Измеритель параметров зерновой массы (ИПЗМ)

Измеритель параметров зерновой массы

ИПЗМ для гигротермоконтроля и контроля зараженности зерна

Принципиально новым этапом в решении задачи контроля качественной сохранности зерна явилась техническая реализация устройства контроля зараженности зерна насекомыми вредителями хлебных запасов. Указанное устройство контроля зараженности реализовано в виде погружаемой в зерновую насыпь перфорированной ловушки для насекомых, оснащенной датчиками влажности, температуры и электронным счетчиком попадающих в ловушку насекомых. Совмещение узла гигротермоконтроля с устройством контроля зараженности зерна реализовано в серийно выпускаемом изделии – измерителе параметров зерновой массы (ИПЗМ).

Причины ухудшения качества зерна при хранении

В мировой практике и отечественными нормативами регламентирован только термометрический контроль самосогревания зерна при хранении, что зачастую не позволяет своевременно выявлять очаги самосогревания и порчу зерна. Двумя основными факторами возможного ухудшения качественной сохранности зерна являются:

1. Микробиологическое поражение зерна: плесенями, грибами, бактериями.
2. Поражение зерна насекомыми вредителями.

Оперативный контроль качественной сохранности зерна желательно осуществлять по этим двум критически важным показателям. И именно измеряемые посредством ИПЗМ значения активности водной фазы в зерне (как условия микробиологической активности) и активности насекомых вредителей в зерне (оцениваемой по интенсивности их попадания в ловушку) позволяют действительно оперативно контролировать текущую качественную сохранность зерна – причем, намного чувствительнее, чем при применении традиционных систем только температурного допускового контроля. Причины этого очевидны – при выявлении разогрева зерна ухудшение его качественной сохранности является уже свершившимся фактом, а выявление же увеличения активности воды или насекомых, позволяет обнаружить проблему на ранней стадии, когда существенное ухудшение качественных характеристик еще не произошло.

По данным ВОЗ, ежегодные потери зерна в мире, связанные с неправильными условиями его хранения составляют до 30% от количества сохраняемого зерна.

Устройство и установка ИПЗМ

ИПЗМ является основным элементом компьютерной АИС КСЗ (см. ниже) и представляет из себя измерительный зонд (длина около 1 м), погружаемый в зерновую насыпь в области ее поверхности. ИПЗМ обеспечивает оперативный и допусковый термогигрометрический контроль межзернового пространства, совмещенный с подсчетом количества насекомых, заползающих в специальную перфорированную ловушку зонда. Зона улавливания насекомых в нем составляет около 70% от общей площади его рабочей поверхности. Погружается в верхний слой зерновой насыпи на глубину, обеспечивающую покрытие зерном перфорированных поверхностей ловушки насекомых. В самом ИПЗМ имеется две зоны термогигроконтроля, разнесенные по его высоте, что предназначено для оценки условий развития насекомых в летний и в зимний периоды хранения зерна.

Корпус зонда ИПЗМ состоит из двух продольных каналов:

1. канала размещения датчиков;
2. канала ловушки насекомых.

В каждом из продольных каналов имеется по две зоны:

1. верхняя зона;
2. нижняя зона.

В верхней зоне имеется перфорированное окно для воздухообмена датчиков, установленных внутри секции с воздухом межзернового пространства. Длина верхней секции 10 см. В верхней секции установлены:

• датчик температуры;
• датчик относительной влажности воздуха.

В нижней секции имеется перфорированное окно для воздухообмена датчиков, установленных внутри секции с воздухом межзернового пространства. Длина нижней секции 10 см. В нижней секции установлены:

• датчик температуры;
• датчик относительной влажности воздуха;
• акустический датчик – анализатор двигательной активности насекомых.

В канале ловушки насекомых установлен инфракрасный модуль подсчета упавших в ловушку насекомых.

