CN104713918A - 一种粮食水分检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粮食水分检测方法，该方法主要采用电容法进行水分检测，包括从待测粮食中选取粮食样品，测量粮食样品中不同水分所对应的电容值，通过获得样品水分与电压的NURBS三次曲线；将待测粮食烘干后，送入水分检测***中，通过水分传感器和D/A转换，获得水分的电压信号；将获得的电压信号传送至数据采集控制器，经计算后，与所述NURBS三次曲线进行比对处理，获得烘干机的控制参数，由计算机发布控制指令，对烘干过程进行控制。本发明通过优化电容传感器，运用全面拟合算法测量数据进行融合，采用嵌入式***结构和实时操作***，对检测过程进行动态监控，实现对各类信息网络化的传输处理、储存、调用、查询、发布及管理，并可对实时信息、温度信息、湿度信息、报警信息等进行分析，为检测可靠性提供科学依据，降低管理成本。

Description

一种粮食水分检测方法

技术领域

本发明涉及水分检测领域，尤其涉及粮食水分检测方法。

背景技术

粮食中含水的多少是检测粮食质量好坏的一个重要指标，粮食中水分过多，不利于粮食的长期保存，粮食容易变质腐坏；粮食中含水过少，粮食的营养物质缺失，则粮食的质量得不到保证。由此可见，粮食中水分的多少很大程度上决定着粮食质量的好坏。由此，对粮食中所含水分的检测就显得尤为必要。

粮食的水分检测技术总体上分为直接法和间接法。直接法是通过干燥或化学方法直接去除粮食中的水分，检测出样品的绝对含水量。直接法检测水分，检测精度高，适用于实验室检测，缺点是检测的时间较长，无法实现快速、在线检测，从而难以满足现代生产对速度和连续化的要求。间接法是通过检测与水分有关的物理量，主要包括电阻水分测定、核磁共振法、电容水分测定、红外式水分测定等。

传统的粮食水分在线检测装置主要利用间接法如电阻水分测定、电容水分测定等，同时结合防堵装置、信号变送器的传感器总成、带有频率/电压转换电路、多路信号转换电路、多路增益调节电路、主机、打印机、信号电缆等构成，初步实现了粮食烘干过程中的在线、实时、同步、多点水分检测。

经过分析，传统的粮食水分检测装置只能单纯的测量和显示，没有形成与粮食烘干设备配套的实时、在线控制***，无法实现粮食干燥过程中的自动控制，降低烘干效率，造成能源浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种高效粮食水分检测***，它在电容检测方法的基础上，利用NURBS三次曲线拟合方法，运用其非线性处理能力对测量数据进行融合，可以自动对测量值进行各种修正和误差补偿，从而提高了粮食水分检测***的可靠性和测量精度，同时自主研发基于PLC与粮食烘干设备配套的实时控制***，实现了粮食干燥过程中的自动控制、在线显示、故障报警和粮食水分检测功能。

为实现本发明的目的，本发明的提供的一种粮食烘干的控制方法，包括：

从待测粮食中选取粮食样品，测量粮食样品中不同水分所相对应的电容值，通过获得样品水分与电压的NURBS三次曲线；

将待测粮食烘干后，送入水分检测***中，通过水分传感器和D/A转换，获得水分的电压信号；

将获得的电压信号传送至数据采集控制器，经计算后，与所述NURBS三次曲线进行比对处理，获得烘干机的控制参数，由计算机发布控制指令，对烘干过程进行控制。

本发明的提供的一种粮食烘干的控制方法，还包括：

先设定粮食的目标水分值和温度值后，再将烘干后的待测粮食送入水分检测***中，进行检测。

其中，所述将获得的电压信号传送至数据采集控制器，经计算后，与NURBS三次曲线进行比对处理，获得烘干机的控制参数包括：

判断电压信号是否小于粮食的目标水分值，如果小于粮食的目标水分值，则***会自动继续进行两次的水分检测；如果大于等于粮食的目标水分值，则粮食会继续进行烘干处理。

特别是，所述的进入水分检测***后还包括：

通过温度传感器和D/A转换，获得温度的电压信号。

特别是，所述水分传感器为电容式传感器。

尤其是，所述电容式传感器以紫铜为材料制成，其外表面设有金属屏蔽罩。

特别是，所述电容式传感器由多个平板电容器。

其中，数据采集控制器采用单片机和A/D芯片作为前端数据采集***，进行数据进行采集，并通过Can Link通讯将数据传送至计算机，在Lab VIEW开发平台下，对数据进行处理、分析和储存。

