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读书笔记1

读书笔记

1、课题的立项依据

1）问题的提出（工艺流程、课题背景简介）

我国是一个人口众多的农业大国,粮食生产、需求与储备量很大,粮食在储备的过程中常因粮食的湿度过大而升温发热,又由于检测手段的落后造成温检系统错报或漏报,从而导致粮食大量的腐烂变质,给国家带来巨大的损失。

这就对粮情检测系统提出了较高的要求。

过去的仓储温检系统一般以热敏电阻为温度敏感元件,热敏电阻虽成本低,但需要后续信号处理电路,而且在测量的过程中需要标定温度值。

检测系统因电路和工艺复杂而误报率高,故障频繁,也给施工和维护带来不便。

2）国内研究的历史、现状及未来趋势分析

（1）我国粮食储藏的现况

千百年来，我国粮食供应经历了长期短缺的历史，粮食储藏条件较为落后。

新中国成立后，党中央、国务院十分重视粮食工作，经过几代粮食人的努力，我国粮食储藏技术及管理水平得到了提高。

几十年来，广大粮食职工和粮食科技工作者艰苦奋斗、刻苦钻研，发扬“宁流千滴汗，不坏一粒粮”精神，为改变我国粮食储藏的落后面貌，为提高粮食储藏管理和科技水平，做出了重要贡献。

1.1粮食储藏设施

我国粮食储藏建设的五十年是飞跃发展的五十年。

实现了我国粮食储藏、运输、管理、技术的跨越式发展，进一步完善了全国储备粮库布局，初步建立了较为合理的粮食储备体系。

经过五十余年的建设、积累，从装卸、称重、烘干、清理、运输等一系列粮食储藏机械到完整的现代化设施进行了大量的开发和引进，我国已基本形成一个以港口库为龙头、以中转和储备库为骨干、以收纳库为基础的储藏设施网络

1.2新技术及新装备的应用

为了适应粮食储藏技术现代化的发展，一批自主开发、先进实用的粮食储藏专用新技术、新装备，得到了全面的推广和产业化应用，大大提升了我国粮食储藏技术水平。

1998年以来，以环流熏蒸、谷物冷却机、机械通风和粮情监测为代表的“四项新技术”广泛应用，大大提高了储藏技术管理水平。

2005年底，有16910万吨仓房实现了机械通风；有12575万吨仓容实现了计算机测温；有9071万吨的仓容配备了环流熏蒸设备；有谷物冷却机751台，并在高温、高湿地区逐步推广应用。

全国共有烘干设备4382套，烘干能力达4.8万吨/小时。

此外，还研究开发平房仓及浅圆仓散粮进出仓设备、浅圆仓装仓防破碎装置、粮仓气密技术、纳米保温材料、储粮害虫检索专家系统等。

新技术和新装备的应用，大大提高了储藏质量，降低了储粮损失，确保了国家利益。

1.3粮食储藏管理

我国粮食储藏主要由四部分组成：

一是国家储备；二是地方储备；三是企业储存；四是农户储粮。

从整体情况看，国家储备和地方储备的设施设备、储藏技术条件和管理水平较高，企业特别是农户在这方面的状况较差。

为了加强粮食储藏管理，努力提高科技水平，我国粮食仓储系统在全国范围内开展“一符四无”活动。

经过50年实践证明，开展这项活动对确保储粮安全起到了重要作用。

随着粮食储藏科学技术的发展和人民生活水平的提高，对粮食仓储管理提出了更高的要求，即不仅要减少虫霉危害、降低储粮数量损失，还要防止粮食污染、保持储粮应有品质。

1998年，第七届国际储藏产品保护工作会议在我国召开，在会议总结中我们向全世界各国提出：

从最大限度地保护和利用人类食物资源，最大限度地保护和改善人类生存环境，最大限度地提高人类生存质量出发，粮食储藏科学技术和管理，必须向“三低、三高”方向发展（低损耗、低污染、低成本；高质量、高营养、高效益），必须向“装备现代化、管理科学化、经营集约化”方向发展。

我国提出的建议，得到了各国与会专家认同。

（2）存在的问题

2.1农村储粮减损仍很严重

从我局组织有关科研单位典型调查了解的情况看，我国农户储粮鼠、虫、霉害问题比较严重，损失较大，储粮平均损失为5%左右，粮食主产区农户储粮损失较为突出。

依此测算，全国每年农户储粮损失约300亿斤。

2.2仓储设施总体水平不平衡

从全国总体情况看，一是粮库数量较多，但布局不尽合理，中转环节多，粮库仓型复杂，给科学技术应用推广带来困难；二是我国收纳库收储的粮食特点是粮种、类别较多，而每批粮食的数量较少，很难做到分仓储存；三是仓储设备的配置水平不平衡，新建粮库配置的设备数量多、技术先进，原有粮库配置的设备少、技术落后，大中心粮库的设备利用率高、使用效果好，小型粮库设备利用率不高；四是露天储粮设施、简易储粮设施以及仓房老化需大修或待报废的比重仍然较大，很多建设年限较久、使用年限较长的仓房因维修资金紧张或仓容闲置而导致仓房受损，不利于粮食的保管，存在安全隐患。

