一种粮情报警系统包括：多个温度传感器、存储单元、分析单元和报警单元，温度传感器用于检测粮堆内各个位置的温度；存储单元用于存储每个温度传感器的检测位置、检测时间和该检测时间的检测温度的数据；分析单元包括计算模块和温差比较模块；计算模块用于计算预测温度以及实际检测温度与预测温度之间的温度差值；温差比较模块用于比较每一检测位置的温度差值和该检测位置的温度差阈值；分析单元还包括温度比较模块，用于比较每一检测位置的实际检测温度值与温度阈值；当温度差值大于等于温度差阈值时，或者当温度差值大于等于温度差阈值且实际检测温度大于等于温度阈值时，发出不安全状态信息，报警单元收到不安全状态信息后进行报警。本发明还包括一种粮情控制系统和粮堆安全状态判别方法。
1.一种粮情报警系统，其特征在于，包括：多个温度传感器、存储单元、分析单元和报警单元，其中，温度传感器用于检测粮堆内各个位置的温度；
存储单元用于存储包括每个温度传感器的检测位置、检测时间和该检测时间的检测温度的数据；
计算模块用于计算该检测位置的预测温度，以及每一检测位置的实际检测温度与预测温度之间的温度差；
其中b为由该检测位置的历史检测温度取均值得到的平均温度；A为该检测位置粮温变化幅度，由该检测位置的历史数据最高温度与最低温度之差获得；ω为常数，是该检测位置的初始相位值；t为检测时间；
温差比较模块用于比较每一检测位置的温度差和该检测位置的温度差阈值，当所述温度差大于等于所述温度差阈值时，分析单元发出不安全状态信息。
2.根据权利要求1所述的粮情报警系统，其特征在于：分析单元还包括温度比较模块，温度比较模块用于比较每一检测位置的实际检测温度与温度阈值，当所述实际检测温度大于等于所述温度阈值时，分析单元发出不安全状态信息。
3.根据权利要求1或2所述的粮情报警系统，其特征在于：报警单元收到分析单元发出的所述不安全状态信息时进行报警。
4.根据权利要求1所述的粮情报警系统，其特征在于：所述温度差阈值与检测位置和/或粮仓环境温度有关，取值范围为2-9℃。
5.根据权利要求4所述的粮情报警系统，其特征在于：所述温度传感器的温度检测频率为至少1次/天。
6.根据权利要求2所述的粮情报警系统，其特征在于：所述温度阈值与粮仓环境温度、检测位置和/或当前储藏粮食的水分有关，取值范围为0-35℃。
7.一种包括权利要求1所述的粮情报警系统的粮情控制系统，其特征在于：所述系统进一步包括控制单元，所述控制单元接收所述不安全状态信息以及所述的每个温度传感器的检测位置、检测时间和该检测时间的检测温度的数据，并控制通风装置，冷却装置和干燥装置中的一种或多种工作。
8.一种粮堆安全状态判别方法，其特征在于包括以下步骤：
将每一检测位置的实际检测温度与预测温度数据值相减，得到温度差；
其中b为由该检测位置的历史检测温度取均值得到的平均温度；A为该检测位置粮温变化幅度，由该检测位置的历史数据最高温度与最低温度之差获得；ω为常数，是该检测位置的初始相位值；t为检测时间。
比较每一检测位置的温度差和该检测位置的温度差阈值，当所述温度差大于等于所述温度差阈值时，发出不安全状态信息。
9.根据权利要求8所述的粮堆安全状态判别方法，其特征在于：除了比较每一检测位置的温度差和该检测位置的温度差阈值之外，还要比较每一检测位置的实际检测温度与温度阈值，当所述实际检测温度大于等于所述温度阈值时，发出不安全状态信息。
10.根据权利要求8或9所述的粮堆安全状态判别方法，其特征在于：当收到所述的不安全状态信息时进行报警。
11.根据权利要求8所述的粮堆安全状态判别方法，其特征在于：所述温度差阈值与检测位置和/或粮仓环境温度有关，取值范围为2-9℃。
12.根据权利要求11所述的粮堆安全状态判别方法，其特征在于：检测粮堆中每一检测位置温度的检测频率为至少1次/天。
13.根据权利要求9所述的粮堆安全状态判别方法，其特征在于：所述温度阈值与粮仓环境温度、检测位置和/或当前储藏粮食的水分有关，取值范围为0-35℃。