特别是，所述水分检测***使用了双单稳多谐震荡电路，抵消了空载电容量。

本发明另一方面提供一种电容式粮食水分检测***，其特征在于，包括：

用于将粮食水分值输出为电容信号的电容传感器；

将所述电容信号进行采集、处理与分析、显示的数据采集模块；

将经数据采集模块得到的分析结果输出到计算机，并发布控制命令的控制模块；

用于连接所述电容传感器、数据采集模块和控制模块的电路。

特别是，还包括用于启动水分检测***的电源。

尤其是，所述电源通过变压器进行降压处理，并经过由四个整流二极管组成的整流电路和一个电容组成的滤波电路处理，得到可供***使用的直流电；

其中，所述整流二极管选用SIAB型二极管，所述滤波电容选用25V/47uF的铝电解电容。

其中，所述电容传感器包括：

多个纵向平行排列在同一平板的电容采集电机片，形成多个用于装载粮食的凹槽结构；

由安装螺栓将所述电容采集电机片固定在一个端面的主支撑板；以及，

固定安装在主支撑板另一个端面的控制板盒。

特别是，所述电容传感器外周设有金属屏蔽罩，并将双层屏蔽线安装在所述金属屏蔽罩内表面，使电路与传感器位于所述金属屏蔽罩内，减少了寄生电容和外界干扰。

特别是，所述多个纵向平行排列在同一平板的电容采集电机片，形成多个用于装载粮食的凹槽结构的上方设有绝缘挡板，减少粮食溢出对测量精度的影响。

本发明的有益效果体现在以下方面：

(1)采用电容法进行水分检测，重新优化设计电容传感器，并通过软件优化设计及适当的算法对信号线性化，实现了快速、准确的对各类粮食谷物等水分测量。

(2)运用全面拟合算法测量数据进行融合，可以自动对测量进行各种修正和误差补偿，从而提高了粮食水分检测***的可靠性和测量精度：

(3)采用嵌入式***结构和实时操作***，对检测过程进行动态监控，实现对各类信息网络化的传输处理、储存、调用、查询、发布及管理，并可对实时信息、温度信息、湿度信息、报警信息等进行分析，为检测可靠性提供科学依据，降低管理成本。

附图说明

图1是本发明的粮食烘干的控制方法的流程图；

图2是本发明所用的***的组成模块示意图；

图3是本发明所用的电容传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。

图1显示了本发明实施例提供的一种粮食烘干的控制方法的流程图，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101：在粮食烘干过程中，根据温度信号、湿度信号和粮食水分值判断粮食是否需要进行烘干模式；

步骤S102：当判断粮食需要进入烘干模式时，依据温度信号和湿度信号，获得加热控制信号；

步骤S103：根据所述的加热控制信号，对所述粮食的加热温度和加热时间进行控制，使粮食达到目标水分值。

进一步的，该方法还包括，先设定粮食的目标水分值和温度值后，再将烘干后的待测粮食送入水分检测***中，进行检测。

进一步的，所述将获得的电压信号传送至数据采集控制器，经计算后，与NURBS三次曲线进行比对处理，获得烘干机的控制参数包括：

判断电压信号是否小于粮食的目标水分值，如果小于粮食的目标水分值，则***会自动继续进行两次的水分检测；如果大于等于粮食的目标水分值，则粮食会继续进行烘干处理。

进一步的，所述进入水分检测***后还包括：

通过温度传感器和D/A转换，获得温度的电压信号。

其中，数据采集控制器采用单片机和A/D芯片作为前端数据采集***，进行数据进行采集，并通过Can Link通讯将数据传送至计算机，在Lab VIEW开发平台下，对数据进行处理、分析和储存。

其中，所述水分检测***使用了双单稳多谐震荡电路，抵消了空载电容量。

如图2所示的电容式粮食水分检测***包括：用于将粮食水分值输出为电容信号的电容传感器1；将所述电容信号进行采集、处理与分析、显示的数据采集模块2；将经数据采集模块得到的分析结果输出到计算机，并发布控制命令的控制模块3；以及，用于连接所述电容传感器、数据采集模块和控制模块的电路4。