4）拟解决问题的方案

（1）仓储标准急需要制修订

我国仓储标准远远落后于仓储行业技术进步的情况严重存在，给粮仓规范化、精细化管理和技术设施优化配置带来不利影响。

存在的主要问题有：

一是标准系统性差。

许多标准之间不衔接、不配套，与形成一套完整标准体系还有较大差距;二是采标率低。

在我国已经制定的19744项国家标准中，共有8621项采用了国际标准和国外先进标准，采标率仅为43.7%，而粮食仓储行业的采标率远低于这一数据；三是标龄长。

《国家标准管理办法》规定，国家标准有效期为5年，即自标准实施之日起，每5年要进行一次复审，重新确认其是有效、修订还是废止，ISO标准也有同样的规定。

而粮食行业，特别是粮食仓储行业的许多标准的标龄都大大超过了5年。

最典型的是在我国粮食仓储行业中起“法典”作用的《粮油储藏技术规范》是1987年颁布实施，仅1991年做了局部修改，而且还未颁布实施，标龄为19年，而这19年，粮食仓储技术已经发生了翻天覆地的变化。

在粮食仓储管理中起重要作用的《国家粮油仓库管理规范》，也是1987年颁布实施的。

（2）加强我国粮食储藏的精细化管理，提高整个粮食行业的管理水平

采用科学的方法、手段，规范的操作、管理程序，建立有中国特色的“储粮生态系统理论体系”和粮食仓储标准化管理体系，更注重粮食储藏品质，保障粮食储藏安全。

按照“藏粮于地、藏粮于库、藏粮于科技”的要求，以可持续发展战略为指导，加强粮食储藏的标准化、制度化和规范化管理，充分利用粮食资源，进一步提高粮食质量安全水平，增强粮食宏观调控能力，提高整个粮食行业的管理水平。

（3）进一步树立绿色生态储粮理念，走“绿色储粮”、“生态储粮”之路

要重视“储粮安全学”的创新，借鉴安全学理论，以粮油及其加工产品为主体，以储粮生态因子（生物因子、非生物因子）为客体，以管理、成本、效益为社会学，根据主体、客体相互关系，实施有效控制，达到储粮安全的目的。

储粮生态系统安全技术控制体系必须从危害储粮安全因子分析开始，抓住关键控制点，实施必要控制和管理措施。

随着人们生活水平的提高，对粮食品质、营养、口感提出更高要求，今后粮食储藏科技发展战略就是要认真落实以人为本，协调发展的科学发展观，全面实施“农产品绿色储运战略”，实现“绿色生产、绿色加工、绿色储运、绿色消费”，即“绿色一体化”、“绿色一条龙战略”。

只有如此，才能真正实现“三低”、“三高”的目的。

（4）进一步加强技术创新，促进产业技术升级

开展粮食流通先进适用新技术、新产品、新装备的成果转化工作，继续推广四项储粮新技术，保证储粮安全；加强粮食四散技术的推广，提升粮食物流的现代化水平；改造传统落后的农村粮食产后流通技术方式，以粮食主产区的收纳库为依托，推广农村粮食集中处理的干燥技术与装备；通过储藏、加工、物流、信息及标准化等技术的集成，建立农村粮食产后整理、干燥、储藏、加工、运输等集约化处理技术服务体系与示范。

（5）重视农户储粮的技术开发及指导，减少粮食产后损失

开发适用于农户储粮的新型技术及装具，开展农村粮食产后减损及安全保障关键技术的研究和集成示范；依托改制后的国有粮食企业，建立覆盖县、乡、村的农村科学储粮技术服务体系；开展“代农储粮”、“助农储粮”，通过普及农户科学储粮技术，逐步做到农户储粮安全。

