СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ЗЕРНА ПРИ ХРАНЕНИИ

Полезная модель относится к хранению зерна и может быть использована 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 блокам 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°C.
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 полезной модели 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 фототразистор L-610MP4BT/BO (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 наличии вредителей.