其中，所述数据采集模块采用单片机和A\D芯片作为前端数据采集***，进行数据采集，然后通过Can Link通讯将数据送给计算机，最后在Lab VIEW开发平台下，对数据进行各种处理、分析、储存、显示、打印；所述采集控制电路主要有C51单片机、MAX125和接口电路组成。

进一步的，本申请的电容式粮食水分检测***，还包括用于启动水分检测***的电源，所述电源通过变压器进行降压处理，并经过由4个整流二极管组成的整流电路和一个电容组成的滤波电路处理，得到可供***使用的直流电；

其中，所述整流二极管选用SIAB型二极管，所述滤波电容选用25V/47uF的铝电解电容。

如图2所示的本申请所用的电容式传感器，有紫铜材料制成，包括：多个纵向平行排列在同一平板的电容采集电机片111，形成多个用于装载粮食的凹槽结构11；由螺栓13将所述电容采集电机片固定在一个端面的主支撑板12；以及，固定安装在主支撑板另一个端面的控制板盒14。

进一步的，所述电容传感器外周设有金属屏蔽罩，并将双层屏蔽线安装在所述金属屏蔽罩内表面，使电路与传感器位于所述金属屏蔽罩内，减少了寄生电容和外界干扰(图中未示出)。

进一步的，所述多个纵向平行排列在同一平板的电容采集电机片，形成多个用于装载粮食的凹槽结构的上方设有绝缘挡板，减少粮食溢出对测量精度的影响(图中未示出)。

尽管上述对本发明做了详细说明，但不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种粮食烘干的控制方法，其特征在于，包括：

从待测粮食中选取粮食样品，测量粮食样品中不同水分所对应的电容值，通过获得样品水分与电压的NURBS三次曲线；

将待测粮食烘干后，送入水分检测***中，通过水分传感器和D/A转换，获得水分的电压信号；

将获得的电压信号传送至数据采集控制器，经计算后，与所述NURBS三次曲线进行比对处理，获得烘干机的控制参数，由计算机发布控制指令，对烘干过程进行控制。

2.如权利要求1所述的粮食烘干的控制方法，其特征在于，还包括：

先设定粮食的目标水分值和温度值后，再将烘干后的待测粮食送入水分检测***中，进行检测。

3.如权利要求2所述的粮食烘干的控制方法，其特征在于，所述将获得的电压信号传送至数据采集控制器，经计算后，与NURBS三次曲线进行比对处理，获得烘干机的控制参数包括：

判断电压信号是否小于粮食的目标水分值，如果小于粮食的目标水分值，则***会自动继续进行两次的水分检测；如果大于等于粮食的目标水分值，则粮食会继续进行烘干处理。

4.如权利要求3所述的粮食烘干的控制方法，其特征在于，所述的进入水分检测***后还包括：

通过温度传感器和D/A转换，获得温度的电压信号。

5.如权利要求1所述的粮食烘干的控制方法，其特征在于，数据采集控制器采用单片机和A/D芯片作为前端数据采集***，进行数据进行采集，并通过Can Link通讯将数据传送至计算机，在Lab VIEW开发平台下，对数据进行处理、分析和储存。

6.如权利要求1所述的粮食烘干的控制方法，其特征在于，所述水分检测***使用了双单稳多谐震荡电路，抵消了空载电容量。

7.一种电容式粮食水分检测***，其特征在于，包括：

用于将粮食水分值输出为电容信号的电容传感器；

将所述电容信号进行采集、处理与分析、显示的数据采集模块；

将经数据采集模块得到的分析结果输出到计算机，并发布控制命令的控制模块；

用于连接所述电容传感器、数据采集模块和控制模块的电路。

8.如权利要求7所述的电容式粮食水分检测***，其特征在于，还包括用于启动水分检测***的电源。

9.如权利要求8所述的电容式粮食水分检测***，其特征在于，所述电源通过变压器进行降压处理，并经过由四个整流二极管组成的整流电路和一个电容组成的滤波电路处理，得到可供***使用的直流电；

其中，所述整流二极管选用SIAB型二极管，所述滤波电容选用25V/47uF的铝电解电容。

10.如权利要求7所述的电容式粮食水分检测***，其特征在于，所述电容传感器包括：

多个纵向平行排列在同一平板的电容采集电机片，形成多个用于装载粮食的凹槽结构；

由安装螺栓将所述电容采集电机片固定在一个端面的主支撑板；以及，

固定安装在主支撑板另一个端面的控制板盒。