粮情报警系统、粮情控制系统及粮堆安全状态判别方法
技术领域
[0001] 本发明涉及粮食仓储安全理论方法与工程控制应用技术，特别是关于一种新型的粮情报警系统、粮情控制系统以及粮堆安全状态的判别方法。
背景技术
[0002] 粮食是重要的农产品，是关系到国计民生的重要资源。为保障我国粮食安全，自1998年以来新建了大量的大型储备粮库，因此，对储备粮质量安全保障提出了重大的需求。
目前，国内外监测粮情的普遍方法是：在粮仓中粮堆内部安装温度传感器，通过监测粮堆的温度，评判粮食质量安全状况。国外粮食储藏周期一般为3至6个月，由于储藏周期短，大多采用人工经验判断了解储粮安全状态。然而，我国的储备粮仓数量众多，单仓储粮量大，通常单仓容量都达到5千吨以上，储备时间长，一般为几年，例如小麦的储藏周期为3年，储藏环境也因地域不同具有多样性。因此，在粮堆内部需要安装大量的温度传感器监测粮堆的温度，靠人工判断分析大量粮温数据的方法，并不适用于我国的储粮质量控制。
[0003] 此外，采用人工分析的监测粮堆温度的方法，需要经验丰富的管理人员，否则会导致粮情误报、错报、粮温调控过程中采用通风、冷却以及防治措施的盲目性，影响粮食仓储过程质量控制的效果。例如一般情况下，粮堆质量监控采用最高温度控制的方法，即预先设定一个较高温度作为报警的阈值，当粮仓温度达到或超过该阈值时，进行报警。这种方法可能带来的问题是存在漏报警的可能，当温度达到阈值温度的时候，粮堆中部分粮食可能已经变质，或者粮食整体质量状况已经非常紧急。为克服这样的问题，目前采用的补救方法是根据经验将报警阈值设置的较低，以方便粮仓管理人员提前采取防范措施。这样虽然能够起到提前警示的作用，但是同时也增加了不必要的误报警。这些方法虽然可以在一定程度上保证粮堆质量安全，但是由于多是经验手段，难以达到提前预防的目的，防治的盲目性较高。
[0004] 因此需要一种能够通过检测粮堆的温度对粮仓的粮情精确报警的粮情警报系统，以解决我国大型粮仓中储粮质量控制问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于，提供一种预报准确、预报速度快的智能粮情报警系统，以克服现有的粮情检测系统在粮情智能预测与分析、预警等方面的不足。
[0006] 本发明的又一目的在于，提供一种粮情控制系统，能够根据实时粮情状况自动给出干预措施的建议，并及时有效的对粮仓采取通风、冷却、干燥等措施。
[0007] 本发明的再一目的在于，提供一种快速准确预判粮堆安全状态的方法，以克服防治的盲目性。
[0008] 为达到上述目的，本发明采用如下技术手段：
[0009] 一种粮情报警系统，包括：多个温度传感器、存储单元、分析单元和报警单元，其中，温度传感器用于检测粮堆内各个位置的温度；存储单元用于存储包括每个温度传感器的检测位置、检测时间和该检测时间的检测温度的数据；分析单元包括计算模块和温差比较模块；计算模块用于计算该检测位置的预测温度，以及每一检测位置的实际检测温度与预测温度之间的温度差；温差比较模块用于比较每一检测位置的温度差和该检测位置的温度差阈值，当所述温度差大于等于所述温度差阈值时，分析单元发出不安全状态信息。
[0010] 分析单元还包括温度比较模块，温度比较模块用于比较每一检测位置的实际检测温度与温度阈值，当所述实际检测温度大于等于所述温度阈值时，分析单元发出不安全状态信息。
[0011] 报警单元收到分析单元发出的所述不安全状态信息时进行报警。
[0012] 预测温度的计算公式为： ，
[0013] 其中b为由该检测位置的历史检测温度取均值得到的平均温度；A为该检测位置粮温变化幅度，由该检测位置的历史数据最高温度与最低温度之差获得；ω为常数，是该检测位置的初始相位值；t为检测时间，单位为天。
[0014] 所述温度差阈值与检测位置和/或粮仓环境温度有关，取值范围为2-9℃。
[0015] 所述温度传感器的温度检测频率为至少1次/天。
