CN105728082A - 一种小麦着水控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了小麦着水控制设备，属于面粉生产设备领域，包括强力着水机、水阀和主控制器，还包括前探道测量装置、后探道测量装置，其中：前探道测量装置适用于测量干小麦水分含量和小麦流量；后探道测量装置适用于测量着水后湿小麦水分含量；主控制器根据实测的干小麦水分含量和小麦流量与设定水分值计算得到应着水流量，对水阀发出粗调指令，向强力着水机供水；主控制器比对湿小麦水分含量与设定水分值，如果有差异，则向强力着水机发出增减水量的精调指令。本发明可提高小麦检测精度和加工效率，降低产品成本，推动小麦加工过程的智能化，推进小麦加工产业发展进程。

Description

一种小麦着水控制设备

技术领域

本发明涉及面粉生产设备技术领域，具体涉及小麦着水控制设备。

背景技术

我国小麦着水控制设备，在上世纪八、九十年代研制成功以后在将近20多年的时间内未有重大的技术进步。特别是在2007年国家严格禁止在粮食领域使用γ射线以后，小麦着水控制设备的精度不但没有进一步提高，反而有所下降。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的小麦着水控制设备，将物联网、智能传感设备利用到小麦着水控制设备中，通过大数据存储、分析、处理，深入了解小麦着水、润麦、清理、研磨等环节，温度、容重、大气湿度、大气温度等因数对面粉含水量的影响，研制出一套具有多传感器的新型小麦着水控制设备。

依据本发明的一个方面，提供了小麦着水控制设备，包括强力着水机、水阀和主控制器，还包括前探道测量装置、后探道测量装置，其中：

所述前探道测量装置适用于测量干小麦水分含量和小麦流量；

所述后探道测量装置适用于测量着水后湿小麦水分含量；

所述主控制器根据实测的所述干小麦水分含量和小麦流量与设定水分值计算得到应着水流量，对所述水阀发出粗调指令，向所述强力着水机供水；

所述主控制器比对所述湿小麦水分含量与所述设定水分值，如果有差异，则向所述强力着水机发出增减水量的精调指令。

进一步地，还包括润麦后水分探测仪，适用于测量润麦后湿小麦的水分含量。

进一步地，还包括成粉后水分检测仪，适用于测量面粉的水分含量。

进一步地，所述润麦后湿小麦的水分含量和/或所述面粉的水分含量为大滞后数据，将其结合周围环境数据对所述设定水分值进行补偿。

进一步地，还包括容重传感器，适用于测量小麦密度，消除密度对小麦水分的影响。

进一步的，还包括温度传感器，适用于测量小麦温度，消除温度对小麦水分的影响。

进一步的，所述后探道测量装置为微波传感器，设置在所述强力着水机出口溜管两侧。

进一步的，所述主控制器向所述强力着水机发出精调指令采用最少拍逐次逼进行调整，使着水结果与所述设定水分的差值逐渐缩小直至相符。

进一步的，所述最少拍逐次逼近法是利用负反馈，将每次测量的着水结果与设定水分的差值输入到三阶锁相环中进行滤波，把滤波输出的值作为控制量输入到所述小麦着水控制设备，所述着水控制设备利用输入的控制量修正水阀门的开关幅度，最终使得着水测量值与设定水分的值一致。

进一步的，所述主控制器包括水量控制模块和数据处理模块，所述主控制器采用模糊控制算法将传感器参数进行模糊化处理。

进一步的，所述水量控制模块还包括水量控制修正模块，所述数据处理模块又分为小麦湿度计算模块、小麦湿度修正计算模块，其中：

所述水量控制修正模块，通过后探道测量装置的测量获得的着水后的湿小麦水分含量和设定水分值之间的差值，通过滤波算法，修正水阀门的开启度，达到水分精确控制的目的；

所述小麦湿度计算模块通过对比干小麦水分含量、湿小麦水分含量以及小麦流量数据来获得小麦的着水量；

所述小麦湿度修正计算模块通过测量环境温度、湿度、润麦后水分含量、成粉后水分含量数据，对小麦的水分损失量进行计算，修正小麦的设定水分值。

本发明具有以下有益效果：本发明提出了小麦着水控制设备，可提高检测精度和加工效率，降低产品成本，推动小麦加工过程的智能化和可视化，推进小麦加工产业发展进程。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的小麦着水控制设备的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例二的小麦着水控制设备的原理框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一、小麦着水控制设备。

图1为本发明实施例一的小麦着水控制设备的结构示意图，如图1所示，本发明实施例包括强力着水机103、水阀105和主控制器101，还包括前探道测量装置102、后探道测量装置104，其中：

