阅读说明：本技术 一种散粮集装箱运输中粮情监测系统及方法 (Grain condition monitoring system and method in bulk grain container transportation ) 是由 王小萌 谢奇珍 刘清 赵玉强 师建芳 娄正 翟晓娜 邵广 赵慧凝 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：一种散粮集装箱运输中粮情监测系统,包括温湿度和CO<Sub>2</Sub>一体传感器、传感器固定装置、粮情数据采集装置和远程监控云平台,传感器固定装置包括固定座、壳体、固定架及密封盖；传感器固定装置通过固定座设在散粮集装箱内；固定架上安装温湿度和CO<Sub>2</Sub>一体传感器,并将固定架设在传感器固定装置内,筒壁上设有小孔的壳体设在固定架的外部；在壳体的顶部设置密封盖以防止谷物颗粒进入壳体内部。本发明中,传感器固定装置固定排列温湿度和CO<Sub>2</Sub>传感器,避免传感器位置变动导致数据失真,同时测量集装箱内不同高度的粮情数据；在传感器固定装置内安装传感器,外部安装具有小孔的壳体,防止谷物颗粒进入传感器固定装置内部,从而降低了传感器损坏风险。(A system for monitoring the grain condition in the transportation of bulk grain container includes humiture and CO 2 The system comprises an integrated sensor, a sensor fixing device, a grain condition data acquisition device and a remote monitoring cloud platform, wherein the sensor fixing device comprises a fixing seat, a shell, a fixing frame and a sealing cover; the sensor fixing device is arranged in the bulk grain container through a fixing seat; the temperature, humidity and CO are arranged on the fixing frame 2 The sensor is integrated, the fixing frame is arranged in the sensor fixing device, and the shell with the small hole in the cylinder wall is arranged outside the fixing frame; a sealing cover is provided at the top of the housing to prevent the grain particles from entering the interior of the housing. In the invention, the sensor fixing device is used for fixing and arranging the temperature, the humidity and the CO 2 The sensor avoids data distortion caused by the position change of the sensor and simultaneously measures grain condition data at different heights in the container; in the sensingInstall the sensor in the ware fixing device, the shell that the external mounting has the aperture prevents inside cereal granule gets into sensor fixing device to sensor damage risk has been reduced.)

一种散粮集装箱运输中粮情监测系统及方法

技术领域

本发明属于粮情监测领域，特别是涉及一种用于散粮集装箱运输中粮情实时监测系统及方法。

背景技术

我国南北方粮食种类及产量供需不平衡、产销地分布不均匀，使得跨区域粮食运输成为常态。集装箱运输由于具有便捷、高效、灵活的特点，已成为我国粮食跨区域运输的重要组成部分。粮食集装箱运输是一个储藏和运输并存的过程，受到外界气候变化的影响，集装箱内的粮食在长时间的运输过程中，可能出现结露、霉变、发热等现象，从而影响粮食品质，造成粮食质量下降和经济损失。如果能掌握集装箱运输过程中粮食温湿度、CO₂变化等粮情信息，采取必要的粮食保质运输措施，将有效降低粮食损坏风险。

目前，粮温检测系统已普遍应用于粮食仓储中，多参数粮情监测系统也在推广应用中，但是这些粮情监测工具很少应用于粮食集装箱运输中。专利号为 CN209131717U的专利“一种用于粮食集装箱运输中粮情检测的无线温湿度探测器”公开了一种用于粮食集装箱运输中粮情检测的无线温湿度探测器；专利号为CN105446279A的专利“一种散粮集装箱监测控制系统及方法”公开了一种可实时监测环境气候信息、散粮集装箱位置信息、内部粮食温湿度、水分以及重量信息的散粮集装箱监测控制系统。这两项专利均在一定程度上解决了粮食集装箱运输中粮情数据采集、监测等问题，第一项专利叙述了检测系统的构成与传感器原理，但没有说明具体的实现方法，如传感器如何安装在集装箱内部，只是笼统地说明可以将传感器置于集装箱内部。第二项专利主要叙述了一种在线称重装置可以防止集装箱内部粮食被盗，以及一种粮情变化时可以通风的方法，但没有说明通风机配置和动力采用哪种方式，而且只是说明将粮情探测器(传感器)直接投放于集装箱粮堆中，但究竟如何安装并没有描述。实际上，由于运输过程中随着路面的变化，探测器(传感器)的位置会随着粮层运动发生变动，加大了探测器(传感器)的损坏风险，可导致传输数据失真或丢失，从而使粮食运输过程的数字化监控管理成为不可能。

