糧倉糧庫分布式光纖溫度監(jiān)測管理系統(tǒng)——分布式光纖測溫技術(shù)特點
　　我公司研制出一種基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用光纖測溫技術(shù)實現(xiàn)溫度的采集，結(jié)合濕度、氣體、蟲情等信息全面分析糧情，發(fā)現(xiàn)異常時將進行報警或聯(lián)動控制通風設(shè)備，實現(xiàn)對糧倉的實時全程監(jiān)測與調(diào)控，為糧食的存放營造合適的條件，達到長期安全、有效保存糧食的效果。

 

糧倉糧庫分布式光纖溫度監(jiān)測管理系統(tǒng)

 

 

設(shè)

計

方

案

 

 

 

 

*部分：概述

（1）糧食倉儲概述

    我國現(xiàn)有14億人口，糧食儲藏好壞是關(guān)系到人民健康、市場供給、國家穩(wěn)定的大事。隨著人口增長迅速、耕地逐年減少、人類對社會物質(zhì)生活的需求愈來愈高。糧食的利用與保護得到社會的更加重視，人類必須杜絕糧食浪費與霉爛現(xiàn)象發(fā)生，珍惜糧食。

    我國是世界上大糧食生產(chǎn)和消費國。據(jù)統(tǒng)計，我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運輸?shù)冗^程中的損失高達15％，遠遠超過糧農(nóng)組織規(guī)定的5％，在這些損失中因未達到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食又占到5％。

    糧食在儲藏期間，如果水分超標，糧堆內(nèi)部的水分就表現(xiàn)出向表面及糧粒間隙中的空氣緩慢游離的趨勢，因糧食水分從不流動的空氣中逸出比較困難，它在糧粒間聚集，當濕度達到飽和點時即開始凝結(jié)，隨之產(chǎn)生發(fā)酵和局部溫度升高現(xiàn)象，這又促使糧粒釋放出水分和加速相應的發(fā)酵過程。當環(huán)境溫度升高，糧食中帶有的粉塵、雜質(zhì)、特別是有機物雜質(zhì)加速了上述過程，嚴重威脅到安全儲糧，導致糧食腐爛。

    因此糧倉糧庫環(huán)境應保持通風、干燥，內(nèi)外整潔有序。糧庫中應采取防鼠、防蠅、防蟲、

防盜等設(shè)施，杜絕有害蟲類的滋生。

 

（2）糧倉糧庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)應用背景

     建國以來，經(jīng)過六十多年的發(fā)展，我國糧食倉儲技術(shù)得到了長足發(fā)展，在某些領(lǐng)域已經(jīng)達到*水平，但就整體而言，我國糧食倉儲技術(shù)與發(fā)達國家相比，仍與一定的差距。目前，大部分糧倉庫仍為人工監(jiān)控管理，如降倉溫通風是倉房日常管理中，尤其是低溫儲糧管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機：由于糧食呼吸，儲糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動糧面，通風降溫散濕，因此國家需要投入大量人力。糧情，糧倉溫度靠人工監(jiān)測，保管員需要頻繁巡查，工作強度大，并且監(jiān)測結(jié)果不精確。

 

 

（3）糧情測控系統(tǒng)的意義
　　糧食是國家的戰(zhàn)略商品，也是人們生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，糧食的存儲安全十分重要。為了盡可能地減少糧食存儲過程中因發(fā)熱、霉變等原因造成的損失，需要對存儲糧食內(nèi)的多種物理量進行實時檢測，并根據(jù)所測數(shù)據(jù)對糧情狀態(tài)加以判斷，以便及時消除隱患。影響糧食存儲安全的因素有多種，其中糧倉內(nèi)糧食的溫度是關(guān)鍵。為了減少糧食在存儲過程由于其發(fā)生質(zhì)變而引起的損失，保證糧食的質(zhì)量和品質(zhì)，就需要及時準確地掌握存儲中的糧食的各種物理參數(shù)信息，總結(jié)分析其變化規(guī)律，預測出存儲的糧食安全狀況，判斷是否可能發(fā)生霉變，實現(xiàn)科學化保糧。因此，利用智能化的糧情測控系統(tǒng)對影響糧食儲存質(zhì)量的因素進行分析和控制，成為糧倉現(xiàn)代化建設(shè)的必然選擇。