所述前探道测量装置102适用于测量干小麦水分含量和小麦流量；

所述后探道测量装置104适用于测量着水后湿小麦水分含量；

所述主控制器101根据实测的所述干小麦水分含量和小麦流量与设定水分值计算得到应着水流量，对所述水阀105发出粗调指令，向所述强力着水机103供水；

所述主控制器101比对所述湿小麦水分含量与所述设定水分值，如果有差异，则向所述强力着水机103发出增减水量的精调指令。

本发明实施例中优选的，还包括润麦后水分探测仪106，适用于测量润麦后湿小麦的水分含量。

本发明实施例中优选的，还包括成粉后水分检测仪107，适用于测量面粉的水分含量。

本发明实施例中优选的，所述润麦后湿小麦的水分含量和/或所述面粉的水分含量为大滞后数据，将其结合周围环境数据对所述设定水分值进行补偿。

本发明实施例中优选的，还包括容重传感器109，适用于测量小麦密度，消除密度对小麦水分的影响。

本发明实施例中优选的，还包括温度传感器108，适用于测量小麦温度，消除温度对小麦水分的影响。

本发明实施例中优选的，所述后探道测量装置104为微波传感器，设置在所述强力着水机103出口溜管两侧。

本发明实施例中优选的，所述主控制器101向所述强力着水机103发出精调指令采用最少拍逐次逼进行调整，使着水结果与所述设定水分的差值逐渐缩小直至相符。

本发明实施例中优选的，所述最少拍逐次逼近法是利用负反馈，将每次测量的着水结果与设定水分的差值输入到三阶锁相环中进行滤波，把滤波输出的值作为控制量输入到所述小麦着水控制设备，所述着水控制设备利用输入的控制量修正水阀门的开关幅度，最终使得着水测量值与设定水分的值一致。

本发明实施例中优选的，所述主控制器101包括水量控制模块1011和数据处理模块1012，所述主控制器101采用模糊控制算法将传感器参数进行模糊化处理。

本发明实施例中优选的，所述主控制器101包括水量控制模块1011和数据处理模块1012。

本发明实施例中优选的，还包括显示器110，对所述传感器测量值和着水量的计算值、中间值等数据进行可视化显示，更便于操作人员直观观察，及时修正设定水分值和水量控制算法。

本发明实施例中优选的，还包括键盘111，可以用作人机输入接口，输入设定水分值和水量控制算法。

实施例二、小麦着水控制设备。

图2为本发明实施例二的小麦着水控制设备的原理框图。如图2所示，本发明实施例包括人机输入接口201、微波传感器202、麦流传感器203、水流量传感器204、主控制器101、温度传感器108、容重传感器109、图1中所述水量控制模块1011还包括水量控制修正模块209，所述数据处理模块1012又分为小麦湿度计算模块205、小麦湿度修正计算模块206，其中：

所述水量控制修正模块209，通过后探道测量装置104的测量获得的着水后的湿小麦水分含量和设定水分值之间的差值，通过滤波算法，修正水阀门的开启度，达到水分精确控制的目的；

所述小麦湿度计算模块205通过对比干小麦水分含量、湿小麦水分含量以及小麦流量数据来获得小麦的着水量；

所述小麦湿度修正计算模块206通过测量环境温度、湿度、润麦后水分含量、成粉后水分含量数据，对小麦的水分损失量进行计算，修正小麦的设定水分值。

本发明实施例中优选的，所述主控制器101还包括状态显示模块207。

本发明实施例中优选的，所述主控制器101还包括强力着水机控制模块209，适用于控制所述强力着水机103的启停。

本发明实施例中总体参数设计为：

预置水分范围：10～20％

着水控制精度：±0.15％

水流量计测量精度：±0.1％

温度测量精度：±0.5°

温度测量范围：-40～60°

湿度测量精度：0～100％

湿度测量精度：≤3％

容重测量精度：±0.1％。

当然，上述参数的选择和范围可以根据实际应用环境进行调整，并不影响本发明目的的实现。

结合图1和图2对本发明的小麦着水控制设备进行详细说明。

本发明是基于多数据融合的智能小麦着水控制设备，包括主控制器101、前探道测量装置102、强力着水机103、后探道测量装置104、水阀105、润麦后水分探测仪106、成粉后水分探测仪107、温度传感器108、容重传感器109、显示器110、键盘111，其中所述主控制器101包括水量控制模块1011和数据处理模块1012。所述前探道测量装置102包括干小麦水分探测仪和麦流传感器203，分别测得瞬时的干小麦水分含量和小麦流量。所述后探道测量装置104测量湿小麦水分含量。所述水阀105在本发明实施例中选用了电磁阀，控制水供应量的大小。所述键盘111即图2中所述的人机输入接口201的具体实施例，输入设定水分和水量控制算法。其中，所述水量控制算法是根据小麦的着水量，来获得水阀门的开启度。