发明内容

为解决散粮集装箱运输中，粮情传感器随着粮层运动发生变动，传感器损坏风险大，导致传输数据失真或丢失的问题，本发明提供了一种散粮集装箱运输中粮情监测系统及方法，通过在线监控集装箱内部粮食温湿度云图的完整性以及 GPS定位，可以随时发现粮食是否被盗、数量是否发生变化以及发生变化时运输车辆所在位置。

本发明具体采用以下技术方案：

一种散粮集装箱运输中粮情监测系统，包括温湿度和CO₂一体传感器1、传感器固定装置2、粮情数据采集装置3和远程监控云平台4，其特征在于：

所述传感器固定装置2包括固定座8、壳体9、固定架10以及密封盖11；

所述传感器固定装置2通过所述固定座8设置在散粮集装箱5的顶板与底板之间；

所述固定架10设置在所述壳体9内部，包括不锈钢管14和不锈钢片15，

在所述不锈钢管14上从上至下设置有多个不锈钢片15，通过螺钉将所述温湿度和CO₂一体传感器1固定在所述不锈钢片15上；

所述壳体9为不锈钢材质的圆筒，包括底部和筒壁；

在所述底部设置有用于稳定固定架10的不锈钢圈16；

在所述壳体9的筒壁开有多个小孔18，所述温湿度和CO₂一体传感器1通过所述小孔18采集散粮集装箱5内部粮情信息，所述粮情信息包括散粮集装箱 5内的粮堆温湿度信息和CO₂浓度信息；

所述密封盖1为内扣式橡胶密封盖，设置在所述壳体9的顶部，能够避免粮食进入壳体9内；

所述粮情数据采集装置3设置在运输车辆的车头上，通过485总线与所述温湿度和CO₂一体传感器1连接，接收所述温湿度和CO₂一体传感器1采集的所述粮情信息；

所述粮情数据采集装置3在所述散粮集装箱5内粮堆的温度或者湿度超过设定阈值时，向运输员发出警报，同时通过内部的GPS模块实时提供所述散粮集装箱5的位置信息；

所述远程监控云平台4通过5G网络7与所述粮情数据采集装置3连接，接收所述粮情信息和所述散粮集装箱5位置信息并进行实时显示。

本发明还进一步采用以下优选技术方案：

所述壳体9的内径是所述温湿度和CO₂一体传感器1尺寸的1.3-1.5倍、高度与散粮集装箱5高度相同。

在所述壳体9筒壁顶端均匀分布有4个深度为1cm的半圆形凹槽17，485 总线通过所述凹槽17和散粮集装箱5上的通气罩20与所述粮情数据采集装置3 连接。

所述传感器固定装置2组装完成时，在竖直高度上，所述小孔18位置与所述不锈钢片15的位置对应。

所述不锈钢圈16的内径与所述不锈钢管14的直径相匹配。

所述小孔18的直径被设置成谷物颗粒不能穿过所述小孔18。

所述不锈钢管14的内径为2cm、高度与散粮集装箱5高度相同。

从所述不锈钢管14一端20cm处开始，焊接多个所述不锈钢片15，且相邻的两个所述不锈钢片15之间的距离相同；

所述不锈钢片15为方形不锈钢片。

所述密封盖11具有橡胶环19，所述密封盖19盖住所述壳体9时，所述橡胶环19能够内扣入所述不锈钢管14内，固定所述不锈钢管14在所述壳体9内的位置。

所述固定座8包括管夹12和肋板13；

所述肋板13分别焊接于散粮集装箱5内顶部和底部，与所述管夹12通过螺栓连接。

一种基于所述散粮集装箱运输中粮情监测系统的粮情检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将所述传感器固定装置2设置在散粮集装箱5内；