第二部分:基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)

 

（1）分布式光纖測溫技術(shù)特點
　　我公司研制出一種基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用光纖測溫技術(shù)實現(xiàn)溫度的采集，結(jié)合濕度、氣體、蟲情等信息全面分析糧情，發(fā)現(xiàn)異常時將進行報警或聯(lián)動控制通風設(shè)備，實現(xiàn)對糧倉的實時全程監(jiān)測與調(diào)控，為糧食的存放營造合適的條件，達到長期安全、有效保存糧食的效果。

（2）組成結(jié)構(gòu)
　　本系統(tǒng)采用*光纖測溫技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、計算技術(shù)，將各監(jiān)測點的溫度進行統(tǒng)一采集與管理，通過溫度監(jiān)測軟件進行分析處理。整個系統(tǒng)可分為硬件部分和軟件部分，硬件部分主要包含光纖溫度監(jiān)測系統(tǒng)；而軟件部分主要完成數(shù)據(jù)的分析、存儲、顯示，具有實時顯示、實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)自動記錄存儲、超限軟件報警、生成報表、數(shù)據(jù)導出、支持遠程WEB訪問監(jiān)測數(shù)據(jù)等功能。 此外，本系統(tǒng)既可以對單個糧倉進行監(jiān)控，也可以多個糧倉組網(wǎng)，甚至將某個地區(qū)、省內(nèi)的所以糧倉通過統(tǒng)一的監(jiān)管平臺進行統(tǒng)一監(jiān)測，以起到統(tǒng)一管理、統(tǒng)一監(jiān)控的一站總部式管理。 

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖1 基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

  （3）技術(shù)參數(shù)

     光纖測溫主機參數(shù):

技術(shù)參數(shù)名稱	參數(shù)
溫度測量精度	±1℃
空間分辨率	±1米
測量時間	4-16秒/通道
測溫主機壽命	大于10年
通道數(shù)量	4通道
溫度分辨率	0.2℃
距離定位精度	≤1m
測量周期	(16-64)s
報警分區(qū)	>100個/路
測溫主機工作環(huán)境溫度	-10～40 C
測溫主機工作環(huán)境濕度	5～95％無凝結(jié)
操作系統(tǒng)	Windows 2000以上中文版
接口	串行RS232/485、USB、網(wǎng)絡
測量分區(qū)	>24個
激光源工作壽命	>10年
光轉(zhuǎn)換開光壽命	>10年
供電電源	交直流供電AC220V／DC220V
通信端口	TCP/IP接口10/100M以太網(wǎng)口
繼電器輸出	8路無源常開干觸點，觸點容量AC220V/5A或DC220V/1A，可外擴
開機浪涌沖擊	開機冷啟動大值為20A/10ms
操作系統(tǒng)	WINDOWS 2000/XP
通訊模式	CLIENT/SERVER
網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)	以太網(wǎng)(10/100M)
通訊協(xié)議	TCP/IP
安裝方式	機柜內(nèi)安裝

    多模感溫光纜技術(shù)參數(shù):

技術(shù)參數(shù)名稱		要求值
光纖模式		GI62.5/125μm多模光纖
芯數(shù)		單芯
外部直徑		不大于6mm
衰減		≤1.6分貝/公里 帶寬300MHz
外 護 套	外護套材料	阻燃型熱塑材料
	外護套防護級別	>IP65
	抗張強度	工作時不小于125N 敷設(shè)時不小于200N
	抗壓強度	工作時不小于300 N/10cm 敷設(shè)時不小于1000 N/10cm
	線性碾壓力	300N/cm引起～0.3mm的變形
外護套絕緣性能		4kV/DC
允許的曲率半徑		工作時 光纜外徑的10倍 敷設(shè)時 光纜外徑的20倍
工作溫度范圍		長期：-40℃～120℃ 短時（60min）：-50℃ ～120 ℃
使用年限		>10年