图2中的微波传感器202是图1中所述前探道测量装置102中的所述干小麦水分探测仪、所述后探道测量装置104、润麦后水分探测仪106、成粉后水分探测仪107的具体实施例。小麦着水控制设备在主控制器101输入端输入测试信号(干小麦水分、湿小麦水分、小麦流量等)，主控制器101根据湿小麦水分与给定值的差值变化，使水阀门的开度大小跟随所测得湿小麦水分值自动调整。具体的，当湿小麦水分高于给定值时，水阀门的开度在主控制器101的控制下减小；当湿小麦水分低于给定值时，水阀门的开度增加，使着水后的小麦含水率不受干小麦水分、小麦流量和水流量等因素的影响，稳定在期望值。

其中所述前探道测量装置102检测着水前干小麦的水分含量和流速，用于着水量的粗调；所述后探道测量装置104检测着水后的湿小麦的水分含量，用于着水量的微调；所述润麦后水分探测仪106和成粉后水分探测仪107测试润麦后的水分含量，该值用于着水量的精确调试。

具体的，当干小麦流经所述前探道测量装置102(水分探测仪和麦流传感器203)时，可分别测得瞬时的水分含量和小麦流量的信号。主控制器计算预先植入的设定水分值与实测的小麦水分和流量，可以计算得到应着水的适当流量，并对执行部分的电磁阀发出粗调指令，向强力着水机103(又称着水绞笼机)供水。

具体的，设在强力着水机103出口溜管两侧的所述后探道测量装置104即图2中所述微波传感器202可获得着水后湿小麦的水分含量。所述主控制器101对比湿小麦水分与事先设定的水分值，如有差异即向供水机构即强力着水机103发出增减水量的精调指令，并采用最少拍逐次逼进法进行调整，使着水结果与设定要求的差值逐渐缩小直至相符。着水结果与设定相符后，供水量维持不变；如产生差异，则继续进行调整。

在本发明所述方案中有很多传感器，每个传感器每秒提取一个数据，形成一个庞大的数据库。这些传感器参数对小麦着水精度的影响机制复杂，具有很大的不确定性，很难用常规线性、非线性控制理论来处理。在仔细分析每个传感器参数对小麦着水精度影响的强度后，利用模糊控制方法，将每个传感器参数进行模糊化处理，形成一个多输入数据(小麦温度、小麦密度、小麦流量、水流量、环境温度、环境湿度、干小麦水分含量、湿小麦水分含量、润麦后湿小麦水分含量、成粉后水分含量等)、一个输出数据(水阀门的开启度)的复杂关系式。该关系式不需建立数学模型，通过多数据融合和模糊控制算法为非线性控制器提供了一个比较容易而且十分有效的实现方案。

在自动控制强力着水机103的基础上，不仅在强力着水机103的进口和出口处均设有检测水分的探道，而且还增加了润麦后、成粉后两个水分探测仪。因为润麦后水分检测(12～24小时后)和小麦加工成面粉(比24小时滞后时间长)水分检测的滞后时间很长，因此需要大滞后***的智能控制方案。经过着水后的小麦，需通过润麦(一般为24小时)、风送等环节。这些环节小麦的水分损失量与环境空气湿度、温度有密切的关系。通过模糊控制方法，获得小麦水分损失量与环境空气湿度、温度的大致关系后，即可通过测量环境空气湿度、温度将水分损失量预先反馈给所述小麦着水控制设备，从而减弱、甚至完全去除环境空气湿度、温度对小麦着水精度的影响。

具体的，设在润麦后、成粉后水分检测仪可获得润麦后湿小麦的水分含量、面粉的水分含量，该大滞后数据结合环境空气湿度、温度等数据对所述着水控制设备的目标水分值即所述设定水分值进行精确调整。成粉后水分测试仪可获得设定值和实际值的差值，该差值为所述后探道测量装置104获得的水分含量经过长时间滞后(最少为24小时)，与周围环境(包括环境湿度、温度、去麸等)作用后的水分变化量。考虑到该变化量，就是考虑到小麦水分含量与环境作用而发生的变化。将该差值补偿到目标水份设定值，可大大提高制粉后的水分精度。