（6）加大仓储设施必要投入，积极做好现有粮库的新建及维修改造工作

我国现有粮库待报废和需大修的仓容达3469万吨，并且1998年以前所建仓容占总仓容的61.2%。

为保证正常储粮需要，国家在安排投资计划时，每年应安排100～200亿斤仓容的粮库建设与维修改造资金计划，纳入正常的建设轨道，以保证储粮合理需要。

同时，各级粮食行政管理部门及企业应重视粮库建设，多渠道筹集资金，加大仓储设施投入，提高仓储设施水平。

（7）加速以“四散”为主要内容的粮食现代化物流体系的建设，提高效率，节约费用。

通过粮食物流现代化、四散化和信息网络化项目建设，提高粮食物流整体效率，改善粮食流通环节，规范粮食流通秩序，降低物流成本，减少粮食损失，保障粮食安全，获得较好的经济效益。

（8）加强粮食储藏方面国际学术交流与合作，引进先进粮食储藏技术与管理经验，提高现代化管理水平

充分利用各方面的有利条件，不断扩大多种形式的国际合作与交流。

要站在储藏发展前沿，及时掌握国际粮食储藏发展的最新动态。

要加强和国外粮食储藏机构的联系和合作，突出重点，改进合作方式，拓宽合作领域和渠道，提高合作成效。

支持各级各类粮食科研机构、高等院校、企业研发机构积极加入有关国际粮食储藏的学术团体和组织，积极参与各种双边或多边的国际交流活动，并在其中增长知识，获取经验，扩大影响，发挥作用。

鼓励科研院所、高等院校与海外研究开发机构建立联合实验室和研究开发中心。

鼓励企业扩大高新技术及其产品的出口。

要创造有利条件，吸引更多的国际粮食方面学术团体、专家、学者到中国来举办学术会议、进行讲学和合作研究。

“它山之石，可以攻玉”，借鉴国外有益的技术与经验，使我国的粮食储藏工作做得更好，更能够适应国际经济一体化的需要。

5）研究意义

粮食温度检测是储备库中防止粮食霉烂、保质存放的重要环节。

对于一个农业大国来讲，粮食生产、需求与储备量都很大。

大量粮食在储备的过程中常因粮食湿度过大而升温发热，导致粮食大量腐烂变质，给国家带来巨大损失。

所以粮仓监控系统中温度测量是整个系统的主要功能之一。

储粮管理现代化是当前粮食系统改造的重大项目之一，贮粮管理现代化能及时检测、保存个粮仓的粮情信息（如粮温、粮湿等），对于安全储粮、历史数据查询、分析得出储粮普遍规律都有积极的作用；对改变早期粮情信息检测手工作业效率低，劳动强度大以及降低储粮成本有明显的作用。

