СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЗЕРНА ПРИ ХРАНЕНИИ Российский патент 2015 года по МПК A01F25/00 

Изобретение относится к хранению зерна и может быть использовано для оперативного комплексного контроля текущих значений параметров состояния зерновой массы при хранении на крупных и мелких сельскохозяйственных и зерноперерабатывающих предприятиях.

В климатических условиях России при хранении зерна из-за суточных перепадов температуры в металлических силосах, сопровождающихся процессом естественного тепловлагопереноса в зерновой массе, происходит отпотевание поверхностного и пристенного слоев зерна. В них зерно гниет, прорастает, в массе развиваются насекомые. Поскольку многие хранилища не имеют систем должного слежения за состоянием хранящегося зерна и устройств для защиты его от поражения плесенями и насекомыми, происходит массовая порча зерна. Снижается его масса и качество, теряются технологические свойства, нередко зерно становится ядовитым из-за накопления вредных продуктов жизнедеятельности насекомых и микроорганизмов (микотоксинов).

Указанных потерь можно избежать при трех условиях: высушить зерно до 12-13%, охладить его до 12-13°C, вести постоянный контроль за появлением в зерне насекомых и принимать меры по их уничтожению.

Оценку состояния чаще всего ведут по трем показателям: температура зерна, влажность зерна, зараженность насекомыми.

Для определения влажности и зараженности от партии зерна обычно отбирают среднюю пробу зерна и в ней измеряют влажность и присутствие насекомых. Отобрать представительную пробу от зерна в металлическом хранилище (диаметр 10-20 м и высота 15-25 м) практически невозможно. Поэтому определение не позволяет оценить фактическое состояние зерновой массы.

На сегодняшний день проблема контроля текущих значений параметров состояния зерновой массы при хранении в металлических элеваторах является актуальной задачей.

Известно устройство контроля и оценки состояния хранящегося насыпью сыпучего материала, защищенное патентом РФ №2105457, кл. A01F 25/00, опубл. 27.02.1998 г.

Устройство содержит штанги с размещенными на их концах термодатчиками и блоком индексации и снабжено датчиками влажности и зараженности насекомыми-вредителями, дополнительными блоками индексации и пороговым блоком, входы которого подключены к датчикам, а выход к соответствующим блокам индексации.

Возможность точечной сигнализации о состоянии насыпи позволяет осуществлять постоянный контроль хранящегося сыпучего материала в условиях небольших хозяйств и перерабатывающих предприятий.

При возникновении очага сыпучий материал выбирают на обработку или охлаждают местными вентиляторами до температуры 10°С.

Недостатком известного устройства является его недостаточная эффективность.

Наиболее близким к заявляемой системе по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа является устройство для контроля состояния хранящегося сыпучего материала, защищенное патентом РФ №2038784, кл. A01M 5/00, опубл. 09.07.1995 г.

Устройство содержит корпус с крышкой и воронкообразным улавливателем. В корпус вмонтированы чувствительные элементы температуры и относительной влажности воздуха. Под улавливателем в канале размещены чувствительные элементы счета насекомых, проходящих через ловушку и выходящих из нее. В корпусе ловушки выполнены наклонно вверх перфорации разными диаметрами отверстий.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность. Задача, решаемая предлагаемым решением, - создание системы для автоматизированного оперативного комплексного контроля текущих значений параметров состояния зерна.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности контроля текущих значений параметров состояния зерна.

Указанный результат достигается тем, что система дистанционного контроля состояния зерна при хранении, включающая датчики температуры, датчики относительной влажности воздуха и датчик подсчета насекомых, содержит измерители параметров зерновой массы, снабженные механизмами подъема и соединительными коробками с размещенными в них измерительными цифровыми блоками, соединенными между собой параллельно и подключенными к блоку питания и компьютеру, при этом каждый измеритель параметров зерновой массы представляет собой зонд, корпус которого состоит из двух продольных каналов с верхней и нижней перфорированными секциями, причем в одном канале в верхней перфорированной секции установлены датчик температуры и датчик относительной влажности воздуха, в нижней перфорированной секции упомянутого канала установлены датчик температуры, датчик относительной влажности воздуха и акустический датчик-анализатор двигательной активности насекомых, а в нижней перфорированной секции другого канала установлен датчик подсчета насекомых.

На фиг.1 изображена функциональная схема системы контроля состояния зерна при хранении, на фиг.2 - схема измерителя параметров зерновой массы.

Система дистанционного контроля состояния зерна при хранении содержит, по меньшей мере, четыре измерителя 1 параметров зерновой массы, снабженных механизмами подъема 2. В верхней части каждый измеритель параметров зерновой массы подключен к соединительной коробке 3, в которой размещается измерительный цифровой блок (на фиг. не показан). Все устанавливаемые в зерновую насыпь измерители 1 параметров зерновой массы соединены между собой параллельно шиной 4 и подключены к блоку 5 питания и компьютеру 6.

