CN113008413B - 利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对我国大多数储粮采用的平房仓仓型，结合平房仓储粮廒间既有的实时动态粮温监控网络，利用测温网络获取的测温点数据及其变化，提供一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法。具体包括包括以下步骤：S1平房仓内测温网络的设置；S2平房仓内发热点邻域的确定；S3结合测温网络，根据发热点邻域计算获得发热粮食的目标点位。根据上述方法可以精准的计算出发热点的位置，从而可以对发热区域进行通风或者翻仓处理，实现快速降温，保证储粮安全。

Description

利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法

【技术领域】

本发明属于粮食储藏技术领域，具体涉及一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法。

【背景技术】

我国储粮绝大部分是采用平房仓或高大平房仓仓型，粮食储藏过程中，需采取储粮水分控制、粮虫消杀和储粮廒间通风降温等措施，达成***性储粮环境并尽可能维持。但粮食籽实作为生物体，即便在***性粮食环境下，也会存在因粮食生物活动(粮食的呼吸作用等)而引发的水分升高及虫害生发，宏观表现为储粮中总会存在一些随机散发的发热点，这些发热点会导致局部粮堆温度升高，进而引发储粮品质劣变，从而造成储粮损失。为控制局部温升过高而导致的粮食褐变、霉变等储粮损失，一般需对发热粮堆进行通风或翻仓处理。若能准确定位粮堆发热位置，则可点对点进行通风或翻仓，可在节能的前提下实现快速降温，因此急需一种可以快速实现定位粮堆发热位置的方法。

【发明内容】

为了解决上述问题，本发明针对我国大多数储粮采用的平房仓仓型，结合平房仓储粮廒间既有的实时动态粮温监控网络，利用测温网络获取的测温点数据及其变化，提供一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法，包括以下步骤：

S1平房仓内测温网络的设置；

S2平房仓内发热点邻域的确定；

S3结合测温网络，根据发热点邻域计算获得发热粮食的目标点位。

特别的，所述步骤S1具体按照以下方法实施：

平方仓的储粮廒间内传感器按照行、列、层均匀布设，对布设的传感器进行编号，设为a_ijk，其中i、j、k分别为行、列、层编号，所述每个传感器的物理位置采用笛卡尔坐标系标示，所述传感器为测温传感器。

特别的，所述步骤S2具体按照以下方法实施：

实时对平房仓内的测温网络进行巡检，若发现其中一个传感器报出温度异常值，则发热点在报出温度异常值传感器的邻域中，以其相关联的行、列、层编号为+1和-1的各测温点位和报出温度异常值的传感器共计27个温度点位作为计算依据。

特别的，所述步骤S2若多个传感器报出温度异常值，则以报出最高温度异常值传感器以及与其相关联的行、列、层编号为+1和-1的传感器共计27个温度点位作为计算依据。

特别的，所述平房仓内温度以目标发热点O为圆心向四周扩散并线性衰减，由于传感器a_ijk温度最高，故传感器a_ijk距离目标发热点O最近，当点O与a_ijk距离较近时，由圆周分割几何关系可知，等温线对传感器间距d_x、d_y、d_z等分，所述步骤S3具体按照以下方法实施：

S31报出异常温度最高温度的传感器a_ijk的坐标点位为(x₁,y₁,z₁)，显示温度值为K₁，报出的第二、三高温度传感器的坐标点位为(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)，显示温度值为K₂、K₃，定义目标发热点位为O(a,b,c)，温度为K₀，此时3个传感器的坐标点应分别位于以O(a,b,c)为圆心、半径分别为R₁、R₂、R₃的同温球面，得到如下公式：

公式(1)中，ρ_x、ρ_y、ρ_z分别为温度沿各向线性的衰减率，其单位为℃/m；

S32温度以目标发热点O为圆心向四周扩散并线性衰减，由于传感器a_ijk温度最高，故传感器a_ijk距离目标发热点O最近，以传感器a_ijk为中心，同列、同层的相邻传感器a_i-1jk、a_ijk、a_i+1jk温度的变化受ρ_x的影响，由于温度以发热目标点为中心向外扩散，传感器a_i-1jk和a_i+1jk中温度较小者距离目标发热点远，且与传感器a_ijk同时位于发热点传导区域的同侧，两者间温度沿x方向呈线性衰减，故选择传感器a_i-1jk和a_i+1jk中显示的较小温度K_x为计算依据，根据下式计算获得沿x轴的衰减率ρ_x：

