平房仓粮食进仓自动控制系统

技术领域

本发明涉及粮食仓储领域，具体是一种平房仓粮食进仓自动控制系统。

背景技术

目前，平房仓粮食在入仓时主要从平房仓的仓门进入，利用装仓机从内到外依次进行装粮，期间还需要工人频繁进行平仓，之后装仓机需要退到仓门外，通过从下往上依次关闭挡粮门来对仓门附近的区域进行装粮，最后还需要通过补仓机从平房仓的通风窗进行补粮。整个装粮过程高度依赖工人转移设备，工人劳动强度大，装粮效率不高。

此外，在粮食入仓前对粮食中的杂质进行检测清理是必要环节，只有杂质含量达到一定标准后才能入仓。在实际应用过程中，粮食经过一次清理往往达不到清理标准，因此通常需要多台清理筛和多台倾斜皮带机串联使用，导致整条清理输送路线长达几十米，占用场地空间较大，设备较多，且清理设备需要与入仓设备联动，布置、连线、控制都较为麻烦，容易造成粮食洒落、噪音和粉尘污染、工人劳动强度大，甚至出现安全事故等问题。

发明内容

为了提高平房仓粮食进仓效率及自动化程度，本申请提供了一种平房仓粮食进仓自动控制系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

平房仓粮食进仓自动控制系统，包括：粮食清理入仓一体化设备及控制单元，所述粮食清理入仓一体化设备包括移动机构及设置在移动机构上按粮食走向依次设置的进粮机构、清理机构、提升机构和入仓机构，所述入仓机构上设置有用于检测位置的位置检测单元及用于检测粮食装仓情况的粮食数量检测单元，

所述控制单元用于根据每车粮食的品种、重量及杂质含量信息确定粮食清理入仓一体化设备的入粮位置以及进粮机构、清理机构、提升机构和入仓机构的初始工作参数以实现粮食入仓；控制单元根据位置检测单元的检测结果控制移动机构运动以使入仓机构运动到入粮位置，并根据初始工作参数控制进粮机构、清理机构、提升机构及入仓机构工作，工作过程中根据粮食数量检测单元的检测结果对入仓机构在粮仓中的入粮位置进行调整。

进一步地，所述进粮机构包括暂存斗；

所述清理机构包括清理筛，所述暂存斗设置在清理筛的入料口上方；

所述提升机构包括设置在清理筛出料端的第二提升机，第二提升机底部的入料口与清理筛的出料口相对接，第二提升机顶部的出料口通过活动的卸粮通道通向入仓机构；

所述入仓机构通过升降支架设置在清理筛上方，入仓机构包括可伸缩的入仓机，入仓机的尺寸满足能够伸入平房仓的通风窗，所述入仓机的进料端设有接粮斗，出料端设有抛粮头，所述卸粮通道与接粮斗相对接；

所述位置检测单元及粮食数量检测单元均设置在抛粮头上；所述进粮机构的初始工作参数为暂存斗的出料速度，清理机构的初始工作参数为清理筛的清理参数，提升机构的初始工作参数为传送速度，入仓机构的初始工作参数为入仓机的初始位置及抛粮头的初始抛粮方向和初始抛粮速度；控制单元根据位置检测单元的检测结果控制移动机构及升降支架运动以使入仓机构运动到入粮位置。

进一步地，所述第二提升机的出料口还设有回粮通道，所述回粮通道和卸粮通道通过通道转换器与第二提升机的出料口相连，所述回粮通道通向暂存斗，控制单元根据杂质含量信息控制通道转换器接通卸粮通道或接通回粮通道，当接通回粮通道时，控制单元调整清理机构的清理参数并控制回粮通道的接通时间。

进一步地，所述清理机构上设置有用于检测杂质含量的杂质检测单元，所述杂质检测单元设置在清理筛的出料口处，控制单元根据杂质检测单元的检测结果控制通道转换器接通卸粮通道或接通回粮通道，当接通回粮通道时，控制单元调整清理机构的清理参数并控制回粮通道的接通时间。

进一步地，所述杂质检测单元包括用于采集杂质数量的摄像头及用于采集杂质重量的称重器。

进一步地，所述清理机构上还设置有用于检测粮食流量的流量检测单元，控制单元根据流量检测单元的检测结果控制进粮机构的出料速度。

进一步地，所述进粮机构还包括第一提升机，第一提升机顶部的出料口与暂存斗的顶部入口相对接，第一提升机底部的入料口处设有卸粮斗，控制单元还用于根据每车粮食的品种、重量及杂质含量信息确定第一提升机的初始传送速度。