Передача данных

Передача данных из ИПЗМ на удаленный компьютер может осуществляться как в проводном, так и в беспроводном варианте. Разработанное специальное программное обеспечение позволяет проводить анализ оперативных и архивных данных, осуществлять оперативную диагностику элементов системы.

Программное обеспечение реализовано на базе MasterSCADA и покупается отдельно. Цена ПО зависит от количества подключаемых модулей ИПЗМ.

ИПЗМ в составе программного комплекса дистанционного мониторинга зараженности насекомыми и самосогревания зерна

Автоматизированная информационная система оперативного контроля качественной сохранности зерна (АИС КСЗ) предназначена для оперативного комплексного контроля критических важных параметров состояния зерновой массы, влияющих на допустимость продолжения длительного хранения зерна.

АИС КСЗ состоит из:

1. комплекта* ИПЗМ (программного комплекса дистанционного мониторинга зараженности насекомыми и самосогревания зерна);
2. каналов цифровой связи (обеспечивающих сбор данных от комплекта ИПЗМ в систему);
3. передачи данных в цифровом последовательном формате по протоколам ModBus, в том числе, с инкапсуляцией в пакеты TCP/IP.

*Для повышения представительностии контроля состояния больших объемов хранящейся зерновой массы необходимо в составе АИС КСЗ использовать группу ИПЗМ, распределенных по площади зерновой массы.

Наряду с контролем текущих значений ИПЗМ в составе АИС КСЗ позволяет контролировать скорость изменения указанных параметров. Система может эксплуатироваться как в масштабах локальной сети предприятия, так и с предоставлением удаленного доступа к данным через сеть Интернет.

АИС КСЗ позволяет регистрировать сигналы от различных ИПЗМ, установленных в разных контролируемых объектах на предприятии, и передавать эти сведения в режиме «онлайн» по проводной или беспроводной связи на дисплей компьютера в  лаборатории предприятия, а также архивировать их динамику в памяти компьютера.

АИС КСЗ позволяет, не выходя из лаборатории и не затрачивая больших усилий на отбор проб зерна в хранилищах, оценивать текущее состояние зерновой массы по следующим девяти измеряемым и вычисляемым параметрам:

1. температура зерна;
2. аппроксимированная на интервале времени скорость изменения температуры зерна;
3. направленность вектора изменения температуры зерна;
4. относительная влажность межзернового воздуха;
5. аппроксимированная на интервале времени скорость изменения относительной влажности межзернового воздуха;
6. направленность вектора изменения относительной влажности межзернового воздуха;
7. общее количество подсчитанных насекомых и клещей;
8. количество насекомых и клещей, подсчитанных за сутки;
9. количество насекомых и клещей, подсчитанных за час.

Особенно важно, что АИС КСЗ позволяет на более ранних стадиях, чем метод по ГОСТ 13586.6-93, обнаруживать в зерне насекомых и клещей. Это позволяет заблаговременно принимать соответствующие компенсирующие воздействия и решения по сохранению зерна.

Расширенные технические характеристики ИПЗМ

• Расстояние между зонами контроля температуры и ОВ межзернового воздуха: 500 мм.
• Высота зоны улавливания насекомых: 500 мм.
• Диаметр перфорационных отверстий: 2,5 мм.
• Площадь перфорированных поверхностей ловушки насекомых: 0,04 м².
• Количество каналов измерения температур: 2.
• Количество каналов измерения относительной влажности воздуха: 2.
• Количество каналов счета насекомых: 1.
• Достоверность подсчета насекомых, попавших в ловушку: 90%.
• Длина линии интерфейса, без применения повторителей, не более: 800 м (*повторитель интерфейса увеличивает допустимую длину в 2 раза).
• Максимальной количество ИПЗМ в сети, подключенных к одному COM-порту компьютера: не более 123 (в компьютере может быть организовано до 255 портов.
• Для подключения к одному сегменту сети более 32 ИПЗМ необходима установка дополнительного повторителя интерфейса.