论文部分内容阅读
我国种植水稻约4.3亿亩,总产2亿吨,占全国粮食总产的40％,肩负粮食安全的第一重任。但我国水稻收储环节存在“卡脖子”现象,收获后干燥自控能力很低,损失严重,有80％的粮食入库水分不达标,以致在正常情况下,每年因不能及时干燥造成的稻谷霉变,发芽等数量损失约占总产量的5％,即相当于少产1000万吨粮,超过了浙江省一年的粮食总产量。依赖农民晾晒,数量损失大且质量难以保障;农村缺少晒粮场所,一些农民铤而走险,伺机公路晒粮,由此引发的交通事故也屡屡发生。矛盾非常突出,为此,有些省区把粮食干燥机的购机补贴加大到了60％以上(如浙江省),但推广普及机械化干燥仍然步履艰难,原因之一就是机械装备的技术含量低,对高湿、高粉尘环境适应性差,控制与检测线路被鼠咬、虫蛀现象时有发生,信号传输经常出现吊线、掉电,使得机器的可靠性很差。
解决上述问题的途径之一就是开发具有低成本、高可靠特性的基于无线通信的集中粮食干燥控制系统,为此,本研究在我们已取得的稻谷干燥过程实时分析和在线实时测量技术的基础上,应用无线通信技术、软件的组件技术,开发具有良好伸缩性、成本低廉、适应恶劣环境的组件式无线控制系统,本研究包括以下主要内容。
1.无线稻谷干燥控制系统的组成与结构研究
(1)分析了稻谷集中干燥工艺技术装备,水分在线实时检测技术与装置,干燥过程的实时性与干燥解析法,研究系统可伸缩特性与实现模式,通信控制协议简化模式。
(2)系统功能的分层与隔离模型研究,分析组件式控制系统层次结构,系统软硬部件的可替换性,组件内部实现细节屏蔽,设备驱动层模型设计。
(3)服务层功能分析与数据传输服务设计,控制命令管理服务,控制系统组件协议的编码与解码研究。
2.粮食集中干燥控制系统的软件构成模式与实现研究
(1)软件构成模式分析,研究用户界面、控制策略库、通信协议栈、控制命令队列管理模块、控制协议栈、控制系统配置模块间的架构与耦合模型。
(2)控制命令的生命周期研究。
(3)基于ZigBee无线传输协议实现系统伸缩性研究。
(4)粮食集中干燥无线控制系统实现研究。
3.系统标准与接口研究
以解决当前控制软件及电器接口转换设备昂贵、提高控制器件兼容为目标,接口研究包含以下内容。
(1)控制过程由用户界面、控制命令发射、设备驱动到控制结果反馈过程之间的接口模型研究。
(2)系统接口标准化研究,为实现复杂过程控制、虚拟制造、敏捷制造与精良生产所需要的系统接口研究。
4.粮食集中干燥无线测控系统研究与实现
以本研究室的干燥过程解析理论与在线水份实时检测装置为基础,结合ZigBee无线网络协议、组件模型、控制模型,建造粮食集中干燥无线控制系统,实现干燥设施与过程信息采集的设备部署、信息传输及智能化干燥过程控制,完成一套低功耗、低成本、高精度、高效能的稻谷干燥控制系统的设计,并通过生产实践来验证系统的可靠性、实用性及其大面积应用的可行性。