一种智能化粮仓温湿度控制方法与系统与流程

本发明属于粮食仓储，具体是一种智能化粮仓温湿度控制方法与系统。

背景技术：

1、粮仓内的温湿度是影响粮食储存效果和品质的关键因素，合理的温湿度控制能够有效防止粮食受潮、霉变和虫害等问题，从而保障粮食的安全储存和延长储存期限。

2、现有技术通过在粮仓内布置温度和/湿度传感器监测粮食的温度和/或湿度，根据温度和/或湿度的变化对粮仓内的环境进行调控，在一定程度上可以保证粮食处于安全的储藏环境中；然而，粮食在粮仓内不同储藏位置的变质概率不同，由于现有技术中粮仓内传感器为均匀分布布置，因此导致对易变质储藏位置的温湿度检测不够精准，从而难以及时的对温湿度异常的粮食进行处理；此外，当粮仓内粮食的温湿度出现异常时，由于现有技术对粮仓整体进行调节，难以对温湿度异常区域进行针对性调节，因此导致对粮仓内温湿度进行控制的效率较低，以及对粮仓内温湿度进行控制所需的功耗较高。

3、本发明提出一种智能化粮仓温湿度控制方法与系统，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种智能化粮仓温湿度控制方法与系统，用于解决粮食在粮仓内不同储藏位置的变质概率不同，由于现有技术中粮仓内传感器为均匀分布布置，因此导致对易变质储藏位置的温湿度检测不够精准，从而难以及时的对温湿度异常的粮食进行处理；此外，当粮仓内粮食的温湿度出现异常时，由于现有技术对粮仓整体进行调节，难以对温湿度异常区域进行针对性调节，因此导致粮仓的温湿度控制效率较低，以及对粮仓内温湿度进行控制所需的功耗较高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种智能化粮仓温湿度控制系统，包括：中枢控制模块，以及与其相连接的区域规划模块和数据采集模块；

3、所述区域规划模块：用于根据粮仓内粮食的储藏位置将粮仓划分为若干个检测区域；基于粮仓内辅助设备的安装位置对粮仓进行规划，得到若干个调控区域；以及，

4、在每个检测区域内均匀布置温度和/或湿度传感器；

5、所述数据采集模块：用于通过与之连接的温度和/或湿度传感器采集每个检测区域的温度和湿度，得到区域环境数据；其中，所述区域环境数据包括温度和湿度；

6、所述中枢控制模块：用于对调控区域内若干个区域环境数据进行处理得到调控区域对应的特征数据；基于特征数据对调控区域进行调节；其中，所述特征数据包括调控区域内的最高温度、最大湿度、温度异常数占比和湿度异常数占比。

7、需要说明的是，调控区域至少包括一个检测区域。

8、优选的，所述根据粮仓内粮食的储藏位置将粮仓划分为若干个检测区域，包括：

9、获取粮仓内粮食的储藏位置，提取每个储藏位置的历史温度数据和历史湿度数据；

10、基于储藏位置的历史温度数据和历史湿度数据确定储藏位置类型；其中，储藏位置类型包括易变质储藏位置和正常储藏位置；

11、将易变质储藏位置划分为若干个体积大小为m1的检测区域；

12、将正常储藏位置划分为若干个体积大小为m2的检测区域；

13、将检测区域按照位置顺序标记为i；其中，m1<m2，i＝1，2，…，n，n为正整数。

14、本发明通过根据粮仓内粮食的储藏位置类型，将易变质储藏位置划分出的检测区域的体积相较于正常储藏位置划分出的检测区域的体积更小，使得对易变质储藏位置的检测密度相较于正常储藏位置更高，有利于提高对易变质储藏位置温湿度检测的精确性，从而有利于提高对粮仓内温湿度进行控制的效率。

15、优选的，所述基于储藏位置的历史温度数据和历史湿度数据确定储藏位置类型，包括：

16、提取粮食储藏位置的历史温度数据和历史湿度数据；基于历史温度数据和历史湿度数据分别绘制温度变化曲线和湿度变化曲线；对温度变化曲线和湿度变化曲线进行求导分别获取温度导函数和湿度导函数；