进一步地，所述粮食数量检测单元为图像采集装置或激光雷达。

进一步地，所述粮食数量检测单元还用于检测粮面上的凹陷部位，控制单元根据凹陷部位的位置控制入仓机构的伸缩、抛粮头的抛粮方向和/或抛粮速度对凹陷部位进行填粮。

进一步地，还包括用于显示粮食清理入仓一体化设备工作参数及粮食装仓进度的显示单元，所述显示单元与控制单元连接。

本发明相比于现有技术具有的有益效果是：通过将进粮机构、清理机构、提升机构和入仓机构集成到一起，粮食完成清理后可直接通过提升机构进入到入仓机构，入仓机构从平房仓的通风窗伸入，并通过抛粮头进行装粮，该设备结构紧凑，占用空间小；转移和控制都很方便；利用清理筛自身的重量来平衡顶部的入仓机构，可直接从通风窗进行装粮，避免了现有装粮方式需要频繁转移设备和设置围挡的麻烦，提高了装粮效率；通过在各机构上设置不同的检测单元，根据检测单元的检测结果对设备进行相应控制，自动化程度高，降低了人工劳动强度，使平房仓粮食的清理和入仓工作更加智能。

附图说明

图1为平房仓粮食进仓自动控制系统图；

图2为粮食清理入仓一体化设备结构示意图；

图3为装粮时的结构示意图；

图4为转换器结构示意图；

图5为清理筛的结构示意图；

图6为流量检测单元的结构示意图；

图7为进粮机构结构示意图；

附图标记：1- 暂存斗，2- 清理筛，3- 第二提升机，4- 升降支架，5- 入仓机，6-平房仓，7- 第一提升机，8- 液压翻板，21- 筛体，31- 卸粮通道，32- 回粮通道，33- 通道转换器，51- 接粮斗，52- 抛粮头，61- 通风窗，71- 卸粮斗，211- 筛箱，212- 振动器，213-粗筛面，214- 细筛面，215- 收集板，216- 大杂出口，217- 细杂出口，218- 摄像头，219-称重器，231- 冲击检测溜板，232- 第一支柱组232，233- 第一支撑板，234-第一重量传感器，235- 下层支撑板，236- 第二重量传感器，237- 第二支撑板，238- 第二支柱组。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，平房仓粮食进仓自动控制系统，包括：粮食清理入仓一体化设备及控制单元，所述粮食清理入仓一体化设备包括移动机构及设置在移动机构上按粮食走向依次设置的进粮机构、清理机构、提升机构和入仓机构，所述入仓机构上设置有用于检测位置的位置检测单元及用于检测粮食装仓情况的粮食数量检测单元，

所述控制单元用于根据每车粮食的品种、重量及杂质含量信息确定粮食清理入仓一体化设备的入粮位置以及进粮机构、清理机构、提升机构和入仓机构的初始工作参数以实现粮食入仓；控制单元根据位置检测单元的检测结果控制移动机构运动以使入仓机构运动到入粮位置，并根据初始工作参数控制进粮机构、清理机构、提升机构及入仓机构工作，工作过程中根据粮食数量检测单元的检测结果对入仓机构在粮仓中的入粮位置进行调整。

其中，每车粮食的品种可通过一卡通系统获取，重量可根据检斤环节获取，杂质含量信息可通过扦检获取。初始工作参数可通过大量实验获取，选取实验过程中用时最短的工作参数作为初始工作参数。

具体的，如图2、3所示，所述进粮机构包括暂存斗1；

所述清理机构包括清理筛2，所述暂存斗1设置在清理筛2的入料口上方；

所述提升机构包括设置在清理筛2出料端的第二提升机3，第二提升机3底部的入料口与清理筛2的出料口相对接，第二提升机3顶部的出料口通过活动的卸粮通道31通向入仓机构；

所述入仓机构通过升降支架4设置在清理筛2上方，入仓机构包括可伸缩的入仓机5，入仓机5的尺寸满足能够伸入平房仓6的通风窗61，所述入仓机5的进料端设有接粮斗51，出料端设有抛粮头52，所述卸粮通道31与接粮斗51相对接。

其中，暂存斗1和清理筛2的整体结构与现有方案类似。第二提升机3采用斗式提升机，相比传统的倾斜输送机在水平方向上占用空间更小。升降支架4的作用是调节入仓机5的高度，以便适应不同高度的平房仓6和通风窗61。入仓机5与传统的补仓机类似，只不过因为入仓机5与清理筛2集成在一起，清理筛2的重量可以满足入仓机5的平衡要求，不用像补仓机一样需要在机尾处增加配重，结构更加简单。由于入仓机5需要随着升降支架4移动，因此卸粮通道31需要设置成活动式的结构，比如采用柔性的波纹管作为卸粮通道31。抛粮头52是一个输送速度较快的皮带机，能够将粮食快速抛出，从而增大粮食的抛洒范围，确保粮食能落到平房仓6的中部区域，抛粮头52转动设置在入仓机5的出料端，控制单元通过控制抛粮头52的转动可以改变抛粮方向。在装粮过程中，可以移动一台设备依次从多个通风窗61进行装粮，也可以采用多台设备同时从多个通风窗61进行装粮，相比现有装粮方式，可减少移动设备和平仓的频率，装粮效率更高、更安全。