同理，以传感器a_ijk为中心，选择同行、同层的相邻传感器a_ij-1k、a_ij+1k中温度显示的较小温度K_y为计算依据，可得沿y轴的衰减率ρ_y：

同理，以传感器a_ijk为中心，选择同行、同列的相邻传感器a_ijk-1、a_ijk+1中温度显示的较小温度K_z为计算依据，可得沿z轴的衰减率ρ_z：

S33报出最高异常温度传感器a_ijk点位的正下方或正上方、与目标发热点O同平面的点位坐标为O'(x₁、y₁、c)，定义该点位的温度为K'₀,根据相对位置关系及温度传导关系可知：

S34目标发热点O(a,b,c)将温度传导至O'(x₁、y₁、c)，满足如下公式：

结合公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)可计算获得目标发热点的坐标位置为O(a,b,c)，即可进准获得发热粮食的目标点位。

本发明提供一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法，可快速计算出发热粮食的目标点位，从而根据计算结果对发热粮食进行通风或翻仓处理，快速而准确的实现发热点的降温，避免因发热粮食得不到及时处理而造成储粮品质劣变，从而造成储量损失等问题的发生，同时可以避免因计算结果不准确而造成不必要的操作，而增加人力成本。

【附图说明】

图1为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中储粮廒间及其储粮状态图，以高大平房仓为例；

图2为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中储粮廒间测温网络布置图；

图3为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中通过测温网络获取的发热点位关联图；

图4为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中报异常温度传感器及第二、三高温传感器和以目标发热点所形成的同温球面图；

图5为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中温度场沿x、y、z方向变化梯度图；

图6为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中温度场沿x、y方向变化梯度图；

图7为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中温度场沿y、z方向变化梯度图；

图8为本发明一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法中目标发热点计算原理图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进一步详细说明。

请参阅图1-图2，图1为储粮廒间及其储粮状态图，图2中每层测温网络由若6行、8列、4层传感器测温点组成，点位﹑间位距仓壁1.5m，行列之间的测温传感器间距均为d_x＝d_y＝4m，表层传感器距粮面0.5m，下层传感器距仓底0.3m，上、中、层居中等分，为便于计算，设层间距d_z＝1.8m，则堆粮高度6.2m，对于常温储粮仓，正常储粮温度要求在28℃以内(低温仓15℃以内)。一般来说，若某测温传感器动态实测的储粮温度超过28℃，但不超过30℃，则可以选择通风降温方式进行处置，若超过30℃，则需要进行翻仓作业处置。本发明提供一种利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法，具体实施步骤如下：

S1对布设的立体测温网络上的每一个测温传感器进行编号，设为a_ijk，i、j、k分别为6行、8列、4层的编号，针对所选储粮廒间建立笛卡尔坐标系，每一个a_ijk对应着明确的物理位置，采用笛卡尔坐标系(x,y,z)表示；

S2通过温度巡检，其中实时报出的最高温度点的坐标为(13.5，9.5，3.9)，编号为a₄₃₂，传感器显示温度为K₁＝32℃，如图3所示，取该点及与之关联领域的共计27个测温点为观测区域；

S3假设粮堆内温沿x、y、z轴方向的衰减率分别为ρ_x、ρ_y、ρ_z，如图3所示，观测区域内27个高温点中，第二高温度点的坐标为(13.5，9.5，5.7)，编号a₄₃₁，传感器显示温度为K₂＝30.9℃，第三高温度点的坐标为(13.5，5.5，3.9)，编号a₄₂₂，传感器显示温度为K₃＝30.5℃，发热目标点坐标为具体计算步骤如下：

S31反求的目标发热点位为O(a,b,c)，温度未知，假设为K₀,图4所示，传感器a₄₃₂、a₄₃₁、a₄₂₂的坐标点分别在以O(a,b,c)为各同温球面上，采用公式(1)进行计算，获得如下公式：

S32如图8所示，以传感器a₄₃₂为中心，同列、同层的相邻传感器a₃₃₂、a₄₃₂、a₅₃₂温度的变化受ρ_x的影响，传感器a₃₃₂的温度为26.7℃，传感器a₅₃₂的温度为29.1℃，由于温度以发热目标点为中心向外扩散，传感器a₃₃₂与传感器a₄₃₂位于发热点传导区域的同侧，根据公式(2)进行计算，获得沿x轴的衰减率ρ_x：

同理，以传感器a₄₃₂为中心，同行、同层的相邻传感器a₄₂₂、a₄₄₂温度分别为30.5℃、25.8℃。择温度较小的25.8℃为计算依据，根据公式(3)进行计算，获得沿y轴的衰减率ρ_y：

同理，以传感器a₄₃₂为中心，同行、同列的相邻传感器a₄₃₁、a₄₃₃温度分别为30.9℃、28.8℃，选择温度较小的28.8℃为计算依据，根据公式(4)进行计算，可得沿z轴的衰减率ρ_z：

