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专利名称：一种智能粮食定等系统及其水分检测方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210543488.7

专利申请（专利权）人：佳木斯大学
权利人地址：黑龙江省佳木斯市向阳区学府街148号

专利发明（设计）人：陈思羽,宋玉,刘春山,朱红媛,王贞旭,李捷涵,王子

专利摘要：本发明公开了一种智能粮食定等系统，包括：吸粮装置；以及称量斗，其进口端与所述吸粮装置相对设置；第一阀门，其设置在所述称量斗的上端；第二阀门，其设置在所述称量斗的下端；多个称重传感器，其等间隔周向设置在所述第二阀门的下端；第一出粮口，其与所述称量斗的出口端可选择的相连接；管道，其一端与所述称量斗的出口端可选择的相连接；水分检测箱，其与所述管道的另一端相连接，用于粮食的水分检测。本发明还公开了一种智能粮食定等系统的水分检测方法，通过粮食的重量和第一齿轮的稳定转速实时调节第二阀门的开度，使得粮食水分的检测更加精准快速。

主权利要求：
1.一种智能粮食定等系统，其特征在于，包括：吸粮装置；以及
称量斗，其进口端与所述吸粮装置相对设置；
第一阀门，其设置在所述称量斗的上端；
第二阀门，其设置在所述称量斗的下端；
多个称重传感器，其等间隔周向设置在所述第二阀门的下端；
第一出粮口，其与所述称量斗的出口端可选择的相连接；
管道，其一端与所述称量斗的出口端可选择的相连接；
水分检测箱，其与所述管道的另一端相连接，用于粮食的水分检测；
三通，其包括入口、第一出口和第二出口，所述入口与所述称量斗的出口端相连接，所述第一出口与所述第一出粮口相连接，所述第二出口与所述管道的一端相连接；
第四阀门，其设置在所述第一出口与所述第一出粮口之间；
第五阀门，其设置在所述第二出口与所述管道的一端之间；
所述水分检测箱包括：
壳体，其与所述管道的另一端相连接；
电机，其设置在所述壳体上；
第一齿轮，其可转动的设置在所述壳体内，且所述第一齿轮与所述电机的输出端相连接；
第二齿轮，其可转动的设置在所述壳体内，且所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合；
电容式传感器，其设置在所述第一齿轮和第二齿轮啮合处的下部；
第三出口，其设置在所述壳体的一侧，且所述第三出口与所述电容式传感器相对设置；
其中，所述第一齿轮和第二齿轮的啮合处与所述管道的另一端相对设置。
2.如权利要求1所述的智能粮食定等系统，其特征在于，所述吸粮装置包括：入粮口；
输粮管道，其一端与所述入粮口相连接；
第二出粮口，其与所述输粮管道的另一端相连接；
吸粮电动风机，其设置在所述输粮管道上，用于吸入粮食。
3.如权利要求2所述的智能粮食定等系统，其特征在于，还包括：第三阀门，其设置在所述入粮口和输粮管道之间。
4.如权利要求3所述的智能粮食定等系统，其特征在于，还包括：缓冲进料口，其设置在所述称量斗的上部，且所述缓冲进料口间隔设置在所述第二出粮口的下部。
5.如权利要求4所述的智能粮食定等系统，其特征在于，还包括：支架，其设置在所述称量斗和地面之间。
6.如权利要求5所述的智能粮食定等系统，其特征在于，还包括：料位计，其设置在所述称量斗中；
仪表控制箱，其与所述第一阀门、第二阀门、多个称重传感器、第四阀门、第五阀门、电容式传感器和料位计相连接，用于信号的收集和传输；
用户端，其与所述仪表控制箱相联接，用于数据的处理和存储。
7.一种智能粮食定等系统的水分检测方法，使用如权利要求1?6任意一项所述的智能粮食定等系统，其特征在于，包括如下过程：确定粮食容重后，电机启动，打开第二阀门并且调节第二阀门的开度，粮食的水分确定后粮食从第三出口输出；
所述第二阀门的调节开度满足：
式中，ωi为第二阀门的调节开度，ωmax为第二阀门的最大开度，ξ为调节系数，T1为环境温度，T0为校正温度，RH1为环境湿度，RH0为校正湿度，vmax为第一齿轮的最大转速，vi为第一齿轮的稳定转速，m为称量斗中的粮食重量。 说明书 : 一种智能粮食定等系统及其水分检测方法技术领域[0001] 本发明涉及粮食等级测定技术领域，更具体的是，本发明涉及一种智能粮食定等系统及其水分检测方法。背景技术[0002] 粮食收购过程中，需要进行粮食的水分、容重、杂质、不完善粒、生霉变粒等多项指标的检验，并根据检验结果对粮食进行定等和/或定价。