仓智慧储粮中物联网技术的应用范文

摘要：综述和展望了物联网技术基本情况及其在粮油仓储，特别是浅圆仓等新型仓房的实仓应用，以期能够寻求和应用更加智能化、精细化、集约化、直观化的粮油仓储新型技术手段，完善粮油仓储管理体系，实现粮油安全储藏。

关键词：物联网技术；浅圆仓智慧储粮；实仓应用

目前，浅圆仓因具有占地面积小、气密性好、进出仓方便、易于实现粮食“四散化”管理等特点，在我国粮油储藏及流通运输中发挥重要作用，但在实际应用过程中存在如粮情监测滞后性及通风时机人为判断偏差等固有缺点限制了其全面推广。为了确保粮油储藏安全，各种新兴技术和方法在粮油储存中的应用越来越多，同时也显露出各自独特的应用潜力。GARDNER等[1]利用电子鼻对粮仓虫霉危害情况进行实时监测，使监测结果更易量化；YAN等[2]提出了利用声学监测粮温的方法，显著提高了监测灵敏度；蔡静平等[3]利用CO2浓度变化作为指标对储粮虫霉危害情况进行监测，实现了虫霉危害的提前预测；张耀磊等[4]利用过氧化氢酶含量作为信息载体对黄曲霉毒素（AFB1）生成情况进行判断，实现AFB1污染的早期预警；除此之外，充氮气调技术、横向通风技术及智能化粮情测控等实仓应用新手段也在仓储行业逐步得到推广。虽然各种仓储新技术在粮食安全储存上均具独特的优势，但对粮堆内部虫霉等危害情况监测的直观性、准确性及智能性等方面尚有欠缺，在粮情预测及判断过程中不可避免地会出现偏差。为了在储粮操作管理中实现自动判断，更加灵敏、直观、实时反映粮堆内部温、湿度及虫霉危害情况，借助网络技术的发展，把物联网技术运用于浅圆仓等实仓操作难度较高的仓房中应用是非常必要的。

1物联网智慧储粮技术

物联网（InternetofThings）指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来形成的一个巨大网络，进而使所有物品连接起来，实现对物体的自动实时识别、定位、追踪监控并触发相应事件[5]。物联网的出现，实现了物品和信息之间的实时对接，形成了全面的网络覆盖系统，更易于实现对物品及信息的系统管理和研究。随着网络技术的不断发展，在仓储行业中物联网技术得到了越来越多的关注并有一些成功的应用。1.1物联网智慧储粮技术在粮情监测管理系统中的应用黄美芝等[6]提出将电子标签附着于各级粮仓粮食样品中，通过射频识别装置、阅读器、服务器之间的通信及无线传感网组网技术，实现粮仓环境自动感知、智能调节等功能，提高储粮安全的监管能力。田宇龙[7]通过无线网卡传输信息，将企业内部各种信息进行采集及整合，实现了粮情测控系统的无线连接，显著降低了人工费用及破损率，增加了线路稳定性。徐鹏等[8]通过无线监测局域网实现温湿度、含氧量及昆虫危害的实时监测及监控。邓仲芬等[9]设计与开发的智能散粮运输车远程管理网络（Web）应用系统，可实时获取散粮车车厢内的粮情及行车状态等数据，包括多个粮堆温度、粮食水分和车厢内外空气温湿度等数据。蒋睿等[10]设计了一种基于物联网的储粮粮情全方位监测系统，可实现温湿度、气体等的全方位监测

1.2物联网智慧储粮技术在实现自动化、智能化方面的应用

第四届粮食储藏技术与管理学术交流会上，谈到储备粮设施自动化及物联网平台的搭建问题上有专家提出，围绕物联网，对粮温粮湿自动检测系统、储运管理调控系统、库区安全视频监控系统、储粮仓房自动通风系统、机械通风控制系统、粮湿虫害自动报警系统及磷化氢环流熏蒸自动浓度检测系统等进行应用分析，间接实现节能减排，效益提升。戚长胜等[11]利用无线控制技术研发一种新型自动化储粮害虫诱捕器，解决了原有诱捕器功能单一，适用范围小，结构不合理的问题。黄晓健等[12]设计出了基本单片机控制的自动通风系统，该系统可实现自动控制和远程集中控制。

1.3物联网智慧储粮技术在储量检测方面的应用

冯笑[13]提出了一种粮仓储量实时检测的新方法，该方法实现了单仓储量的实时性和安全性检测，并以单仓储量检测子系统为基本单元，设计了多仓储量的物联网统计系统。

2物联网智慧储粮技术在浅圆仓中的应用

浅圆仓作为一种新型仓房，首次将仓房建筑设计和粮食储藏工艺紧密结合起来，在一定程度上克服了建仓和储粮管理脱节的弊端，与旧仓型相比显示出了诸多优势，但因其自身结构的限制，浅圆仓在实仓储藏应用中也暴露出一些问题。首先，粮食自动分级严重。紧靠仓壁的粮堆中含有大量轻浮杂质和破损粒，正对进粮口的则杂质较少，导致浅圆仓粮堆水分及温度分布不均匀，更易出现局部高温高湿情况，影响粮食储藏安全。其次，由于机械设备运行中的碰撞及浅圆仓粮食入仓时的高空坠落，加剧了粮食的破碎，特别是玉米等体积较大的粮粒，严重的粮食破碎增加虫、霉危害的风险。第三，粮情监测结果读取分析及粮情处理办法实施的滞后性以及通风、熏蒸、气调过程中的仓内实时情况获取的滞后及偏差，都会对浅圆仓粮食的安全储藏产生影响。浅圆仓储粮仓容大，粮堆深，一旦出现粮情异常，必然耗费大量人力物力。因此，为了避免储粮异常，一系列基于物联网技术的粮食仓储新兴技术在浅圆仓中逐步得到应用。