为了使入仓机5能自动伸入指定位置的通风窗61，在抛粮头52上设置有位置检测单元，位置检测单元可采用相机或激光雷达，通过采集入仓机构到指定通风窗61的距离及三维位置坐标信息来获取移动机构和/或升降支架4的移动向量，并控制移动机构和/或升降支架4运动以使入仓机5运动到指定入粮位置。由于入仓机5长度较长，当入仓机5到达指定位置的通风窗61时，移动机构距离平房仓墙体的距离较远，此时需要对移动机构进行移动以使设备靠近墙体。为了便于获取移动机构的移动量，可以在移动机构上设置位置检测单元来获取与墙体的距离，控制单元根据该距离控制移动机构靠近墙体。

基于杂质含量数据通过设置清理筛2的各项清理参数来满足粮食经过一次清理后就满足入仓要求，因此本发明可以只设置一台清理筛2进行杂质清理后就直接通过提升机构和入仓机构进行装粮。

在粮食入仓过程中，通过设置在抛粮头52上的粮食数量检测单元获取粮食装仓情况，根据粮食装仓情况控制抛粮头52的抛粮方向和抛粮速度及入仓机5的伸缩以实现不同位置的粮食装仓。此外，粮食数量检测单元还可以对凹陷部位进行检测，通过控制抛粮头52的抛粮方向和抛粮速度及入仓机5的伸缩即可实现对凹陷部位的填粮，减少了工人平仓工作，提高了装仓效率。粮食数量检测单元可采用图像采集装置如相机、摄像头等，或激光雷达实现。

杂质含量信息较低的粮食通过设置清理筛2的各项清理参数可以满足粮食经过一次清理后就满足入仓要求，例如，一般粮食杂质含量要求1.0%，粮食清理前扦检结果2.5%左右，可以一次清理达到要求。但如果粮食清理前扦检结果为2.5%-3.0%左右，则需要二次清理，扦检结果大于3.0%则需要更多次的清理。

为了实现多次清理，所述第二提升机3的出料口设置回粮通道32，所述回粮通道32和卸粮通道31通过通道转换器33与第二提升机3的出料口相连，所述回粮通道32通向暂存斗1，控制单元根据杂质含量信息控制通道转换器接通卸粮通道或接通回粮通道，当接通回粮通道时，控制单元还需控制回粮通道的接通时间，通过设置接通时间来达到多次清理的目的。接通时间可根据清理次数及清理机构的进料速度进行设置，清理机构的进料速度可采用动态速度，杂质含量高则降低进料速度，杂质含量低则提高进料速度。回粮通道的接通时间及进料速度可根据实验预制时间速度表来获取。

考虑到有可能粮食杂质含量不均匀，或扦检数据不准确。因此，进一步的方案是，在所述清理机构上设置杂质检测单元，所述杂质检测单元设置在清理筛2的出料口处，控制单元根据杂质检测单元的检测结果控制通道转换器接通卸粮通道或接通回粮通道，当接通回粮通道时，控制单元调整清理机构的清理参数并控制回粮通道的接通时间。杂质检测单元一般在根据扦检的杂质含量信息设置的最后一次清理时使用，以判断最后一次清理后是否达到入仓要求。

对于通道转换器33，如图4所示，本发明所采用的方案是，所述通道转换器33包括设置在回粮通道32与卸粮通道31连接部位的转轴331和带动转轴331转动的驱动器，所述转轴331上设有翻板332，翻板332在随转轴331转动时可遮挡回粮通道32，同时打开卸粮通道31，或者遮挡卸粮通道31，同时打开回粮通道32。其中驱动器图中未示出，可以采用电机或电磁铁等方式来驱动转轴转动。

如图5所示，所述清理筛2的筛体21包括筛箱211、位于筛箱211外壁上的振动器212以及位于筛箱211内的筛面，所述筛面包括上层的粗筛面213、中层的细筛面214和下层的收集板215，且粗筛面213和收集板215分别向筛体21左右两侧倾斜，被筛粮食的粒径小于粗筛面213的筛孔，大于细筛面214的筛孔，所述筛箱211的出料端的侧面设有分别与粗筛面213和收集板215较低端对接的大杂出口216和细杂出口217；所述杂质检测单元包括摄像头218和称重器219，所述摄像头218位于筛箱211顶部，通过图像识别位于粗筛面213上的杂质数量，所述称重器219包括两个，分别位于大杂出口216和细杂出口217的下方。清理筛2的清理参数包括进料速度及振动器212的振频，杂质含量高振频大，反之振频小，振频值也可通过实验数据获取。