[0003] 传统的粮食检验方法为人眼辨认，手工捡取杂质、破损粒、生霉变粒等，然后将杂质、破损粒、生霉变粒进行分别称重，计算检验结果，水分、容重检验技术已相对来说比较成熟，都是人工分别放到各自检测装备中进行检测。检测后，与杂质、破损粒、生霉变粒的计算检验结果一起人工录入存储设备中进行存储处理，最终形成检验结果开云优惠体育网页版入口单，作为被检粮食定等、定价的依据。[0004] 上述检验方法每项检测指标都是分类进行的，各项检验都需要检测时间、造成了总体检测时间长，主观性强等特点，检验数据受人为因素干扰显著，很多情况下并不能真实反映粮食品质的问题，因此对粮食的定等、定价并不准确。[0005] 粮库的作业季节性强，每年夏秋收购轮换季节是收购作业高峰，劳动强度大，人力资源紧张，企业信息采集与管理问题就凸现出来，主要表现在粮食检测大多停留在人工检测、记录和统计数据，费时费力、主观性强、信息不及时影响决策等方面。发明内容[0006] 本发明的目的是设计开发了一种智能粮食定等系统，将粮食的容重测量指标和水分检测指标合为一体，方便快捷的实现粮食初步定等。[0007] 本发明还设计开发了一种智能粮食定等系统的水分检测方法，通过粮食的重量和第一齿轮的稳定转速实时调节第二阀门的开度，使得粮食水分的检测更加精准快速。[0008] 本发明提供的技术方案为：[0009] 一种智能粮食定等系统，包括：[0010] 吸粮装置；以及[0011] 称量斗，其进口端与所述吸粮装置相对设置；[0012] 第一阀门，其设置在所述称量斗的上端；[0013] 第二阀门，其设置在所述称量斗的下端；[0014] 多个称重传感器，其等间隔周向设置在所述第二阀门的下端；[0015] 第一出粮口，其与所述称量斗的出口端可选择的相连接；[0016] 管道，其一端与所述称量斗的出口端可选择的相连接；[0017] 水分检测箱，其与所述管道的另一端相连接，用于粮食的水分检测。[0018] 优选的是，所述吸粮装置包括：[0019] 入粮口；[0020] 输粮管道，其一端与所述入粮口相连接；[0021] 第二出粮口，其与所述输粮管道的另一端相连接；[0022] 吸粮电动风机，其设置在所述输粮管道上，用于吸入粮食。[0023] 优选的是，还包括：[0024] 第三阀门，其设置在所述入粮口和输粮管道之间。[0025] 优选的是，还包括：[0026] 缓冲进料口，其设置在所述称量斗的上部，且所述缓冲进料口间隔设置在所述第二出粮口的下部。[0027] 优选的是，还包括：[0028] 三通，其包括入口、第一出口和第二出口；[0029] 支架，其设置在所述称量斗和地面之间；[0030] 其中，所述入口与所述称量斗的出口端相连接，所述第一出口与所述第一出粮口相连接，所述第二出口与所述管道的一端相连接。[0031] 优选的是，还包括：[0032] 第四阀门，其设置在所述第一出口与所述第一出粮口之间；[0033] 第五阀门，其设置在所述第二出口与所述管道的一端之间。[0034] 优选的是，所述水分检测箱包括：[0035] 壳体，其与所述管道的另一端相连接；[0036] 电机，其设置在所述壳体上；[0037] 第一齿轮，其可转动的设置在所述壳体内，且所述第一齿轮与所述电机的输出端相连接；[0038] 第二齿轮，其可转动的设置在所述壳体内，且所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合；[0039] 电容式传感器，其设置在所述第一齿轮和第二齿轮啮合处的下部；[0040] 第三出口，其设置在所述壳体的一侧，且所述第三出口与所述电容式传感器相对设置；[0041] 其中，所述第一齿轮和第二齿轮的啮合处与所述管道的另一端相对设置。[0042] 优选的是，还包括：[0043] 料位计，其设置在所述称量斗中；[0044] 仪表控制箱，其与所述第一阀门、第二阀门、多个称重传感器、第四阀门、第五阀门、电容式传感器和料位计相连接，用于信号的收集和传输；[0045] 用户端，其与所述仪表控制箱相联接，用于数据的处理和存储。[0046] 一种智能粮食定等系统的水分检测方法，使用所述的智能粮食定等系统，包括如下过程：[0047] 确定粮食容重后，电机启动，打开第二阀门并且调节第二阀门的开度，粮食的水分检测后粮食从第三出口输出。[0048] 本发明所述的有益效果：[0049] 本发明设计开发的一种智能粮食定等系统，将粮食的容重测量指标和水分检测指标合为一体，同时能够选择只进行一种检测或者同时检测，方便快捷的实现粮食初步定等。[0050] 本发明设计开发的智能粮食定等系统的水分检测方法，通过粮食的重量和第一齿轮的稳定转速实时调节第二阀门的开度，使得粮食水分的检测更加精准快速。