本发明进一步通过容重传感器和温度传感器来修正各种水分含量的测试精度。

其中，所述容重传感器测小麦密度，所述温度传感器测小麦温度。密度和温度是影响微波测量小麦水分精度的两个关键因数。密度和温度对水分精度的关系可通过实际测量数据获得，再通过所述容重传感器和所述温度传感器，即可消除密度、温度对小麦水分的影响，从而提高小麦水分的测量精度。

具体的，所述容重传感器又称为容重仪，其作用是测量小麦的容重(即密度的一种表示方法)。在本发明中，将小麦装入一个固定体积的容器内，然后测量空容器和满容器的重量差，即可获得容重(密度)。

需要说明的是，虽然本发明以小麦着水控制设备为例进行说明，但在实际应用中，该方案的原理和结构可以应用于任何着水装置或着水控制设备，并不局限于小麦这一特殊品种。

本发明公开的小麦着水控制设备，将物联网、智能传感设备利用到小麦着水控制设备中，通过大数据存储、分析、处理，深入了解小麦着水、润麦、清理、研磨等环节，温度、容重、大气湿度、大气温度等因数对面粉含水量的影响，研制出一套具有多传感器的新型小麦着水控制设备，可提高小麦水分检测精度和面粉加工效率，降低产品成本，推动小麦加工过程的智能化和可视化，推进小麦加工产业发展进程。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.小麦着水控制设备，包括强力着水机、水阀和主控制器，其特征在于，还包括前探道测量装置、后探道测量装置，其中：

所述前探道测量装置适用于测量干小麦水分含量和小麦流量；

所述后探道测量装置适用于测量着水后湿小麦水分含量；

所述主控制器根据实测的所述干小麦水分含量和小麦流量与设定水分值计算得到应着水流量，对所述水阀发出粗调指令，向所述强力着水机供水；

所述主控制器比对所述湿小麦水分含量与所述设定水分值，如果有差异，则向所述强力着水机发出增减水量的精调指令。

2.根据权利要求1所述的小麦着水控制设备，其特征在于：还包括润麦后水分探测仪，适用于测量润麦后湿小麦的水分含量。

3.根据权利要求1或2所述的小麦着水控制设备，其特征在于：还包括成粉后水分检测仪，适用于测量面粉的水分含量。

4.根据权利要求3所述的小麦着水控制设备，其特征在于：所述润麦后湿小麦的水分含量和/或所述面粉的水分含量为大滞后数据，将其结合周围环境数据对所述设定水分值进行补偿。

5.根据权利要求1至4任一所述的小麦着水控制设备，其特征在于：还包括容重传感器，适用于测量小麦密度，消除密度对小麦水分的影响。

6.根据权利要求5所述的小麦着水控制设备，其特征在于：还包括温度传感器，适用于测量小麦温度，消除温度对小麦水分的影响。

7.根据权利要求1所述的小麦着水控制设备，其特征在于：所述后探道测量装置为微波传感器，设置在所述强力着水机出口溜管两侧。

8.根据权利要求1或7所述的小麦着水控制设备，其特征在于：所述主控制器向所述强力着水机发出精调指令采用最少拍逐次逼进行调整，使着水结果与所述设定水分的差值逐渐缩小直至相符。

9.根据权利要求8所述的小麦着水控制设备，其特征在于：所述最少拍逐次逼近法是利用负反馈，将每次测量的着水结果与设定水分的差值输入到三阶锁相环中进行滤波，把滤波输出的值作为控制量输入到所述小麦着水控制设备，所述着水控制设备利用输入的控制量修正水阀门的开关幅度，最终使得着水测量值与设定水分的值一致。

10.根据权利要求1至9任一所述的小麦着水控制设备，其特征在于：所述主控制器包括水量控制模块和数据处理模块，所述主控制器采用模糊控制算法将传感器参数进行模糊化处理。

11.根据权利要求10所述的小麦着水控制设备，其特征在于：所述水量控制模块还包括水量控制修正模块，所述数据处理模块又分为小麦湿度计算模块、小麦湿度修正计算模块，其中：

所述水量控制修正模块，通过后探道测量装置的测量获得的着水后的湿小麦水分含量和设定水分值之间的差值，通过滤波算法，修正水阀门的开启度，达到水分精确控制的目的；

所述小麦湿度计算模块通过对比干小麦水分含量、湿小麦水分含量以及小麦流量数据来获得小麦的着水量；

所述小麦湿度修正计算模块通过测量环境温度、湿度、润麦后水分含量、成粉后水分含量数据，对小麦的水分损失量进行计算，修正小麦的设定水分值。