(jiān)測數(shù)據(jù)等功能。 此外,本系統(tǒng)既可以對單個糧倉進行監(jiān)控,也可以多個糧倉組網(wǎng),甚至將某個地區(qū)、省內(nèi)的所以糧倉通過統(tǒng)一的監(jiān)管平臺進行統(tǒng)一監(jiān)測,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 基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
光纖測溫主機參數(shù):
技術(shù)參數(shù)名稱 | 參數(shù) |
溫度測量精度 | ±1℃ |
空間分辨率 | ±1米 |
測量時間 | 4-16秒/通道 |
測溫主機壽命 | 大于10年 |
通道數(shù)量 | 4通道 |
溫度分辨率 | 0.2℃ |
距離定位精度 | ≤1m |
測量周期 | (16-64)s |
報警分區(qū) | >100個/路 |
測溫主機工作環(huán)境溫度 | -10~40 C |
測溫主機工作環(huán)境濕度 | 5~95%無凝結(jié) |
操作系統(tǒng) | Windows 2000以上中文版 |
接口 | 串行RS232/485、USB、網(wǎng)絡 |
測量分區(qū) | >24個 |
激光源工作壽命 | >10年 |
光轉(zhuǎn)換開光壽命 | >10年 |
供電電源 | 交直流供電AC220V/DC220V |
通信端口 | TCP/IP接口10/100M以太網(wǎng)口 |
繼電器輸出 | 8路無源常開干觸點,觸點容量AC220V/5A或DC220V/1A,可外擴 |
開機浪涌沖擊 | 開機冷啟動大值為20A/10ms |
操作系統(tǒng) | WINDOWS 2000/XP |
通訊模式 | CLIENT/SERVER |
網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) | 以太網(wǎng)(10/100M) |
通訊協(xié)議 | TCP/IP |
安裝方式 | 機柜內(nèi)安裝 |
多模感溫光纜技術(shù)參數(shù):
技術(shù)參數(shù)名稱 | 要求值 | |
光纖模式 | GI62.5/125μm多模光纖 | |
芯數(shù) | 單芯 | |
外部直徑 | 不大于6mm | |
衰減 | ≤1.6分貝/公里 帶寬300MHz | |
外 護 套 | 外護套材料 | 阻燃型熱塑材料 |
外護套防護級別 | >IP65 | |
抗張強度 | 工作時不小于125N 敷設(shè)時不小于200N | |
抗壓強度 | 工作時不小于300 N/10cm 敷設(shè)時不小于1000 N/10cm | |
線性碾壓力 | 300N/cm引起~0.3mm的變形 | |
外護套絕緣性能 | 4kV/DC | |
允許的曲率半徑 | 工作時 光纜外徑的10倍 敷設(shè)時 光纜外徑的20倍 | |
工作溫度范圍 | 長期:-40℃~120℃ 短時(60min):-50℃ ~120 ℃ | |
使用年限 | >10年 |
◇糧庫環(huán)境溫度監(jiān)測
通過分布式光纖監(jiān)測糧倉糧庫內(nèi)的環(huán)境溫度,并能對數(shù)據(jù)進行采集、分析運算、控制、存儲、發(fā)送等。
◇數(shù)據(jù)存儲功能
具有大容量數(shù)據(jù)存儲功能,現(xiàn)場可顯示、查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備工作參數(shù)。
◇設(shè)備聯(lián)動控制功能
降溫、散濕、通風是倉房日常管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作,經(jīng)常需要在半夜開機,由于糧食呼吸,儲糧穩(wěn)定性較差,保管員需不斷翻動糧面,通風降溫散濕。實現(xiàn)倉窗、制冷、制熱、通風等設(shè)備自動開關(guān),對提高工作效率、降低勞動強度意義重大。
--上位機控制平臺可根據(jù)糧庫環(huán)境的要求,對已設(shè)置的溫濕度數(shù)學模型進行分析,自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風等設(shè)備狀態(tài),也可根據(jù)人工設(shè)定的數(shù)值定時控制設(shè)備或根據(jù)需要進行人工開啟。
◇防火自動報警功能
可提供現(xiàn)場聲光報警,監(jiān)測系統(tǒng)報警,并通過電話語音撥號報警或發(fā)送報警短信通知相關(guān)人員。
◇現(xiàn)場報警功能
用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標的上限和下限,根據(jù)溫濕度實測值與人工設(shè)定的超限值進行對比分析,若實測值超過設(shè)定的范圍,則通過屏幕顯示報警或現(xiàn)場聲光報警。
◇遠程傳輸和網(wǎng)絡管理功能
可聯(lián)網(wǎng)遠程傳輸現(xiàn)場監(jiān)測到的各種信息,上級部門可隨時調(diào)用、檢查糧庫環(huán)境的各項數(shù)據(jù)、報表,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)對比優(yōu)勢
傳統(tǒng)的糧庫測溫系統(tǒng)通過測溫電纜實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集,存在著布設(shè)困難、故障率高、難以維護等缺陷,會發(fā)生由纜線引入雷擊、熏蒸損壞連接節(jié)點等問題。光纖測溫技術(shù)的應用可解決上述不足,主要表現(xiàn)在:
1、測溫光纖抗電磁干擾能力強、本征防雷防爆;測溫電纜易受電磁干擾、雷擊、瞬間脈沖電流等的影響;
2、測溫光纖耐氣體腐蝕性強;測溫電纜接線端頭采用銅線,熏蒸氣體對銅有*的腐蝕性,易造成線路虛斷,數(shù)據(jù)丟失;
3、測溫光纖本征無源,可以做到電不進倉,有利于糧食儲藏安全;測溫電纜為有源部件,對糧食儲藏有安全隱患;
4、測溫光纖分布式測溫、精度高、測溫點多、每0.5米一個測溫點,有利于糧堆溫度場的監(jiān)測;測溫電纜準分布式、測溫點少、每2米一個測溫點,2米間隔內(nèi)的糧溫無法測量;
因此,光纖測溫與電纜測溫項目相比具有本征安全、防雷防爆、耐腐蝕性強、精度高、連續(xù)性好等優(yōu)點。
第三部分總結(jié)
基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)可以很好的解決糧食儲藏中的主要因素,能及時的對每個倉內(nèi)糧食質(zhì)量的變化情況進行檢測、能實時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和預測、能對異常情況做出報警、能滿足各個糧庫自身的管理。
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