附图说明[0051] 图1为本发明所述智能粮食定等系统的右视结构示意图。[0052] 图2为本发明所述智能粮食定等系统的主视结构示意图。[0053] 图3为本发明所述智能粮食定等系统的轴测结构示意图。[0054] 图4为本发明所述水分检测箱的剖视结构示意图。[0055] 图5为本发明所述智能粮食定等系统的工作流程示意图。具体实施方式[0056] 下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。[0057] 如图1、图2、图3所示，本发明提供的一种智能粮食定等系统，主要功能由测容重和测水分两部分组成，整个系统由多个阀门、多个电机、输粮管道、多个出粮口和称量斗构成，具体包括：吸粮装置、第一阀门121、第二阀门122、称量斗112、缓冲进料口111、第一称重传感器131、第二称重传感器132、第三称重传感器133、第四称重传感器134、水分检测箱140、第一出粮口150、管道160和支撑架170。[0058] 其中，所述吸粮装置包括：入粮口101、输粮管道102、第二出粮口103、吸粮电动风机104和第三阀门123，所述入粮口101设置在粮堆中或者与粮仓连接，所述输粮管道102的一端与所述入粮口101相连接，另一端与第二出粮口103相连接，吸粮电动风机104设置在所述输粮管道102上，吸粮电动风机104的转轴上有风叶轮，通电后，吸粮电动风机104会以每秒500圈的转速产生较高的吸力和压力，在吸力和压力的作用下，空气高速排出，而吸粮电动风机104前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气，致使吸尘器内部产生瞬时真空，和外界大气压形成负压差，在此压差的作用下，吸入粮食的同时使粮食提高，所述第三阀门123设置在所述入粮口101和输粮管道102之间，通过第三阀门123的打开或者关闭用于管控粮食的吸入量。[0059] 在本实施例中，所述入粮口101由支撑架支撑在地面上，并且，本发明所述的装置为便携式，可以在任何方便检测的环境下工作。[0060] 所述入粮口101的长度是可调节的，便于直接深入粮堆内部取样。[0061] 所述缓冲进料口111间隔设置在所述第二出粮口103的下部，用于承接第二出粮口103的粮食，所述称量斗112的进口端与所述缓冲进料口111相连接；第一阀门121设置在所述称量斗112的上端，第二阀门122设置在所述称量斗112的下端，通过所述第一阀门121和第二阀门122的打开或者关闭用于管控称量斗112中的粮食量；所述第一称重传感器131、第二称重传感器132、第三称重传感器133、第四称重传感器134等间隔周向设置在所述第二阀门122的下部且在称量斗112的外壁处匹配设置，用于对称量斗112中的粮食进行称重。[0062] 本发明所述的智能粮食定等系统还包括：三通、第四阀门124、第五阀门125和支架170，所述三通包括入口、第一出口和第二出口，所述入口与所述称量斗112的出口端相连接，所述第一出口与所述第一出粮口150相连接，所述第二出口与所述管道160的一端相连接；所述第四阀门124设置在所述第一出口与所述第一出粮口150之间；第五阀门125设置在所述第二出口与所述管道160的一端之间；所述支架170设置在所述称量斗112和地面之间，用于支撑所述称量斗112和缓冲进料口111。[0063] 如图1、图2图4所示，所述水分检测箱140包括：壳体、电机141、第一齿轮142、第二齿轮143、第三出口144、抽拉板145和电容式传感器146，所述壳体与所述管道160的另一端相连接；电机141设置在所述壳体上；第一齿轮142可转动的设置在所述壳体内，且所述第一齿轮142与所述电机141的输出端相连接；第二齿轮143可转动的设置在所述壳体内，且所述第二齿轮143与所述第一齿轮142相啮合，所述第一齿轮142和第二齿轮143的啮合处上部与所述管道160的另一端相对设置；电容式传感器146设置在所述第一齿轮142和第二齿轮143啮合处的下部，用于粮食的水分检测；抽拉板146设置在所述第一齿轮142、第二齿轮143和电容式传感器146的下部，所述抽拉板146在进行水分检测时抽出，在所述抽拉板146的下部设置有第三出口144，所述第三出口144直接与环境相连接，便于检测水分后的粮食排出。[0064] 在本实施例中，所述电容式传感器146为同轴圆筒型电容传感器。