就项目初步在一个粮库的实施情况看，大大减少了人力。

既能产生一定期的经济效益，也具有重大的社会效益。

2、课题的研究内容、研究目标,以及拟解决的关键问题

1）研究目标

针对粮食储存现状问题，重点需要对存储中的温度检测进行严密监控。

本课题采用单片机和微机实现对大面积范围粮食的温度进行自动检测和显示的测温系统。

2）研究内容

针对中小型粮仓的温度检测控制。

根据小麦存储特点，选用器材、放置点，并且设置温度范围。

在温度过高时，会报警且自动开启降温设备。

3）拟解决的关键问题

⑴测温器材的选用，可以选用普通的热敏原件、或者智能型传感器。

前者成本低，但是精度低、测温范围窄；后者具有高精度且易于连接的特性。

⑵温度超过设定值的响应模块。

仅报警部分不适用于粮仓温度控制，需要加上控制部分，讨论对于超温情况，如何处理。

3、拟采取的研究方案及可行性分析（包括有关方法、技术路线、实验手段、关键技术等说明）

1）研究路线

本系统主要由单片机系统、显示电路和按键这三个主要部分构成了核心。

采用现在流行的单片机AT89S51作为主控单元，温度传感器采用常用的DS18B20。

其功能是对温度进行实时监控与控制。

其主要原理是由温度传感器DS18B20对温度进行采样和转换送入单片机，通过按键对系统进行设置，单片机与设定的报警温度上下限值进行比较，最终显示出来。

如果实际温度超过设定的上下限值，一方面显示信息，并发出报警声；另一方面自动控制继电器接通或断开，从而控制降温模块的开与断，达到对温度进行实时控制。

粮仓温度控制系统硬件部分由以下部分组成：

传感器、温度控制（降温控制）、显示模块、矩阵键盘。

传感器选用DS18B20，可进行温度测试。

温度控制在温度超过设定值时，进行相应处理，如报警、降温。

显示模块可实时显示时间（年月日），上中下三部分温度。

矩阵模块用于系统设置，如时间、温度上下限等。

2）技术关键及拟解决的途径

⑴总控制器件—单片机最小系统：

采用AT89C51单片机，它带有4K字节闪速可编程只读存储器的低功耗、高性能的8位微控制器。

该器件具有三级程序存储器加密锁定，128

8内部RAM，两个16位定时器/计数器，6个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式的功能。

由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

⑵温度感应器—DS18B20：

DSl8B20的测量范围从-55℃到+125℃固有测温分辨率0.5℃。

测量结果以9位数字量方式串行传送。

DS18B20采用3脚PR-35封装，DQ为数据输入/输出端（即单线总线），常态下呈高电平。

VDD是可供选用的外部+5V电源端不用时需接地。

GND为地。

⑶响应器件—报警模块：

运用蜂鸣器报警、降温模块。

蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它。

⑷显示模块：

采用LCD显示，具体为12864LCD模块。

带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。

可以显示8×4行16×16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。

⑸矩阵键盘模块：

在键盘中按键量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。

在矩阵键盘中，每条水平线和垂直现在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接，这样，一个端口（如P1口）就可以构成3*4=12个按键。

用于调整信息。

（6）时序模块：

主要由DS1302芯片组成，通过简单的串行接口和单片机连接，供用户写入时间和提供实时时间信息。

（7）降温模块：

用继电器来控制降温设备（如风扇、空调等）的开启软件部分：

软件设计主要包括主程序、DS18B20温度控制模块（读出温度子程序、复位应答子程序和写入子程序）、显示管理模块和键盘处理模块等。

3）拟采取的研究方案及可行性分析

在大面积的粮仓不同位置放置三个温度传感器DS18B20。

以单片机作为中心控制单元，通过温度传感器DS18B20进行温度的测量，对测量信号进行综合处理，并送入温度控制单元进行是否降温控制，及软件来组成，可实现以下功能：

⑴系统自动运行、初始化各模块，并实时检测粮仓温度；

⑵系统可实现多点的温度检测；

⑶用户可设置系统信息，包括上限温度（粮仓不考虑下限）、系统时间等；

⑷系统可实现上限报警；

⑸系统可实现自动降温处理；

⑹系统可实现历史温度保存，用户可查看；

经讨论，方案定为：

温控系统针对于圆柱形粮仓，分上中下三个部位的测量。

本设计适用于中小型粮库。

如图：

4、课题的特色与创新之处

1）解决问题的方案与前人的不同之处；

除报警外，还增加了降温控制部分，更与粮仓所需要的功能相结合。

温度测试点有三个，对于温度的检测更有数据性、比较性。

2）思路、线路的独特点

⑴温度测试有三个传感器，更为详细具体，防止出现测温单一没有参照点。

⑵该系统的运行全部由单片机控制,利用了单片机的较强的数据处理能力,可以采用显示屏进行显示,使结果更加清晰。

操作比较灵活,抗干扰性比较强,。

⑶具有性能可靠稳定,外围线路简单,维修方便等特点。

5、研究计划及预期研究结果

1）预期成果形式

6、参考文献（约10－30篇，其中英文论文2－5篇，书籍不超过5篇，论文需指明作者、题目、期刊、年代、卷号、页码等）

[1]王学梅，金广锋.数字温度计DS18B20在温度粮仓中的智能应用.科技广场,2009

[2]王文成.分布式粮仓温度监测系统的设计.仪表技术与传感器，2010.11

[3]卫明芬.粮仓温度检测的设计.中国新技术新产品.2009.

[4]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛制作实训[M].北京航空航天大学出版社,2007

[5]孙传友，孙晓斌，李胜玉.测控电路及装置[M].北京航空航天大学出版社,2007

[6]刘文涛.单片机语言C51典型应用技设计..人民邮电出版社，2005

[7]罗骋阮祥发，单片机在粮仓温度测控系统中的应用，中国水运，2006.10

[8]武庆生，单片机原理及其应用，北京：

电子科技出版社,1998

[9]丁镇生，编著传感及其遥控检测技术，北京：

电子工业出

版社2003.1

[10]张毅刚,彭喜元,黄继成.单片机原理及应用[M].北京:

高等教育出版社,2003.

[11]吴金戍,沈庆阳,郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京:

清华大学出版社,2000.

[12]于秋红,韩成浩，基于单片机的粮仓温度测控系统设计，吉林工程技术师范学院学报，　2007。

12

[13]IntegtatingtheintetrnetintoYourMeasurementSystem.NationalInstrunents.1999

[14]李克，吴伟力，智能化温度检测集控温系统，集美大学学报（自然科学版）。

1994年01期

[15]林伸茂.8051单片机彻底研究基础篇[M].北京：

人民邮电出版,2004.

[16]范风强等.单片机语言C51应用实战集锦[M].北京：

电子工业出版,2005.

[17]彭泓.粮仓温湿度智能控制系统[J].中国科技信息，2006,（04）.