步骤2：通过所述温湿度和CO₂一体传感器1检测散粮集装箱5内的粮情信息，并传送给所述粮情数据采集装置3；

步骤3：所述粮情数据采集装置3接收所述粮情信息并传送粮情信息和散粮集装箱5位置信息给所述远程监控云平台4；

步骤4：所述远程监控云平台4接收所述粮情信息和散粮集装箱5位置信息，生成粮情温湿度云图，并实时显示云图变化和散粮集装箱5位置变化。

本发明的有益效果在于，本发明提供了一种可实时监测散粮集装箱内粮堆温湿度信息、CO₂浓度信息、散粮集装箱位置信息和粮情温湿度云图的散粮集装箱运输中粮情监测系统及方法，可实时监测散粮集装箱运输过程中的粮情信息，掌握粮食的基本状况；本发明的粮情监测系统中的传感器固定装置从上至下固定排列温湿度和CO₂传感器，避免了传感器位置变动导致的数据失真，确保了传输数据真实可靠，同时能够测量散粮集装箱内不同高度处的粮情数据；并且在传感器固定装置的内部安装传感器，外部安装具有小孔的壳体，防止谷物颗粒进入传感器固定装置内部，从而降低了传感器损坏风险；利用粮情温湿度云图可以及时发现粮食是否被盗、数量是否发生变化，结合GPS定位可以准确知道行车路径以及粮食数量变化时运输车辆所在位置。

附图说明

图1为本发明所述的粮情监测系统一实施例示意图。

图2为本发明所述的传感器固定装置一实施例示意图。

图3为图2中固定座的C向立体图。

图4为本发明所述的固定架主视图。

图5为本发明所述的壳体立体图。

图6为本发明所述的密封盖立体图。

其中，1、温湿度和CO₂一体传感器2、传感器固定装置3、粮情数据采集系统4、远程监控云平台5、散粮集装箱6、485总线7、5G无线网络8、固定座9、壳体10、固定架11、密封盖12、管夹13、肋板14、不锈钢管15、不锈钢片16、不锈钢圈17、凹槽18、小孔19、橡胶环20、通气罩

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的散粮集装箱运输中粮情监测系统进行详细说明。

图1为本发明的粮情监测系统一实施例示意图，如图1所示，本发明的散粮集装箱运输中粮情监测系统包括温湿度和CO₂一体传感器1、传感器固定装置2、粮情数据采集装置3和远程监控云平台4。

图2为本发明的传感器固定装置一实施例示意图；图3为图2中固定座的C 向立体图；图4为本发明的固定架主视图；图5为本发明的壳体立体图；图6 为本发明的密封盖立体图，如图2所示，传感器固定装置2包括固定座8、壳体 9、固定架10以及密封盖11。

如图3所示，传感器固定装置2通过固定座8设置在散粮集装箱5的顶板与底板之间。固定座8包括管夹12和肋板13，肋板13分别焊接于散粮集装箱5 内顶部和底部，与管夹12通过螺栓连接。其中，管夹12和肋板13均为不锈钢材质。

如图4所示，传感器固定装置2内部设置固定架10，包括不锈钢管14和方形不锈钢片15。不锈钢管14内径2cm、高度与散粮集装箱5高度相同，且在不锈钢管14上从上至下设置有多个不锈钢片15，最底端的不锈钢片15距离不锈钢管14的底端20cm，相邻的两个不锈钢片15之间的距离相同，优选为60cm。温湿度和CO₂一体传感器1通过螺钉固定在不锈钢片15上，从而能够防止温湿度和CO₂一体传感器1的位置随着粮层的运动发生变动，减少了温湿度和CO₂一体传感器1损坏风险。