[0065] 本发明所述的智能粮食定等系统还包括：料位计、仪表控制箱和用户端(图中未示出)，所述料位计设置在所述称量斗112中；仪表控制箱与所述吸粮电动风机104、电机141、第一阀门121、第二阀门122、第三阀门123、第四阀门124、第五阀门125、第一称重传感器131、第二称重传感器132、第三称重传感器133、第四称重传感器134、电容式传感器和料位计相连接，仪表控制箱用于控制阀门开关和采集料位计信号；用户端与所述仪表控制箱相联接，第一称重传感器131、第二称重传感器132、第三称重传感器133、第四称重传感器134和电容式传感器用于将检测后的信息传输给后台电脑，后台电脑将收到的信息处理后再存储。[0066] 在本实施例中，所述用户端为后台电脑。[0067] 在本实施例中，所有阀门采用自动控制阀门，自控阀门是利用传感器、阀门执行器、控制模块组合的阀门，利用传感器的信号传输使控制模块发出指令来操作阀门执行器开关。[0068] 如图5所示，本发明所述的智能粮食定等系统的工作流程为：[0069] 使用时，首先打开第三阀门123，吸粮电动风机104启动，粮食从入粮口101吸入，通过输粮管道102从第二出粮口103出粮，进入称量斗112，此时第一阀门121开启，第二阀门122关闭；随着粮食不断进入称量斗112，料位计不断检测到粮食位置信号，当粮食到达指定高度，料位计报警，说明称量斗112的粮食已经到达测量位置，将信号传给控制系统，由控制系统通过仪表控制箱控制阀门，使第一阀门121关闭，同时吸粮电动风机104停止工作，第三阀门123关闭，缓冲进料口111不再向称量斗112进粮；称量斗112下部设置有第一称重传感器131、第二称重传感器132、第三称重传感器133和第四称重传感器134，粮食在称量斗112内稳定10至15秒时间后，称量斗112开始称重，四个传感器得到数值自动相加并求平均数即为所测质量，称重完毕后，数据进行保存并根据已知称量斗112的体积和所测质量，进行容重计算得到最后粮食容重，存储并显示，一次称重完成后，称重数据自动清零，第二阀门122开启。[0070] 若仅对粮食进行容重检测，则打开第四阀门124，称重结束后的粮食直接通过三通从第一出粮口150输出。[0071] 若对粮食进行容重测量后进行水分测量，将抽拉板145抽出，在容重测量完成后，第二阀门122开启同时，不打开第四阀门124而开启第五阀门125，称重结束后的粮食通过管道160进入水分检测箱140，电机141启动，第一齿轮142和第二齿轮143对粮食进行碾压，电容式传感器146对粮食进行水分测量，当粮食样品均匀加入到电容式传感器146两极板间的介质空腔后，电容式传感器介质的相对介电常数随着粮食水分不同发生改变，随着相对介电常数的变化，电容式传感器146的电容量会随着发生改变，即引起了电容值变化，当粮食以一定的速度通过电容传感器时，可以通过测量圆筒内外壁之间电容的变化量，间接测出粮食的含水量。[0072] 测量结束后粮食残渣从第三出口144输出；测量结束，所有阀门均关闭，测量数据存储并清零，反复三次测量自动取平均值，输出最后总结果。[0073] 本发明设计开发的一种智能粮食定等系统，把容重测量和水分检测两个最重要的定等指标合为一体，方便快捷的实现粮食初步定等。[0074] 本发明还设计开发了一种智能粮食定等系统的水分检测方法，使用所述的智能粮食定等系统，包括如下过程：[0075] 确定粮食容重后，电机启动，打开第二阀门并且调节第二阀门的开度，粮食的水分检测后粮食从第三出口输出；[0076] 第二阀门的调节开度满足：[0077][0078] 式中，ωi为第二阀门的调节开度，ωmax为第二阀门的最大开度，ξ为调节系数，T1为环境温度，T0为校正温度，RH1为环境湿度，RH0为校正湿度，vmax为第一齿轮的最大转速，vi为第一齿轮的稳定转速，m为称量斗中的粮食重量。[0079] 在本实施例中，所述第二阀门的最大开度为85～90％，所述调节系数的取值范围为0.25～0.38，所述校正温度为15℃，所述校正湿度为60％，所述第一齿轮的最大转速根据粮食的选择和电机的选择而定。[0080] 通过控制第二阀门的调节开度，控制粮食样品进入到水分检测箱中的速度，即控制粮食样品通过电容式传感器的速度。[0081] 所述智能粮食定等系统的水分检测方法，通过粮食的重量和第一齿轮的稳定转速实时调节第二阀门的开度，使得粮食水分的检测更加精准快速。[0082] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

专利地区：黑龙江

专利申请日期：2022-05-19

专利公开日期：2024-11-01

专利公告号：CN115078478B