探討測(cè)控技術(shù)在物料清選中的運(yùn)用

王濤 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院

隨著農(nóng)業(yè)文明朝著工業(yè)文明轉(zhuǎn)變，清選農(nóng)業(yè)物料的裝備和工具都有了一定發(fā)展，早期的圓篩和簸箕等農(nóng)具逐漸被更為專業(yè)的清選機(jī)械所取代，機(jī)械化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)大大推動(dòng)了農(nóng)業(yè)物料清選的質(zhì)量和效率。而在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下，物料清選實(shí)踐和研究對(duì)現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，物料清選的品質(zhì)自然穩(wěn)步提升。測(cè)控技術(shù)涉及到了自動(dòng)化控制、測(cè)量管理、信息處理以及網(wǎng)絡(luò)處理等多種技術(shù)，其對(duì)于日常生活，還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義都是非常重大的，因此積極探討物料清選中對(duì)測(cè)控技術(shù)的運(yùn)用是十分有必要的。

1 現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)概況

與以往的測(cè)控技術(shù)相比，現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制與測(cè)量系統(tǒng)的一體化，整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成包括了信號(hào)接口、測(cè)量軟件和儀器、控制器和被測(cè)對(duì)象，且其有四個(gè)比較突出的特征。

1.1 智能化

現(xiàn)代測(cè)控設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)是微處理器，且對(duì)智能儀表儀器進(jìn)行了使用，因此具有使用方便、操作靈巧、功能多樣的特點(diǎn)。在電子技術(shù)和智能技術(shù)的飛速發(fā)展下，智能設(shè)備儀器的計(jì)算能力和方法得到了一定增強(qiáng)，進(jìn)而推動(dòng)了現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的提高。

1.2 網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)影響的增強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)化在很大程度上推動(dòng)了現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)其實(shí)是把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與測(cè)控技術(shù)融合了起來(lái)，這樣使測(cè)控系統(tǒng)的操作更加方便。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷完善下，網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)也逐漸壯大起來(lái)，推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。

1.3 數(shù)字化

以往的測(cè)控技術(shù)對(duì)模擬信號(hào)的處理和測(cè)量非常的依賴，而數(shù)字化的出現(xiàn)，從此就將傳統(tǒng)測(cè)控與現(xiàn)代測(cè)控分割了開來(lái)，在一定程度上D/A和A/D精度影響了了整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的等級(jí)和精度。測(cè)控作業(yè)中，數(shù)字化的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)通信過(guò)程、信號(hào)處理、遠(yuǎn)程終端、控制器、傳感器的數(shù)字化控制上。

1.4 分布式化

現(xiàn)代測(cè)控設(shè)備及技術(shù)需要實(shí)施多點(diǎn)布設(shè)。測(cè)控技術(shù)的分布式主要憑借的是計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由此連接上所有系統(tǒng)設(shè)備，最終組成分布式測(cè)控系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)是符合要求的，且具有使用靈活、運(yùn)行快速、拓展便捷以及安全可靠的特地，不僅降低了成本，同時(shí)還提高了效率。

2 農(nóng)業(yè)物料清選概況

2.1 糧食清選

糧食清選是為了使糧食更加清潔。糧食清選除了有收獲與機(jī)械化結(jié)合起來(lái)的清選，同時(shí)還包括收獲后使用專門的清糧機(jī)的清選，目前主要從清選系統(tǒng)的類型和原理以及清選系統(tǒng)現(xiàn)狀展開研究，以此使清選系統(tǒng)功能更加完善，收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化。國(guó)內(nèi)的大型收獲機(jī)對(duì)采用風(fēng)篩聯(lián)合技術(shù)，該清選技術(shù)較為成熟。從結(jié)構(gòu)上將其劃分成圓筒加風(fēng)機(jī)篩式和振動(dòng)加風(fēng)機(jī)篩式兩種。風(fēng)篩式系統(tǒng)有著較穩(wěn)定的性能，運(yùn)行中籽粒不會(huì)損失太多，且適應(yīng)性強(qiáng)。但因?yàn)橛休^大的體積、太過(guò)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)于微型收割機(jī)不太適合。

2.2 種子清選

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展下，對(duì)種子的精度提出了更高的要求。種子清選是為了將適合做播種材料的籽粒挑選出來(lái)。種子清選是根據(jù)種子的尺寸和外形來(lái)做篩選工作的，主要檢查種子的三個(gè)尺寸，厚、寬、長(zhǎng)。再根據(jù)種子的尺寸厚度來(lái)分選長(zhǎng)孔篩，根據(jù)尺寸寬度分選圓孔篩，根據(jù)尺寸長(zhǎng)度分選窩眼筒；而風(fēng)選就需要依據(jù)動(dòng)力學(xué)，風(fēng)選過(guò)程的關(guān)鍵就在于確定物料漂浮速度，這和種子的特征、位置、形狀以及質(zhì)量息息相關(guān)。根據(jù)種子比重實(shí)施分離，比重的分離憑借的是種子在比重和密度上的差異。先將種子與相關(guān)物質(zhì)混合起來(lái)，然后做成若干水平層，在這些層之間進(jìn)行滑移，相互分離開來(lái)。