杂质的筛分过程是：粮食进入筛体21后，体积较大的大杂会留在粗筛面213上，粮食和体积较小的细杂会通过粗筛面213的筛孔掉落到细筛面214上，同时细杂会通过细筛面214的筛孔掉落到收集板215上。因为粗筛面213和收集板215分别向筛体21左右两侧倾斜，同时筛体21从进料端到出料端也是倾斜设置的，所以大杂和细杂会在振动器212的作用下向筛箱211出料端的两侧聚集并排出，与中部的粮食分开。

杂质含量的检测过程是：因为粮食在达到粗筛面213后会迅速掉入到细筛面214上，所以留在粗筛面213上的几乎都是杂质，因此利用图像识别技术能够很容易识别杂质轮廓所形成的像素面积，从而判断杂质数量。称重器219配有计时记录功能，可根据设定的连续时间段来记录各段时间内杂质增加的重量。检测时，可记录一段时间内大杂和细杂增加的总重量与经过筛体21的物料的重量的比值，以及大杂的图像来判断杂质含量是否达标；或者直接通过记录单位时间内大杂和细杂的增加量和大杂的图像来判断杂质含量是否达标。其中，第一种方式需要记录粮食的重量，可根据粮食的种类、粮食流量和经过的时间进行估算，也可以通过设置重量传感器来记录粮食进入筛体21时或者离开筛体21时的冲击力以及作用时间来计算粮食的重量。第二种方式需要事先对系统进行大模型训练，针对不同种类的粮食，杂质含量不同的粮食，不同的进料速度进行试验，记录粮食杂质含量合格时对应的单位时间内杂质增加的重量，以此作为阈值，在实际清理过程中，单位时间内杂质增加的重量超过该阈值，则说明杂质含量超标，需要再次清理，根据超出量可以设置再次清理的时间，否则说明杂质含量合格，可直接入仓。

清理筛2对杂质的清理除了清理筛自身属性外，还与粮食流量密切相关，因此，为了检测粮食流量，在清理机构上还设置有用于检测粮食流量的流量检测单元，控制单元根据流量检测单元的检测结果控制进粮机构的出料速度。流量检测单元可采用粮食流量秤，在本实施例中，如图6所示，流量检测单元包括从上往下依次设置的冲击检测溜板231、第一支柱组232、第一支撑板233、第一重量传感器234及下层支撑板235，冲击检测溜板231用于接收粮食的冲击并在粮食重力作用下将粮食运送至筛体21，第一重量传感器234用于实时检测粮食在冲击检测溜板231的冲击力数据，并将所述冲击力数据发送至控制单元，控制单元接收冲击力数据，并根据冲击力数据确定粮食的实时流量。冲击力数据确定为冲击检测溜板231上单位时间内累加的冲击力，根据所述单位时间内累加的冲击力确定粮食的实时流量，所述单位时间内累加的冲击力越大，则粮食的实时流量越大，所述单位时间内累加的冲击力越小，则粮食的实时流量越小，具体取值可通过实验预制关系表来获取。

进一步地，流量检测单元还包括从下往上依次设置的第二重量传感器236，第二支撑板237及第二支柱组238，粗筛面213、细筛面214和收集板215均通过第二支柱组238及第二支撑板237设置在第二重量传感器236上，其中收集板215在图中未示出，第二传感器236用于采集筛体21中的粮食重量数据，并将所述粮食重量数据发送至控制单元，控制单元根据粮食重量数据对确定的粮食的实时流量进行修正，修正值也可根据实验预制关系表来获取。

粮食从货车上卸下后一般是通过倾斜输送机输送到清理筛2的入料口，为了进一步使结构紧凑，如图7所示，所述进粮机构还包括第一提升机7，第一提升机7也为斗式提升机，第一提升机7顶部的出料口与暂存斗1的顶部入口相对接，第一提升机7底部的入料口处设有卸粮斗71。卸粮斗71的尺寸满足一般货车或货箱的宽度要求，粮食从货车或货厢上卸下时可直接进入卸粮斗71，然后通过第一提升机7进入暂存斗1。当接通回粮通道32时，还可以降低第一提升机7的传送速度。

为了满足一些不带卸货功能的货车卸粮，本发明在所述卸粮斗71的前方还设有卸粮机构，如图2所示，所述卸粮机构包括液压翻板8，液压翻板8在翻转时可使位于液压翻板8上的货车将粮食倒入卸粮斗71。

为了便于获知整个系统的工作情况，还设置有显示单元，显示的信息包括但不限于检测单元的检测结果，如在线流量和在线杂质含量，以及粮食装仓情况等。粮食装仓情况如粮食装仓进度，粮食装仓进度Y可根据由仓房参数（预设仓容量X