17、设置温度导数阈值范围[td1，td2]和湿度导数阈值范围[rhd1，rhd2]；其中，td1<0<td2，rhd1<0<rhd2；

18、任取w个时间点获取对应的温度导数值和湿度导数值，将获取对应的温度导数值和湿度导数值分别与温度导数阈值范围[td1，td2]和湿度导数阈值范围[rhd1，rhd2]进行比较；其中，w为正整数；

19、若温度导数值在温度导数阈值范围[td1，td2]内且湿度导数值在湿度导数阈值范围[rhd1，rhd2]内，则将对应的储藏位置标记为正常储藏位置；否则，将对应的储藏位置标记为易变质储藏位置。

20、本发明通过对温度变化曲线和湿度变化曲线进行求导分别获取温度导函数和湿度导函数；将温度和/或湿度导数值不在温度和/或湿度导数阈值范围内的储藏位置标记为易变质储藏位置，从而确定了粮仓内温度和/或湿度变化快的储藏位置，便于后续根据储藏位置类型对储藏位置按照不同体积大小进行划分。

21、优选的，所述基于历史温度数据和历史湿度数据分别绘制温度变化曲线和湿度变化曲线，包括：

22、提取历史温度数据和历史湿度数据，以时间为自变量，以温度和湿度为因变量分别建立温度变化曲线和湿度变化曲线。

23、优选的，所述基于粮仓内辅助设备的安装位置对粮仓进行规划，包括：

24、z1：将粮仓内的辅助设备进行编号j；其中，j＝1，2，…，m，m为正整数；

25、z2：根据辅助设备j的安装位置、设备参数和粮仓空间布局确定辅助设备j的工作范围；其中，设备参数包括风量、风压、功率和扫风角度；

26、z3：将辅助设备j工作范围内的若干检测区域整合成对应的调控区域，并将对应的调控区域标记为qj；

27、z4：判断调控区域qj是否与其他调控区域重叠；

28、是，则获取调控区域qj和与其重叠的其他调控区域的体积，将重叠部分区域划入至体积最小的调控区域，并将重叠部分区域从非体积最小的调控区域中移除；否，则跳转至z2。

29、本发明根据辅助设备的安装位置、设备参数和粮仓空间布局确定辅助设备工作范围，将辅助设备工作范围内的若干检测区域整合成对应的调控区域，便于后续对温湿度异常的区域进行针对性的处理，有利于提高粮仓的温湿度控制效率；由于对体积最小的调控区域进行调控所需交换的空气最少并且空气流动所需的时间最短，因此将重叠部分区域划入至体积最小的调控区域，能够降低辅助设备的功耗并且降低调控所需的时间，从而有利于提高对粮仓内温湿度进行控制的效率，以及有利于降低对粮仓内温湿度进行控制所需的功耗。

30、优选的，所述根据辅助设备j的安装位置、设备参数和粮仓空间布局确定辅助设备j的工作范围，包括：

31、获取辅助设备j的的安装位置、设备参数和粮仓空间布局，通过计算机流体力学模拟软件对辅助设备的安装位置、设备参数和粮仓空间布局进行建模和仿真，得到辅助设备j对应的预测送风距离；以辅助设备j的安装位置为中心，结合预测送风距离和扫风角度，得到扫风范围；将扫风范围被粮仓空间布局遮挡的部分范围移除，得到辅助设备j的工作范围。

32、优选的，所述对调控区域内若干个区域环境数据进行处理得到调控区域对应的特征数据，包括：

33、v1：提取调控区域qj内若干个区域环境数据，将对应的区域环境数据标记为[t(j,k),rh(j,k)]；从区域环境数据[t(j,k),rh(j,k)]中获取最高温度tmax和最大湿度rhmax；其中，区域环境数据[t(j,k),rh(j,k)]中的t(j,k)表示调控区域qj内第k个温度，rh(j,k)表示调控区域qj内第k个湿度，k＝1，2，…，u，u为正整数；

