论文部分内容阅读
粮食在储藏过程中,易出现发热、霉变及病虫害等现象。针对这一现象,本文研制了一款便携式储粮生物危害检测仪。该检测仪可以对粮仓某一待测点的温度、湿度和CO2浓度随时随地进行检测,并根据检测参数进行分析,智能判断当前粮食所处危害等级并给出相应处理方法。该检测仪还可以实现粮仓中高水分区快速筛查的功能,对安全储粮具有重大意义。本文主要研究内容如下:(1)便携式储粮生物危害检测仪的检测参数选择和判断模型建立。在对比分析影响粮食安全储藏的主要因素后,本检测仪最终以温度、湿度、CO2浓度及粮食水分为主要检测参数,建立判断模型,以实现检测仪对粮食所处安全等级的智能判断并给出相应处理方法,实现降低使用者在粮食仓储方向专业技能水平的目的。(2)便携式储粮生物危害检测仪的硬件设计。为实现对粮仓中温度、湿度及CO2浓度的检测,将检测仪分为以下六个模块:CO2采集及浓度检测模块、温湿度检测模块、电源模块、显示及控制模块、下位机控制电路和外壳。其中,本文重点研制的一体化采样钎可同时实现对温度、湿度和CO2浓度的采集,以实现降低检测误差,提高检测精度的目的;本检测仪采用12V锂电池作为电源,电池在满电状态下,可支持检测仪连续工作4-5小时,使检测仪的灵活性得到有效提高;微机控制器作为本检测仪的核心,是人机交互的平台。其主要用于向下位机发送指令并将返回的数据进行分析和显示。下位机控制电路主要以新塘M058单片机为核心,用于接收上位机发送的指令,将检测数据返回给上位机的同时,以无线传输的方式将检测数据传输到智能手机的APP中,实现数据存储和远距离传输的功能;本检测仪以手提箱为外形结构,便于存放和携带,能够有效保护检测仪内部元件的安全。(3)便携式储粮生物危害检测仪的软件设计。上位机采用LabVIEW软件进行编译,在实现数据可视化的同时,更好的实现了人机交互功能,为检测仪稳定工作提供了保障。在下位机软件设计时,同样采用模块式设计思想,将下位机软件分为CO2浓度采集子程序、温湿度采集子程序、无线数据传输子程序、时钟子程序、串口通讯子程序以及气泵驱动子程序等六个部分。各部分程序的协调工作,有效的保证了检测仪的正常运行。(4)便携式储粮生物危害检测仪的应用与验证。分别设计了环境检测实验、白山直属库实验、东福米业新获水稻微生物生长实验和大岭小粮仓实验。对四次实验数据的分析表明:检测仪对温度、湿度和CO2浓度具有较高的检测精度,满足检测仪判断模型对数据精度的要求;检测仪对低水平和高水平参数进行检测,均能很好的反映各参数变化规律,且具有较高的区分度;通过对各参数的分析,检测仪不仅可以对粮仓虫害发展情况进行报道,还能对粮仓高水分区进行快速筛查。(5)2种场景储粮生物危害快速检测技术规范的提出。为提高便携式储粮生物危害检测仪的可靠性和检测精度,有效延长检测仪的使用寿命,本文规范了储粮生物危害检测仪2种应用场景的使用要求。经过多次实验,结果表明,按照技术规范对检测进行操作,能够有效减少检测仪检测数据的波动,提高检测仪的检测精度和判断的准确性。