[0016] 所述温度阈值与粮仓环境温度、检测位置和/或当前储藏粮食的水分有关，取值范围为0-35℃。
[0017] 一种包括所述粮情报警系统的粮情控制系统，进一步包括控制单元，所述控制单元接收所述不安全状态信息以及所述的每个温度传感器的检测位置、检测时间和该检测时间的检测温度的数据，并控制通风装置，冷却装置和干燥装置中的一种或多种工作。
[0018] 一种粮堆安全状态判别方法，包括以下步骤：检测粮堆中多个检测位置的温度；计算每一检测位置的预测温度；将每一检测位置的实际检测温度与预测温度数据值相减，得到温度差；比较每一检测位置的温度差和该检测位置的温度差阈值，当所述温度差大于等于所述温度差阈值时，发出不安全状态信息。
[0019] 除了比较每一检测位置的温度差和该检测位置的温度差阈值之外，还要比较每一检测位置的实际检测温度与温度阈值，当所述实际检测温度大于等于所述温度阈值时，发出不安全状态信息。
[0020] 当收到所述的不安全状态信息时进行报警。
[0021] 预测温度的计算公式为： ，
[0022] 其中b为由该检测位置的历史检测温度取均值得到的平均温度；A为该检测位置粮温变化幅度，由该检测位置的历史数据最高温度与最低温度之差获得；ω为常数，是该检测位置的初始相位值；t为检测时间。
[0023] 所述温度差阈值与检测位置和/或粮仓环境温度有关，取值范围为2-9℃。
[0024] 检测粮堆中每一检测位置温度的检测频率为至少1次/天。
[0025] 所述温度阈值与粮仓环境温度、检测位置和/或当前储藏粮食的水分有关，取值范围为0-35℃。
[0026] 本发明的有益效果在于：本发明利用了现有粮库中用于测量粮堆各测温点温度的温度传感器，将粮堆中各测温点的温度差作为判别粮堆安全状态的条件，克服了传统粮温监控系统无智能化分析、漏报与错报几率高等缺点，构建一种预报准确、速度快的智能粮情报警系统。本发明能够快速准确的预判粮堆安全状态，为储粮安全提供准确的安全控制信息。
附图说明
[0027] 图1为本发明粮情报警系统的系统结构图。
[0028] 图2为本发明粮情报警系统分析单元的结构图。
[0029] 图3为本发明粮情控制系统的系统结构图。
[0030] 图4为本发明的粮堆安全状态判别方法的流程图。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
[0032] 如图1所示，一种粮情报警系统10，包括多个温度传感器1、存储单元2、分析单元3、报警单元4，粮堆内各个检测位置分别设定温度阈值Tmax和温度差阈值ΔTmax。
[0033] 温度传感器1用于检测粮堆内各个位置的温度T，通过数据传输电缆传输到存储单元2。温度传感器1可采用有线或无线温度传感器，例如DS18B20型温度传感器、pt热敏电阻型温度传感器等，根据需要在粮堆的上层、中层和下层设置多个温度检测点，温度采集频率例如至少为1次/天。
[0034] 存储单元2用于存储包括每个温度传感器1的检测位置、检测时间和该检测时间的检测温度T的数据。
[0035] 如图2所示，分析单元3包括计算模块31和温差比较模块32，计算模块31用于根据检测位置、该检测位置的历史温度、粮温变化幅度等数据计算该检测位置的预测温度T预测， ，其中b为由该检测位置的历史检测温度取均值得到的平均温度；A为该检测位置粮温变化幅度，由该检测位置的历史数据最高温度与最低温度之差获得；ω为常数，是该检测位置的初始相位值；t为检测时间，单位为天，是自1月1日起的天数。
[0036] 计算模块31计算每一检测位置的实际检测温度T与预测温度T预测之间的温度差值ΔT，ΔT= T - T预测；温差比较模块32用于比较每一检测位置的温度差值ΔT和该检测位置的温度差阈值ΔTmax。
