[发明专利]基于总重检测的谷物循环干燥水分在线测控方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种谷物干燥机水分在线测控方法，特别涉及一种适合于循环式谷物干燥机的基于总重监测的水分在线测控方法，本发明还涉及基于上述方法的一种基于总重检测的谷物循环干燥水分在线测控系统。 

背景技术

粮食干燥水分的在线控制方法对粮食干燥的工作至关重要，而现有粮食干燥水分在线测控是基于电容法或电阻法水分在线测控的基础上，采用开关控制、经典PID控制或现代智能预测控制方法进行的。水分的在线测控对干燥过程中水分的控制很关键。 

电阻法水分在线测控原理是利用谷物水分与其电阻值的相关关系来间接测定谷物水分，水分高电阻小，水分低电阻大。循环式谷物干燥机一般使用电阻式水分传感器进行在线检测，一般安装在干燥机的提升机机筒侧壁，从提升机提升畚斗散落下的谷物颗粒不断单粒落入一对相对旋转的滚轮，滚轮是一对电极。当谷粒通过滚轮时被碾碎，测出滚轮电极之间物料的电阻变化曲线；对一定数量的谷物颗粒电阻变化曲线特征值的提取并进行滚动统计，求出其平均值；依据此平均值与水分相关函数关系（事先标定好的），求解出谷物的水分值；最后依据水分值对谷物的干燥过程实施目标控制或过程控制。日本金子、中国台湾三久、日本佐株等知名干燥机企业均采用这种原理的水分在线检测仪；国内华南农业大学李长友开发了这种原理的水分在线检测仪，并取得了发明专利(授权公告号为CN1963478A，申请号为200610123461.3)。电阻法水分在线检测的缺点是：①当谷物水分不均匀，含有较多青粒、未熟粒时，监测值误差较大；②结构复杂，故障多；③当物料有石块等异物时，容易在滚轮处堵塞，损坏滚轮；④只能适应性状、粒度相近的谷物，如稻、麦，谷物类型改变时传感器要作大的更改；⑤是有损检测；⑥高水分谷物水分的检测精度低。 

电容法水分在线测控原理是应用谷物水分和电容之间的相关关系来间接测定谷物水分的，水分高电容大，水分低电容小。目前，循环式谷物自动干燥机采用电容式水分传感器，一般是具有一定容量的筒状物，安装在循环式谷物干燥机的缓苏段内部或出口谷物流中，粮食流经电容极板，根据粮食水分不同其介电特性不同测出含水率的变化。实现对水分的检测，再通过二次仪表或上位机根据谷物水分值调整对谷物干燥的控制。长春吉大科学仪器设备有限公司、上海绿洲等国内企业生产这种形式的在线水分检测仪。其缺点是：①安装和检修不方便；②检测精度受环境和谷物温湿度、谷物密度、谷物流速的影响大，检测精度不高；③当谷物含杂较高时监测误差大。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术及方法中的缺陷，提供一种基于总重检测的谷物循环干燥机水分在线测控方法，本发明的另一目的是提供一种基于总重检测的谷物循环干燥水分在线测控系统。 

本发明提供的谷物循环干燥水分在线控制方法，就是以对干燥机总重传感器组所检测的包含谷物质量、干燥机整体装置质量的检测为基础，结合对干燥作业热介质温湿度、粮食温度的检测，推断干燥过程中谷物总质量和水分的变化及变化趋势，对干燥过程进行等温控制或等速控制。具体步骤如下： 

步骤一，作业初始化：向干燥机的控制显示单元内输入和存储待干燥谷物的初始水分值M₀，目标水分值M_T、热介质温度(≤140℃）、降水速率上限（降水速率V不超过2.5%），干燥作业方式（等温干燥方式或等速干燥方式）； 

步骤二、检测皮重：在干燥机内部无粮的状态下、利用干燥机下部安装的称重传感器组检测到电信号，称重传感器组连接信号检测与转换单元，信号检测与转换单元将电信号转换为重量信号，信号检测与转换单元连接控制显示单元，由控制显示单元检测、读取和存储皮重Wb； 

步骤三、装粮并测初始总重量W_O：启动干燥机进粮装置，向干燥机内输送待干燥高水分谷物，干燥及内部装有料位传感器，输送过程中料位传感器对粮食高度进行控制，未达到设定高度，继续输送，达到设定高度后，进粮装置停止输送。然后通过控制与显示单元检测、读取和存储初始总重量W_O； 

步骤四、启动循环干燥作业：干燥机内部的谷物循环运转，同时启动燃烧器供所需热介质将谷物进行烘干。 

步骤五：监测循环干燥过程：通过控制与显示单元不断检测、读取和存储实时总重量Wi，并根据下述公式进行内部运算最终显示出待干燥谷物实时水分值M_i（i时刻平均水分值）。