糧食儲存品質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

0 引 言
我國是世界上最大的糧食生產(chǎn)、儲藏及消費大國，糧食儲藏是國家為防備戰(zhàn)爭、災(zāi)荒及其他突發(fā)性事件而采取的有效措施，因此糧食的安全儲藏是關(guān)系到國計民生的戰(zhàn)略大事。糧食在貯藏過程中，會因為受溫度、濕度、氧氣、微生物及昆蟲等因素的影響，從而造成其質(zhì)量的不良改變。對糧食貯藏過程中的影響參數(shù)進行實時監(jiān)測、分析，是保障糧食儲存品質(zhì)的有效手段。在此，通過采用CAN總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對影響糧食貯藏過程中的參數(shù)進行實時采集、分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)不良變化時，能夠及時發(fā)出預(yù)警信息，保證糧食儲存的安全。

1 影響糧食儲存品質(zhì)的因素分析
影響糧食儲存品質(zhì)的因素很多，其中微生物污染因素影響最大。糧食在收獲、貯藏、加工等過程中極容易受到霉菌、細(xì)菌、酵母菌的污染，當(dāng)條件適宜時，它們就能迅速地在糧食中生長繁殖，并產(chǎn)生毒素，使糧食及其制品變質(zhì)。因此，在貯藏糧食時要采取防微生物污染的措施及控制微生物生長繁殖的手段；其次在儲存糧食的過程中要注意溫度、濕度、氧氣的影響。在微生物生長繁殖時需要適宜的溫度、濕度和氧氣(厭氧菌除外)，如果貯藏時濕度過大，溫度過高，氧氣充足，則污染的微生物就能迅速生長繁殖，至使谷類及其制品發(fā)霉或腐敗變質(zhì)。因此，糧食在貯藏時不僅要求其本身含水量要低(不超過15％)，而且貯藏環(huán)境亦應(yīng)保持低溫、干燥、通風(fēng)良好。蟲害也是影響糧食儲存品質(zhì)的一個重要因素，害蟲在原糧及半成品中都能生長，如當(dāng)倉庫室溫在18～21℃以上、濕度在60％以上時，即適于蟲卵孵化繁殖；當(dāng)室溫在10℃以下時，害蟲活動能力會減弱。倉庫中主要有甲蟲、螨類、蛾類等害蟲，這些害蟲不但損害大量糧食，而且會使糧食帶有不良?xì)馕?，減輕其重量，降低其品質(zhì)，也容易使糧堆發(fā)熱；當(dāng)微生物進一步作用就會使糧食霉?fàn)€變質(zhì)。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其原理
在糧食儲藏期間，影響糧食發(fā)生不良變化的主要因素有溫度、濕度、CO2等。該系統(tǒng)通過高精度溫濕度、CO2傳感器得糧食的實時變化數(shù)據(jù)。這些因素在某種程度上也會造成糧食顏色、體積、紋理等的細(xì)微變化。這種變化利用肉眼很難分辨，通過一定算法對圖像進行特征提取，得到具有不同特征的多傳感器信息。對這些具有不同特征的信息進行分析，可以預(yù)測到糧食發(fā)生霉變或蟲害的時間。系統(tǒng)采用CAN 總線控制方式，由數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、CAN／USB轉(zhuǎn)換器和多個智能節(jié)點組成，節(jié)點的數(shù)量由倉庫里的糧庫數(shù)量決定。其結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

CAN((Controller Area Network)總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN協(xié)議廢除了站地址編碼，取而代之對通信數(shù)據(jù)進行編碼，使得CAN總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。CAN總線的通信距離可達(dá)10 km，波特率可根據(jù)通信距離選擇，最高可達(dá)1 Mb／s。CAN總線還支持多主站結(jié)構(gòu)，采用短數(shù)據(jù)幀、CRC校驗、錯誤鑒別、發(fā)送時監(jiān)聽和自動關(guān)閉技術(shù)，保證數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠的傳輸。同時具有無損的沖突檢測鏈路協(xié)議、總線仲裁功能和故障節(jié)點自動脫離技術(shù)，保證系統(tǒng)的可靠運行。