如图5所示，壳体9为不锈钢材质的圆筒，设置在固定架10的外部，起到保护罩的作用，防止谷物颗粒触碰挤压到温湿度和CO₂一体传感器1。壳体9内径是传感器1尺寸的1.3-1.5倍，高度与散粮集装箱5高度相同，包括底部和筒壁。底部焊接有不锈钢圈16，不锈钢圈16的内径略大于固定架10中的不锈钢管14，不锈钢管14能够插入不锈钢圈16中。并且，考虑到现有的无线传感器数据传输距离很短，无法使用无线传感器直接将采集到的粮食信息传送给远程控制云平台，而且集装箱是否会造成无线传输数据屏蔽还不明确，为避免数据缺失，在本发明中采用温湿度和CO₂一体传感器。

在壳体9的筒壁开有多个小孔18，传感器固定装置组装完成时，在竖直高度上，小孔18位置与方形不锈钢片15位置对应，且谷物颗粒不能穿过小孔18。粮堆内气体可通过小孔18与壳体9内气体进行交换，同时，温湿度和CO₂一体传感器1通过小孔18测量散粮集装箱5内的粮情信息。

在壳体9筒壁顶端均匀分布有4个深度为1cm的半圆形凹槽17，485总线通过凹槽17和散粮集装箱5上的通气罩20与粮情数据采集装置3连接。

如图6所示，密封盖11为内扣式橡胶密封盖，设置在壳体9的顶部，能够避免粮食进入壳体9内；密封盖11具有橡胶环19，密封盖11盖住壳体9时，橡胶环19能够内扣入不锈钢管14内，固定不锈钢管14在壳体9内的位置，使得组装更加稳固。

粮情数据采集装置3设置在运输车辆的车头上，通过485总线与温湿度和 CO₂一体传感器1连接，接收温湿度和CO₂一体传感器1采集的散粮集装箱5 内部粮情信息。其中，粮情信息包括散粮集装箱5内的粮堆温湿度信息和CO₂浓度信息，散粮集装箱5的位置信息可通过设在粮情数据采集装置3中的GPS 模块来获取。

并且，在接收粮情信息后，当散粮集装箱5内的粮堆的温度或者湿度超过设定阈值时，向运输车内的运输员发出警告，从而预防粮食出现损坏、变质等。

远程监控云平台4通过5G网络7与粮情数据采集装置3接收散粮集装箱5 内部的温湿度以及CO₂数据并进行实时显示散粮集装箱5内部的温湿度以及CO₂情况。

一种基于散粮集装箱运输中粮情监测系统的粮情检测方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将传感器固定装置2设置在散粮集装箱5内；

步骤2：通过温湿度和CO₂一体传感器1检测散粮集装箱5内的粮情信息，并传送给粮情数据采集装置3；

步骤3：粮情数据采集装置3接收粮情信息，并传送粮情信息和集装箱位置信息给远程监控云平台4；

步骤4：远程监控云平台4接收粮情信息和集装箱位置信息并进行实时显示。

在步骤4中，远程控制云平台4接收粮情信息后，根据采集到的粮食温湿度数据以及传感器的布置信息，通过如MATLAB等软件生成粮情温湿度云图并进行实时显示。

本发明的粮情监测系统中的传感器固定装置从上至下固定排列温湿度和 CO₂传感器，避免了传感器位置变动导致的数据失真，确保了传输数据真实可靠，同时能够测量散粮集装箱内不同高度处的粮情数据。并且在传感器固定装置的内部安装传感器，外部安装具有小孔的壳体，防止谷物颗粒进入传感器固定装置内部，从而降低了传感器损坏风险；利用粮情温湿度云图可以及时发现粮食是否被盗、数量是否发生变化，结合GPS定位可以准确知道行车路径以及粮食数量变化时运输车辆所在位置。

申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。