粮食仓储设施通风重蒸系统

粮食仓储设施通风重蒸系统

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中交一公局集团建筑工程有限公司   天津武清  301700

摘要：本文在提出料仓温湿度检测及控制系统的设计构思后，重点研究下位机系统、上位机系统的设计要点，提出一种以单片机为核心的粮食仓储设施通风重蒸系统，用于及时监测与控制粮仓的温度、湿度，改善粮食储存条件。设计时，综合考虑硬件设施和软件技术的可行性以及彼此间的配合状态，达到高精度、低成本的系统应用效果，以供参考。

关键词：粮食仓储设施；温度；湿度；监测控制；通风重蒸

粮食在长期存储过程中可能存在仓储环境偏潮湿的情况，若未及时采取通风重蒸处理方法，仓储环境变差，粮食的品质将严重下降。科学监测并精准控制粮食仓储设施的温度和湿度尤为关键，需要进行技术研究，设计出一套通风重蒸系统，根据温度、湿度监测结果及时进行通风重蒸，保障粮食储存效果。

1粮仓温湿度检测及控制系统设计构思

以下位机和上位机为核心组成装置，其中下位机负责采集前端数据和风机驱动，上位机负责接收数据并进行处理，做出决策，发出控制信号。

根据智能化的设计目标，下位机以AT89S52为主要装置，可控制的DS1820温度传感器数量达到50个，对温度的监测和控制具有全面性；湿度监测则以555振荡器为核心装置，由HS1101电容传感器组成。上位机是数据处理装置，是基于VB6.0软件平台开发的产品，实测的温度信号和湿度信号均由单片机传输给上位机，经过分析后，向单片机发出控制信号，调控风机驱动电路，按照上位机反馈的信息及时调整粮仓的温度和湿度。在下位机采集的数据具有全面性、准确性的前提下，上位机可以深度分析与处理数据，具体功能包含图表分析、记录等，进而在线控制粮仓温湿度的调整值或根据当前环境重新设定控制参数。

2下位机系统设计

2.1温度采样系统设计

温度采集装置采用的是单线数字温度传感器DS1820，一条总线上可挂接多个DS1820芯片，将温度信号转换为串行数字信号，为后续的信号处理做好准备。读写及温度变换功率源于数据总线，仅需单线接口从DS1820读出或写入信息。无需额外配置电源，依靠总线自身即可向DS1820供电。通过DS1820构成多点温度检测系统，功能可靠，运行稳定性良好，无需设置外围硬件即可实现温度采集目标。

对DS1820总线的上拉依靠MOSFET管和I/O口完成，确保在DS1820时钟周期内的电流稳定可靠。系统运行中，若DS1820处于写存储器操作状态，总线应上拉。系统设计中，根据供电方式采取相应的安全防护措施，以寄生电源供电为例，为了保障供电安全及各装置的正常使用，要求VDD接地。发送接收口应为三态，其中发送口Tx采用的是P1．1口，接收口Rx采用的是P1．2口。经过验证可以得知，在采取前述提及的设计方法后，可挂接DS1820数十片。

单片机逐个挂接DS1820，以便正常进行单点或多点温度检测，运作机制为：单片机Tx发出脉冲，“O”电平在480μs以上时，复位温度传感器，单片机Rx接收响应脉冲后，由主机Tx发出ROM命令代码、脉冲，读取序列号的一位，按照该流程进行运作，读取序列号的56位。若在粮食仓储设施的温度检测过程中涉及到多个DS1820操作的情况，则以如下流程进行：搜索DS1820序列号，执行温度A/D变换动作，最终读出温度数据。基于DS1820的温度采样系统具有采样范围全面、结果精度高等优势，能够及时获得粮仓实际温度数据。

2.2湿度采样系统设计

兼具稳定可靠、响应迅速多种特点于一体的湿度传感器HS1101具有可行性，不需要校准的完全互换性，有效满足粮食仓储设施的湿度检测要求。该传感器在电路中等效于电容器，在检测粮食仓储设施的湿度时，可以根据电容随着湿气升高而加大的规律判断被测空间内的湿度，响应时间在5s以内，电容的容量由160pF变化到200pF的过程中并不会引起湿度检测结果偏差过大的问题，误差通常不超过±2%RH。

湿度传感器HS1101有线性频率输出和线性电压输出两种电路，属于仅有2个引脚的侧面开放式封装结构，不允许直流方式供电。为了保障装置供电的可靠性，采用的是由555定时器电路组成的单稳态电路。传感器能够与单片机普通I/O口对接，无需使用到复杂的接口形式，在本次粮食仓储湿度采样系统的设计中，将P0．6脚作为频率测量接口。系统检测湿度时，测量时间为1s，间隔8s进行一次测量，均采用端口扫描方式高效进行。经过一段时间的测量后，确定此时段内脉冲的个数，再根据测量的数据判断出被测范围内湿度值的范围。

3上位机系统设计

以VB6．0软件平台为工具，凭借其运行速度快、易于学习等特点，设计上位机系统。设计工作中，充分考虑上位机系统的数据处理能力提升要求，并结合下位机系统的设计特点进行协调设计，确保上位机系统和下位机系统能够密切配合，提高整体系统的运行水平。

3.1总体设计

以单片机AT89S52的运行特点为准，根据及时性、准确性的数据处理需求，适当修改串行通信程序，并增设功能模块，最终设计出集参数设定、串行通信、实时显示、文件管理、数据处理五大模块于一体的多功能上位机软件系统。

3.2设计要点

通过RS－485总线在主机与分机间建立通信机制，由上位机软件负责发送控制帧、接收数据并对数据执行解码、处理等一系列操作。上位机提供可视化操作界面，具有良好的人机交互特性，提升了系统的可操作性。根据功能需求，设计如下几部分：

粮库信息窗口：提供粮库平面、粮仓分布等基础信息。

粮情检测窗口：以检测工作要求为准，按照设定的频率定期进行测量，由数据库完整存储各项测量数据。

图形显示窗口：显示信息丰富，包含粮温的剖面图，粮温的日、月、年温度变化曲线图等。

历史数据查询窗口：根据工作需求查询特定时间段内的粮仓监测数据，发挥出监测数据的应用价值。

通风控制窗口：为了改善粮仓内部环境，通过此窗口设定参数，由风机按照设定的参数运行，保证风机运转速度、风量各项参数均符合当前的环境调控要求。              参数设置窗口：包含端口、数据位、校验位等，主要功能在于满足串口参数设置要求。

4结语

本文设计的粮仓温湿度检测及控制系统具有监测能力强、功能稳定可靠等特点，数据的采集、传输、处理等各项操作紧密衔接，通过单片机驱动通风系统，根据粮仓内部温湿度现状采取控制措施，且可以灵活设定温度和湿度的报警值，有效提升对粮仓内部环境的控制效果，综合应用价值高，有一定的参考价值。

参考文献

[1]崔相全,李寒松,张锋,赵峰,武文璇,张宗超,韩梦龙.大型组合式机械通风玉米穗储粮仓的设计[J].中国饲料,2021,(09):84-86.

[2]俞晓静,王远成,戚禹康.基于数值模拟的绿色粮仓储存的节能研究[J].建筑节能,2020,48(05):49-53.

[3]俞晓静,王远成,戚禹康.储粮仓横向保水通风的数值模拟及对比研究[J].山东建筑大学学报,2019,34(02):37-44.

姓名：鲍惠斌（1990-），男，汉，河北保定人。本科，辽宁工业大学，土木工程专业。现任职称等级：中级工程师。现从事方向：工程管理。