S33如图8所示，传感器显示最高温a₄₃₂点位的正上方、与目标发热点O同平面的点位坐标为O'(13.5、9.5、c)，假设该点位的温度为K'₀，根据相对位置关系及温度传导关系，结合公式(5)计算获得如下公式：

S34目标发热点O(a,b,c)将温度传导至O'(13.5、9.5、c)，结合公式(6)获得如下公式：

联立以上公式，计算可得：K₀＝34.8℃、K'₀＝33.1℃、ρ_x＝1.33℃/m、ρ_y＝1.55℃/m、ρ_z＝1.78℃/m、a＝14.4m、b＝8m、c＝4.5m，故所求的目标发热点坐标为O(14.4，8，4.5)，实地在粮库测量该对坐标位置领域半径0.25m内的平均温度为34.8℃，在该点领域半径0.25m区域内的温度均接近34.8℃，在该点领域半径0.25m区域外的温度均低于34℃，表明本发明方法所求得发热点坐标位于实际热源领域内，能反映真实情况。

综上所述，本发明提供的方法可以快速计算出发热粮食的目标点位，从而可以根据计算结果对发热粮食进行通风或翻仓处理，快速而准确的实现发热点的降温，避免因发热粮食得不到及时处理而造成储粮品质劣变，从而造成储量损失等问题的发生。

Claims (1)

1.利用既有测温网络对发热粮食目标点位精确反求的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1平房仓内测温网络的设置，所述步骤S1具体按照以下方法实施：

平方仓的储粮廒间内传感器按照行、列、层均匀布设，对布设的传感器进行编号，设为a_ijk，其中i、j、k分别为行、列、层编号，所述每个传感器的物理位置采用笛卡尔坐标系标示，所述传感器为测温传感器；

S2平房仓内发热点邻域的确定，所述步骤S2具体按照以下方法实施：

实时对平房仓内的测温网络进行巡检，若发现其中一个传感器报出温度异常值，则发热点在报出温度异常值传感器的邻域中，以其相关联的行、列、层编号为+1和-1的各测温点位和报出温度异常值的传感器共计27个温度点位作为计算依据，所述步骤S2若多个传感器报出温度异常值，则以报出最高温度异常值传感器以及与其相关联的行、列、层编号为+1和-1的传感器共计27个温度点位作为计算依据；

S3结合测温网络，根据发热点邻域计算获得发热粮食的目标点位，所述平房仓内温度以目标发热点O为圆心向四周扩散并线性衰减，由于传感器a_ijk温度最高，故传感器a_ijk距离目标发热点O最近，当点O与a_ijk距离较近时，由圆周分割几何关系可知，等温线对传感器间距d_x、d_y、d_z等分，所述步骤S3具体按照以下方法实施：

S31报出异常温度最高温度的传感器a_ijk的坐标点位为(x₁,y₁,z₁)，显示温度值为K₁，报出的第二、三高温度传感器的坐标点位为(x₂,y₂,z₂)、(x₃,y₃,z₃)，显示温度值为K₂、K₃，定义目标发热点位为O(a,b,c)，温度为K₀，此时3个传感器的坐标点应分别位于以O(a,b,c)为圆心、半径分别为R₁、R₂、R₃的同温球面，得到如下公式：

公式(1)中，ρ_x、ρ_y、ρ_z分别为温度沿各向线性的衰减率，其单位为℃/m；

S32以传感器a_ijk为中心，同列、同层的相邻传感器a_i-1jk、a_ijk、a_i+1jk温度的变化受ρ_x的影响，由于温度以发热目标点为中心向外扩散，传感器a_i-1jk和a_i+1jk中温度较小者距离目标发热点远，且与传感器a_ijk同时位于发热点传导区域的同侧，两者间温度沿x方向呈线性衰减，故选择传感器a_i-1jk和a_i+1jk中显示的较小温度K_x为计算依据，根据下式计算获得沿x轴的衰减率ρ_x：

同理，以传感器a_ijk为中心，选择同行、同层的相邻传感器a_ij-1k、a_ij+1k中温度显示的较小温度K_y为计算依据，可得沿y轴的衰减率ρ_y：

同理，以传感器a_ijk为中心，选择同行、同列的相邻传感器a_ijk-1、a_ijk+1中温度显示的较小温度K_z为计算依据，可得沿z轴的衰减率ρ_z：

S33报出最高异常温度传感器a_ijk点位的正下方或正上方、与目标发热点O同平面的点位坐标为O'(x₁、y₁、c)，定义该点位的温度为K'₀,根据相对位置关系及温度传导关系可知：

S34目标发热点O(a,b,c)将温度传导至O'(x₁、y₁、c)，满足如下公式：

结合公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)可计算获得目标发热点的坐标位置为O(a,b,c)，即可精准获得发热粮食的目标点位。