糧情測控系統簡介及發展

糧情測控系統/智慧糧庫系統摘 要：糧食儲藏對保證糧食安全和維護國民經濟穩定發展具有重要作用，根據目前糧食儲藏的現狀，介紹了糧情測控系統的構成及工作原理。同時闡述了國內外糧情測控系統的現狀，指出了我國糧情測控技術存在的問題。 

　　關鍵詞：糧食儲藏；糧情測控系統；發展現狀；存在問題 
　　糧情測控系統/智慧糧庫系統引 言 
　　糧食是國民經濟的基礎，是保證人民生存和發展的物質基礎，同時也關系著國計民生和社會的穩定發展。因此，建立健全且完善的國家糧食儲備體系對國家的穩定發展具有重大戰略意義。保障我國糧食安全，對全面建設小康社會，實現農業現代化具有十分重要的意義。我國是人口大國，通過采取科學而有效的方法保證安全儲糧顯得尤其重要[1-2]。 
　　自從建國以來，從我國糧食儲藏的整體狀況看，并沒有得到有效的改善，仍然依靠傳統儲藏方式，甚至，部分糧庫還要依靠人工檢測，檢測周期無規律，無法保證測量精度，不能及時發現和處理糧食的溫濕度、水分含量和蟲害密度超標等現象，易引起糧食霉變，造成品質下降，糧食損耗。為了把糧食倉儲過程中的損失降到低，保證糧食的質量，我國建立了很多現代化倉庫，并且通過現代科學方法保存糧食，大力推廣機械通風、谷物冷卻、環流熏蒸、糧情測控等4項儲糧新技術。其中，糧情測控是實現科學保糧的關鍵，也是基礎環節，其準確性、可靠性直接關系到儲糧新技術的實現，也關系到糧食儲備的安全[3-4]。 
　　1 糧情測控系統/智慧糧庫系統 糧情測控系統的基本原理 
　　糧情測控系統是利用計算機、傳感器、通信等現代電子技術，采集糧情的各種物理參數（糧食的溫度、濕度、含水率、糧倉溫度等），并且將采集的物理量轉化為數字量或模擬量，同時對檢測數據進行處理及判斷，對異常糧情提出處理建議和控制措施等裝置[5-6]。糧情測控系統的工作原理是利用預埋在糧堆內部、以及環境中的多種不同功能的傳感器進行檢測，采集各種糧情參數，如溫濕度、氣體含量、含水率、蟲害密度等，傳感器將這些收集的信號變化量轉換為電信號傳送到信號處理電路，該電路將電信號轉換為模擬信號或者數字信號，通過一定的通訊方式傳輸到上位機，利用糧情信息軟件對接收到的各種信號自動進行數據的存儲、顯示、分析、決策等操作，對異常糧情進行報警提示，并根據預置糧情控制策略自動控制通風機、環流熏蒸機等保糧設備的運行，以確保糧食安全。 
　　2 糧情測控系統/智慧糧庫系統 糧情測控系統的系統構成 
　　圖1即為常見糧情測控系統的系統構成，從圖中可知，糧情測控系統主要由糧情檢測、糧情分析以及糧情控制3部分構成。其中，糧情檢測和糧情控制為糧情測控系統的硬件部分，而糧情分析則為糧情測控系統的軟件部分[7]。 
　　由糧情測控系統構成可知，糧情測控系統需要實現以下功能 [8]： 
　　2.1 檢測糧食儲藏的相關參數 
　　需要使用相應的傳感器對糧食的溫濕度、氣體濃度、蟲害以及含水率具有準確檢測功能，具備巡測、定時檢測、選擇檢測的功能等。 
　　2.2 數據分析功能 
　　需要將不同傳感器采集的各種數據通過計算機的顯示器等以數據、表格或圖形等形式顯示各項數據。并且能對檢測的數據進行分析，得到糧食溫度、濕度、含水率等的變化規律。 
　　2.3 控制執行器啟停 
　　系統需要根據分析后的數據判斷糧情，控制風機、冷卻等執行器的啟停。如當糧食水分過高時，可以打開風機，待糧食水分降回安全水分時，關閉風機。 
　　2.4 抗外界干擾功能 
　　由于系統可能置于室外等惡劣環境，需要系統能夠具有抗雷擊、大電流等能力，此外系統應該還具備防塵、抗腐蝕能力、耐高低溫環境能力，系統各部分應滿足對電子測量儀器的各項要求。 
　　3  糧情測控系統/智慧糧庫系統 國外糧情測控系統發展 
　　在科學技術迅速發展的時代，國外的糧情測控系統已經達到了水平，采用的數字傳感器，它可以將溫度、濕度、檢測芯片、數據信號轉換芯片、計算機接口芯片以及存儲芯片等集成到了1個芯片，實現檢測溫、濕度指標、報警、多路A/D轉換等多種功能。這種數字式傳感器可以直接輸出數字量，盡量避免了信號在長距離傳輸過程中的噪聲干擾和信號減弱，提高了測量的準確度。美國、加拿大、澳大利亞等為代表的產糧大國，他們的糧情測控技術己經發展到了很成熟的地步，具有較高的測量速度和測量的精度。實現了數字化、多功能集成化、智能化、系統標準化、網絡化管理和安全性[9]。 