[0037] 分析单元3还包括温度比较模块33，比较模块33用于比较每一检测位置的实际检测温度值T与温度阈值Tmax。当所述温度差值ΔT大于等于所述温度差阈值ΔTmax时，或者当实际检测温度T大于等于温度阈值Tmax且所述温度差值ΔT大于等于所述温度差阈值ΔTmax时，粮堆处于不安全状态，分析单元3将不安全状态信息发送给报警单元4。
[0038] 报警单元4接收到该不安全状态信息时，则进行报警。
[0039] 温度阈值Tmax例如可设置为0-35℃。温度阈值Tmax的取值除与粮仓环境温度和/或检测位置有关外，还与当前储藏粮食的水分有关，例如粮食水分每提高一个百分点，则温度阈值Tmax下降4-6℃。
[0040] 粮堆温度差阈值ΔTmax与检测位置和/或粮仓环境温度有关，一般ΔTmax取值范围为2-9℃。当检测位置在粮堆上层，例如在粮堆上层高度2米以内、靠近粮仓门以及边壁位置时，则ΔTmax适当提高，一般取5-9℃；而当检测位置在粮堆深部或者当粮仓环境温度较高，特别是达到25℃以上时，ΔTmax取值则应适当降低。
[0041] 如图3所示，一种粮情控制系统20，包括粮情报警系统10和控制单元5，粮情报警系统10的工作原理及结构如前所述。粮情报警系统10的分析单元3判断出粮堆状态不安全时，将不安全状态信息以及例如温度数据、检测时间和检测位置等数据发送给控制单元5，控制单元5控制通风装置，冷却装置和干燥装置中的一种或多种工作以使粮堆恢复安全状态。
[0042] 所述粮情控制系统20，还可以包括专家系统6，当粮情报警系统10的分析单元3判断出粮堆状态不安全时，将该不安全状态信息以及例如温度数据、检测时间和检测位置等数据发送给专家系统6，专家系统6对上述数据进行分析，并结合当前环境特点，给出防治的建议。
[0043] 图4为本发明粮情报警系统的粮堆安全状态判别方法的流程图。
[0044] 图1结合图4所示，分析单元3是通过判断温度差值ΔT是否大于等于温度差阈值ΔTmax，或者温度差值ΔT是否大于等于温度差阈值ΔTmax且粮堆实际检测温度T是否大于等于温度阈值Tmax来判断粮堆安全状态。粮堆安全状态判别方法的具体实现步骤为：
[0045] 步骤一：检测粮堆中多个检测位置的温度。
[0046] 温度传感器1检测粮堆内各个检测位置的温度T，根据需要在粮堆的上层、中层和下层设置多个温度检测点，温度采集频率例如为至少1次/天。
[0047] 步骤二：根据每一检测位置的历史检测温度，计算每一检测位置的预测温度T预测。
[0048] 预测公式为： ，
[0049] 其中b为由该检测位置的历史检测温度取均值得到的平均温度；A为该检测位置粮温变化幅度，由该检测位置的历史数据最高温度与最低温度之差获得；ω为常数，是该检测位置的初始相位值；t为检测时间，单位为天，是自1月1日起的天数。
[0050] 步骤三：将每一检测位置的实际检测温度T与预测温度T预测数据值相减，得到温度差值ΔT，ΔT= T - T预测。
[0051] 步骤四：比较每一检测位置的温度差值和该检测位置的温度差阈值，并且比较每一检测位置的实际检测温度和温度阈值，当温度差值大于等于温度差阈值时，或者当温度差值大于等于温度差阈值且实际检测温度大于等于温度阈值时，粮堆处于不安全状态，进行报警。
[0052] 即当ΔT≥ΔTmax时，或者当ΔT≥ΔTmax且T≥Tmax时，该检测位置的粮堆状态判断为不安全，向报警单元发出不安全的状态信息，否则状态判断为安全。
[0053] 温度阈值Tmax例如可设置为0-35℃。温度阈值Tmax的取值除与粮仓环境温度和/或检测位置有关外，还与当前储藏粮食的水分有关，例如粮食水分每提高一个百分点，则温度阈值Tmax下降4-6℃。
[0054] 粮堆温度差阈值ΔTmax与检测位置和/或粮仓环境温度有关，一般ΔTmax取值范围为2-9℃。当检测位置在粮堆上层，例如粮堆上层高度2米以内、靠近粮仓门以及边壁位置时，则ΔTmax适当提高，一般取5-9℃；而当检测位置在粮堆深部或者粮仓环境温度较高，特别是达到25℃以上时，ΔTmax取值则应适当降低。