2.1储粮粮情全面监测

随着物联网技术的迅速发展，粮食储藏过程中的温湿度、储粮害虫、虫鼠危害、仓内不同成分气体浓度变化及储量监测等方面的物联网应用，均取得了显著进展。目前，数字式粮仓温湿度自动检测技术由于其电路简单、数据采集方便及传输距离较长等特点，在包括浅圆仓在内的不同粮仓粮情检测系统中均得到广泛应用。基于网络技术，刘燕[14]对储粮昆虫图像模式识别进行研究，实现了储粮昆虫种类的自动在线判断。物联网红外感应等技术手段在储粮中的深入应用，还可以实时监测人员的进出、密闭条件下仓内虫鼠等生物的危害情况以及熏蒸和气调过程中仓内仓储害虫的杀灭情况等，实现储粮安全管理。气调、熏蒸过程中，通过无线网络技术与氮气（N2）、磷化氢（PH3）等气体传感器的结合，可以对仓内气体浓度的变化进行实时在线监控，便于随时进行调控。浅圆仓进出仓过程中非连续累计式电子秤等与物联网技术手段的综合应用，实现了出入库粮食数量的准确监测和有效调控[15]。除此之外，智能化粮库在线监测技术在浅圆仓中也得到了实际应用。通过在库区全面安装摄像头，仓内布设大量的粮温传感器，并与互联网相连，可实现所有库点数据信息的系统整合汇集，构成库区全貌的物联网监测系统，实现有效远程监控，便于对辖区内任一库点的库容、库貌以及任一仓内粮情信息进行实时查看。

2.2储粮智能通风控制

近年来，虽然用浅圆仓储粮逐步得到了广泛的认可和应用，但在浅圆仓机械通风的过程中，仍然采用传统的人工结合粮情测温系统的方式进行操作。一方面造成了与整体自动化程度的不匹配。另一方面，关键控制的人为操作，直接影响了通风的科学性和准确性，甚至会产生低效通风、无效通风、过度通风和有害通风等现象。为了有效减少人为误判，同时逐步降低仓管人员的工作强度[16]，智能通风逐步得到了应用。该技术即利用计算机粮情检测系统定时检测粮堆内外温度、湿度的变化，快速计算、准确判断通风时机，并利用控制系统通过启闭风机等对外界条件变化作出即时反映，实现不间断测控。智能通风可以在很大程度上保证通风的有效性和科学性，降低保管员的劳动强度，提高通风效率，实现储粮通风的智能化和科学化。目前浅圆仓智能通风控制系统主要由通风道、通风道自动开关闸门和仓顶自动开关闸门、轴流风机、离心风机、自动通风控制器、有线或者无线通讯系统、计算机粮情检测系统、通风控制系统等部件组成，主要包括智能机械通风降温、智能通风自然降温、智能通风排除仓顶集热、智能通风降水、智能通风调质等功能[17]。其中，智能机械通风降温不仅考虑仓内外温度差，同时需要参考仓内外湿度的差别，避免长时通风造成的粮堆结露或过度失水，以及平均粮温的误判导致的粮堆内部结露；当气温高于粮温或仓温，即可进行自然降温操作；排除仓顶集热时需仓温与气温之间具有5℃左右温差；智能通风降水则需考虑仓内外湿度条件，利用仓外干燥空气置换粮堆内的湿空气，达到降低粮堆水分的目的；智能通风调质则与降水刚好相反，将仓外湿空气引入仓内以增加粮食水分，另外，在降水及调质过程中，均应避免内部结露。

3展望

随着物联网技术的不断发展，隐蔽性高、复杂多变的传统储粮粮情检测逐步变得直观化、透明化，粮情信息的采集更加准确，同时也具备了更强的实时性，储粮管理则通过减少人工干预，逐步实现了智能化、精准化的操作。物联网技术在传统粮食行业的创造性应用，已经显示出了巨大的应用潜力。基于这一现状，对物联网技术在粮食行业的应用进行深入的拓展和实践，进一步实现储粮粮情的全面精准监控和智能化处理，降低人为干预误判，逐步摆脱高危作业如有限空间磷化铝熏蒸作业、充氮气调作业等的人员参与，降低人为事故发生率，将有望显著提高粮油仓储管理水平，推动粮食行业的创新和发展。

作者：王威 韩枫 孙世军 单位：舟山中海粮油工业有限公司