　　4 糧情測控系統/智慧糧庫系統 國內糧情測控系統發展 
　　20世紀80年代以前，由于電子技術不發達，當時的糧庫情況檢測基本都通過人工完成，沒有現代化的糧情檢測設備如傳感器、控制器等，更談不上糧情測控系統，大部分采用糧庫溫度計、扦樣器等工具來進行單一的糧情檢測，工作強度大，無法保證檢測的精度，即便存在隱患也不能被及時的發現和解決，這些都會帶來很多不必要的損失。20世紀80年代以后，現代科學技術發展迅速，特別是電子技術和計算機技術的發展，糧情測控技術已經發展成為了科學保糧的重要手段。新型傳感器、單片機、多種通信方式等開始逐漸應用于糧情測控領域，才出現了真正意義上的現代糧情測控系統。1981年，我國航天部下屬的科研單位研制除了一套糧情測控系統，安裝在中儲糧大連直屬糧庫，初步實現了自動化儲糧。在國家的大力推廣下，到了20世紀90年代末，糧食高產導致對糧情測控系統的要求進一步提高。在此背景下，出現了各種新的硬件設備，如熱敏電阻、PT100溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器、濕度傳感器、無線網絡傳感技術。 
　　糧情測控系統/智慧糧庫系統 盡管科技進一步發展，國內的糧情測控系統在逐步發展與完善，很大程度的提高了我國糧食儲備體系的現代化水平，減輕了人民的勞動強度，但由于資金與技術的條件限制，仍有很多問題存在[10]：系統兼容性差：國內糧情測控系統產品生產廠家頗多，標準也良莠不齊，沒有統一的行業標準，使用不同廠家的糧情測控系統，系統結構不同，互不兼容，極易造成資金浪費，不利于實際的使用與維修；系統抗干擾能力差、檢測精度低：國內系統通訊主要以有線為主，在模擬信號傳輸的過程中，容易受電磁、工業等信號干擾，直接使系統的檢測精度下降。此外，糧倉內傳感器布置節點、引線長且多，容易受到機械破壞，系統中的電子元件易受雷擊、靜電等干擾，引起較大的測量誤差甚至導致整個測控系統崩潰[11]；系統檢測項目少、智能化水平低：我國目前的檢測系統主要對糧食的溫度、濕度進行檢測，由于技術水平限制，導致糧食含水率、氣體濃度、害蟲密度等指標都沒辦法檢測。測控系統的功能簡單，智能化水平低，只有數據監測、存儲、顯示燈基本功能，不能綜合處理糧食含水率、氣體濃度、害蟲密度等綜合糧情測控指標，無法預測糧情的變化趨勢和采取合理有效的自動處理措施；系統元器件易損壞：測控系統中的通信電纜多是銅芯鍍錫線，安裝時接線端頭容易出現連線、漏接、斷線等情況。另外，糧庫中的環流熏中蒸劑與糧庫內潮濕空氣發生化學反應后，極易與金屬電子元器件反應，導致線路及連接處造成損壞，致使線路接觸不良或形成導電液體，系統易出現短路、斷路或數值過高、過低等問題，從而使系統測量的準確度降低[12]。 　　5 糧情測控系統/智慧糧庫系統 結束語 
　　糧情測控系統/智慧糧庫系統 綜上所述，糧情測控系統是實現科學保糧的關鍵技術之一，對保證我國糧食安全和國民穩定經濟的發展具有重大意義。本文對糧情測控系統的組成和工作原理進行介紹，并闡述了糧情測控系統的國內外的發展狀況。通過國內外發展狀況的闡述，指出了我國糧情測控系統發展中存在的問題。我國應該加強對糧情測控系統的研究，提高測控系統的發展水平，進一步健全和完善糧食儲備體系，保障國家糧食安全。 
　　糧情測控系統/智慧糧庫系統 參考文獻 
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　　[12] 糧食儲運國家工程實驗室. 糧食儲藏四合一”升級新技術概述[J].糧油食品科，2014，22（6）：1-4. 
　　作者簡介：息裕博（1989-），男，碩士研究生，吉林農業大學專業：農業電氣化與自動化，研究方向：智能化檢測與控制技術。

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