 

（4）系統(tǒng)功能特點

◇糧庫環(huán)境溫度監(jiān)測

     通過分布式光纖監(jiān)測糧倉糧庫內(nèi)的環(huán)境溫度，并能對數(shù)據(jù)進行采集、分析運算、控制、存儲、發(fā)送等。    

◇數(shù)據(jù)存儲功能

     具有大容量數(shù)據(jù)存儲功能，現(xiàn)場可顯示、查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備工作參數(shù)。

◇設(shè)備聯(lián)動控制功能

      降溫、散濕、通風是倉房日常管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機，由于糧食呼吸，儲糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動糧面，通風降溫散濕。實現(xiàn)倉窗、制冷、制熱、通風等設(shè)備自動開關(guān)，對提高工作效率、降低勞動強度意義重大。

     --上位機控制平臺可根據(jù)糧庫環(huán)境的要求，對已設(shè)置的溫濕度數(shù)學模型進行分析，自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風等設(shè)備狀態(tài)，也可根據(jù)人工設(shè)定的數(shù)值定時控制設(shè)備或根據(jù)需要進行人工開啟。

◇防火自動報警功能

    可提供現(xiàn)場聲光報警，監(jiān)測系統(tǒng)報警，并通過電話語音撥號報警或發(fā)送報警短信通知相關(guān)人員。

◇現(xiàn)場報警功能

    用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標的上限和下限，根據(jù)溫濕度實測值與人工設(shè)定的超限值進行對比分析，若實測值超過設(shè)定的范圍，則通過屏幕顯示報警或現(xiàn)場聲光報警。

◇遠程傳輸和網(wǎng)絡管理功能

    可聯(lián)網(wǎng)遠程傳輸現(xiàn)場監(jiān)測到的各種信息，上級部門可隨時調(diào)用、檢查糧庫環(huán)境的各項數(shù)據(jù)、報表，提供集中式系統(tǒng)管理及數(shù)據(jù)檢索功能，可與其它信息系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，支持TCP/IP協(xié)議。

（5）對比優(yōu)勢
　　傳統(tǒng)的糧庫測溫系統(tǒng)通過測溫電纜實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集，存在著布設(shè)困難、故障率高、難以維護等缺陷，會發(fā)生由纜線引入雷擊、熏蒸損壞連接節(jié)點等問題。光纖測溫技術(shù)的應用可解決上述不足，主要表現(xiàn)在：
　　1、測溫光纖抗電磁干擾能力強、本征防雷防爆；測溫電纜易受電磁干擾、雷擊、瞬間脈沖電流等的影響；
　　2、測溫光纖耐氣體腐蝕性強；測溫電纜接線端頭采用銅線，熏蒸氣體對銅有*的腐蝕性，易造成線路虛斷，數(shù)據(jù)丟失；
　　3、測溫光纖本征無源，可以做到電不進倉，有利于糧食儲藏安全；測溫電纜為有源部件，對糧食儲藏有安全隱患；
　　4、測溫光纖分布式測溫、精度高、測溫點多、每0.5米一個測溫點，有利于糧堆溫度場的監(jiān)測；測溫電纜準分布式、測溫點少、每2米一個測溫點，2米間隔內(nèi)的糧溫無法測量；
　　因此，光纖測溫與電纜測溫項目相比具有本征安全、防雷防爆、耐腐蝕性強、精度高、連續(xù)性好等優(yōu)點。

第三部分總結(jié)

　　基于光纖測溫技術(shù)的糧情測控系統(tǒng)可以很好的解決糧食儲藏中的主要因素，能及時的對每個倉內(nèi)糧食質(zhì)量的變化情況進行檢測、能實時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和預測、能對異常情況做出報警、能滿足各個糧庫自身的管理。

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