2.3 飼料清選

在配比飼料時(shí)，各種副料和粉料的占比需要達(dá)到35%，在運(yùn)輸和裝卸這些原料的過(guò)程中，不可避免的會(huì)帶上金屬、砂石和泥土等雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)又必然會(huì)使飼料品質(zhì)受到影響，同時(shí)會(huì)使設(shè)備受到更大的磨損，嚴(yán)重的話還可能損壞設(shè)備，在和設(shè)備碰撞間產(chǎn)生火花，進(jìn)而引發(fā)爆炸事故。所以，在加工飼料的過(guò)程中，十分有必要清選粉料。

3 測(cè)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)物料清選中的應(yīng)用研究

在清選和加工農(nóng)業(yè)物料的過(guò)程中，性能參數(shù)很容易受到喂入量的影響，在喂入量不斷增加下，清潔率會(huì)隨之下降，而破損率會(huì)隨之上升；反過(guò)來(lái)，如果清潔率上升，則破損率自然會(huì)下降。在喂入量未達(dá)到額定值要求時(shí)，清選機(jī)械的利用率和生產(chǎn)效率就會(huì)降低；如果喂入量出現(xiàn)劇烈變化，清選機(jī)將難以運(yùn)轉(zhuǎn)，清選機(jī)的壽命受到損害。

為了使清選機(jī)自動(dòng)化程度提高，需要穩(wěn)定喂入量，以使清選機(jī)的性能不容易受到外界的影響，相關(guān)研究者設(shè)計(jì)了以C8051F350芯片為核心的測(cè)控系統(tǒng)，通過(guò)此可以智能測(cè)控清選機(jī)的喂入量。在實(shí)時(shí)控制和測(cè)量喂入量的過(guò)程中，清糧機(jī)等機(jī)械的自動(dòng)化和智能化程度得到了提升，并為以后研究和開發(fā)新的清選機(jī)奠定了基礎(chǔ)。利用該系統(tǒng)能夠科學(xué)合理地實(shí)時(shí)控制和測(cè)量清糧機(jī)等機(jī)械設(shè)備的喂入量，再自動(dòng)的顯示、處理和采樣數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)喂入量的自動(dòng)化控制。

在物料清選中用到的測(cè)控系統(tǒng)主要是由C8051F350控制器、電壓傳感器、溫濕度傳感器、穩(wěn)壓電源、傾角傳感器、風(fēng)扇、繼電器以及直流電機(jī)等模塊組成的（見圖一）。其中系統(tǒng)的供電是由穩(wěn)壓電源負(fù)責(zé)的，溫濕度傳感器主要將收集到的濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，上傳至控制器，而電壓傳感器又將收集到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳送至控制器轉(zhuǎn)換接口，傾角傳感器又把采集的角度信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，也傳送至控制器轉(zhuǎn)換接口，之后控制器將上述傳感器傳來(lái)的信息發(fā)送至上位機(jī)，由此顯示出來(lái)，然后控制器再接受到來(lái)自上位機(jī)的命令，受控完成一系列命令，繼電器、直流電機(jī)、風(fēng)扇等模塊也就實(shí)現(xiàn)了開關(guān)控制。

另外，相關(guān)研究者通過(guò)虛擬儀器為清選器研制出了新的性能，全自動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的控制量中包含了喂入量，喂入量的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)電機(jī)將喂入輪帶動(dòng)起來(lái)，之后糧倉(cāng)中的種子就被導(dǎo)出來(lái)，喂入輪的輪轉(zhuǎn)速度和種子被導(dǎo)出的速度是呈正相關(guān)的，利用計(jì)算機(jī)使電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生轉(zhuǎn)變，也就能夠自動(dòng)調(diào)整種子的喂入量。

圖一（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖）

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從目前看，測(cè)控技術(shù)的分布式化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等特點(diǎn)較為明顯，與以往的測(cè)控技術(shù)相比，現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)無(wú)論是在測(cè)控分析和實(shí)現(xiàn)程度上，還是在技術(shù)水平和測(cè)控對(duì)象方面都有了很大的提升和擴(kuò)大。當(dāng)前農(nóng)業(yè)物料清選中應(yīng)用現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)，主要還是偏向于對(duì)種子喂入量的監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)清選機(jī)喂入量的自動(dòng)化和智能化控制，進(jìn)而推動(dòng)物料清選質(zhì)量和效率的提高，