Измеритель 1 параметров зерновой массы представляет собой зонд длиной около 1 м. Корпус зонда состоит из двух продольных каналов: канала 7 и канала 8.

В каждом из каналов 7, 8 имеются верхняя перфорированная секция 9 и нижняя перфорированная секция 10. В верхней перфорированной секции 9 канала 7 установлены датчик 11 температуры и датчик 12 относительной влажности воздуха. В нижней перфорированной секции 10 канала 7 установлены датчик 13 температуры, датчик 14 относительной влажности воздуха и акустический датчик-анализатор 15 двигательной активности насекомых.

В нижней перфорированной секции 10 канала 8 установлен датчик 16 подсчета насекомых.

Система дистанционного контроля состояния зерна при хранении работает следующим образом.

Измерители 1 параметров устанавливают с помощью механизмов подъема 2 в зерновую насыпь таким образом, чтобы соединительная коробка 3 находилась над поверхностью зерна. Остальная часть зонда находится в зерновой массе. С помощью датчиков 11, 13 температуры, датчиков 12, 14 относительной влажности воздуха измеряют текущие показатели температуры и относительной влажности воздуха, с помощью акустического датчика-анализатора - показатели двигательной активности насекомых и передают их через измерительные цифровые блоки в соединительных коробках 3 на компьютер 6, на котором осуществляется отображение мгновенных значений измеряемых параметров.

Насекомые, проникающие через отверстия перфорированных секций 9, 10 канала 8, свободно падают по каналу вниз к датчику 16 подсчета насекомых, данные с которого поступают на компьютер 6. Измеряемые данные отображаются на компьютере 6 в виде численных значений и графиков.

Систему дистанционного контроля состояния зерна при хранении изготавливают следующим образом.

Соединительную коробку, измерители изготавливают из алюминия. В качестве датчиков температуры могут быть применены преобразователи температуры типа DS18S20 производства фирмы Dallas Semiconductor, США.

В качестве датчиков относительной влажности воздуха могут быть применены гигрометры типа HIH-4000-004 производства фирмы HONEYWELL, США.

Датчик подсчета насекомых может быть выполнен в виде инфракрасного открытого оптического канала щелевого типа, в котором используются ИК светодиод KM-4457F3C (производитель - фирма Kingbright) и ИК фототранзистор L-610MP4B17BD (производитель - фирма Kingbright).

Акустические измерения осуществляются с использованием активного микрофона ШОРОХ-8.

В электронной плате измерительного блока применены микроконтроллеры ATMega-8, интерфейсная микросхема ADM-485, стабилизаторы, вспомогательные элементы.

Были проведены испытания опытных образцов предлагаемой системы на АНО «Воронежская МИС», подтвердившие ее высокую эффективность.

Таким образом, в предлагаемой системе для контроля состояния зерна при хранении по сравнению с прототипом осуществляется автоматический контроль с отображением на экране монитора характеристик зернового материала одновременно по температуре, влажности и наличию вредителей.

Изобретение относится к хранению зерна и может быть использовано для оперативного комплексного контроля текущих значений параметров состояния зерновой массы при хранении. Система дистанционного контроля состояния зерна при хранении содержит измерители параметров зерновой массы. Измерители параметров снабжены механизмами подъема и соединительными коробками с размещенными в них измерительными цифровыми блоками. Блоки соединены между собой параллельно и подключены к блоку питания и компьютеру. Каждый измеритель параметров зерновой массы представляет собой зонд. Корпус зонда состоит из двух продольных каналов с верхней и нижней перфорированными секциями. В одном канале в верхней перфорированной секции установлены датчик температуры и датчик относительной влажности воздуха. В нижней перфорированной секции упомянутого канала установлены датчик температуры, датчик относительной влажности воздуха и акустический датчик-анализатор двигательной активности насекомых. В нижней перфорированной секции другого канала установлен датчик подсчета насекомых. Обеспечивается повышение эффективности контроля текущих значений параметров состояния зерна. 2 ил.

Система дистанционного контроля состояния зерна при хранении, включающая датчики температуры, датчики относительной влажности воздуха и датчик подсчета насекомых, отличающаяся тем, что она содержит измерители параметров зерновой массы, снабженные механизмами подъема и соединительными коробками с размещенными в них измерительными цифровыми блоками, соединенными между собой параллельно и подключенными к блоку питания и компьютеру, при этом каждый измеритель параметров зерновой массы представляет собой зонд, корпус которого состоит из двух продольных каналов с верхней и нижней перфорированными секциями, причем в одном канале в верхней перфорированной секции установлены датчик температуры и датчик относительной влажности воздуха, в нижней перфорированной секции упомянутого канала установлены датчик температуры, датчик относительной влажности воздуха и акустический датчик-анализатор двигательной активности насекомых, а в нижней перфорированной секции другого канала установлен датчик подсчета насекомых.