34、v2：设置温度阈值范围[wd1，wd2]，并且wd1<wd2；设置湿度阈值范围[sd1，sd2]，并且sd1<sd2；

35、v3：将若干区域环境数据中的温度数据和湿度数据分别与温度阈值范围[wd1，wd2]、湿度阈值范围[sd1，sd2]进行比较，得到比较结果；其中，比较结果包括温度异常数量wq和湿度异常数量sq；

36、温度异常数量wq为若干区域环境数据中的温度在温度阈值范围[wd1，wd2]的数量，湿度异常数量sq为若干区域环境数据中的湿度在湿度阈值范围[sd1，sd2]的数量；

37、v4：通过公式计算温度异常数占比wqb＝wq/u；通过公式计算湿度异常数占比sqb＝sq/u；

38、v5：将最高温度tmax、最大湿度rhmax、温度异常数占比wqb、湿度异常数占比sqb整合成调控区域qj的特征数据。

39、优选的，所述基于特征数据对调控区域进行调节，包括：

40、y1：提取调控区域qj的特征数据中的最高温度tmax、最大湿度rhmax、温度异常数占比wqb、湿度异常数占比sqb；

41、y2：设置温度异常数占比阈值为wqb阈值，湿度异常数占比阈值为sqb阈值；

42、y3：判断tmax是否大于wd2；是，则生成降温指令并发送至调控区域qj内对应的辅助设备，对应的辅助设备执行降温指令对调控区域qj内的粮食进行降温；否，则跳转至y4；

43、y4：判断rhmax是否大于sd2；是，则生成除湿指令并发送至调控区域qj内对应的辅助设备，对应的辅助设备执行除湿指令对调控区域qj内的粮食进行除湿；否，则跳转至y5；

44、y5：判断wqb>wqb阈值并且sqb≤sqb阈值是否成立；是，则生成降温指令并发送至调控区域qj内对应的辅助设备，对应的辅助设备执行降温指令对调控区域qj内的粮食进行降温；否，则跳转至y6；

45、y6：判断sqb>sqb阈值并且wqb≤wqb阈值是否成立；是，则生成除湿指令并发送至调控区域qj内对应的辅助设备，对应的辅助设备执行除湿指令对调控区域qj内的粮食进行除湿；否，则跳转至y7；

46、y7：判断wqb>wqb阈值并且sqb>sqb阈值是否成立；是，则生成降温指令和除湿指令并发送至调控区域qj内对应的辅助设备，对应的辅助设备执行降温指令和除湿指令对调控区域qj内的粮食进行降温和除湿；否，则对调控区域qj内的粮食进行自然通风。

47、本发明的第二方面提供了一种智能化粮仓温湿度控制方法，包括：

48、s1：根据粮仓内粮食的储藏位置将粮仓划分为若干个检测区域；

49、s2：在每个检测区域内均匀布置温度和/或湿度传感器；

50、s3：基于粮仓内辅助设备的安装位置对粮仓进行规划，得到若干个调控区域；

51、s4：采集每个检测区域的温度和湿度，得到区域环境数据；

52、s5：对调控区域内若干个区域环境数据进行处理得到调控区域对应的特征数据；

53、s6：基于特征数据对调控区域进行调节。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

55、1.本发明通过根据粮仓内粮食的储藏位置类型，将易变质储藏位置划分出的检测区域的体积相较于正常储藏位置划分出的检测区域的体积更小，使得对易变质储藏位置的检测密度相较于正常储藏位置更高，有利于提高对易变质储藏位置温湿度检测的精确性，从而有利于对温湿度异常的粮食进行及时处理。

56、2.本发明根据辅助设备的安装位置、设备参数和粮仓空间布局确定辅助设备工作范围，将辅助设备工作范围内的若干检测区域整合成对应的调控区域，便于后续对温湿度异常的区域进行针对性的处理，有利于提高粮仓的温湿度控制效率；由于对体积最小的调控区域进行调控所需交换的空气最少并且空气流动所需的时间最短，因此将重叠部分区域划入至体积最小的调控区域，能够降低辅助设备的功耗并且降低调控所需的时间，从而有利于提高对粮仓内温湿度进行控制的效率，以及有利于降低对粮仓内温湿度进行控制所需的功耗。