糧情測控系統(tǒng)簡介及發(fā)展

糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng)摘 要：糧食儲藏對保證糧食安全和維護(hù)國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用，根據(jù)目前糧食儲藏的現(xiàn)狀，介紹了糧情測控系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理。同時(shí)闡述了國內(nèi)外糧情測控系統(tǒng)的現(xiàn)狀，指出了我國糧情測控技術(shù)存在的問題。 

　　關(guān)鍵詞：糧食儲藏；糧情測控系統(tǒng)；發(fā)展現(xiàn)狀；存在問題 
　　糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng)引 言 
　　糧食是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是保證人民生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)也關(guān)系著國計(jì)民生和社會的穩(wěn)定發(fā)展。因此，建立健全且完善的國家糧食儲備體系對國家的穩(wěn)定發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。保障我國糧食安全，對全面建設(shè)小康社會，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。我國是人口大國，通過采取科學(xué)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(tǒng)儲藏方式，甚至，部分糧庫還要依靠人工檢測，檢測周期無規(guī)律，無法保證測量精度，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理糧食的溫濕度、水分含量和蟲害密度超標(biāo)等現(xiàn)象，易引起糧食霉變，造成品質(zhì)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(zhì)量，我國建立了很多現(xiàn)代化倉庫，并且通過現(xiàn)代科學(xué)方法保存糧食，大力推廣機(jī)械通風(fēng)、谷物冷卻、環(huán)流熏蒸、糧情測控等4項(xiàng)儲糧新技術(shù)。其中，糧情測控是實(shí)現(xiàn)科學(xué)保糧的關(guān)鍵，也是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其準(zhǔn)確性、可靠性直接關(guān)系到儲糧新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，也關(guān)系到糧食儲備的安全[3-4]。 
　　1 糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 糧情測控系統(tǒng)的基本原理 
　　糧情測控系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、傳感器、通信等現(xiàn)代電子技術(shù)，采集糧情的各種物理參數(shù)（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(zhuǎn)化為數(shù)字量或模擬量，同時(shí)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)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(tǒng)的工作原理是利用預(yù)埋在糧堆內(nèi)部、以及環(huán)境中的多種不同功能的傳感器進(jìn)行檢測，采集各種糧情參數(shù)，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(zhuǎn)換為電信號傳送到信號處理電路，該電路將電信號轉(zhuǎn)換為模擬信號或者數(shù)字信號，通過一定的通訊方式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，利用糧情信息軟件對接收到的各種信號自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲、顯示、分析、決策等操作，對異常糧情進(jìn)行報(bào)警提示，并根據(jù)預(yù)置糧情控制策略自動控制通風(fēng)機(jī)、環(huán)流熏蒸機(jī)等保糧設(shè)備的運(yùn)行，以確保糧食安全。 
　　2 糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 糧情測控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成 
　　圖1即為常見糧情測控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，從圖中可知，糧情測控系統(tǒng)主要由糧情檢測、糧情分析以及糧情控制3部分構(gòu)成。其中，糧情檢測和糧情控制為糧情測控系統(tǒng)的硬件部分，而糧情分析則為糧情測控系統(tǒng)的軟件部分[7]。 
　　由糧情測控系統(tǒng)構(gòu)成可知，糧情測控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以下功能 [8]： 
　　2.1 檢測糧食儲藏的相關(guān)參數(shù) 
　　需要使用相應(yīng)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(zhǔn)確檢測功能，具備巡測、定時(shí)檢測、選擇檢測的功能等。 
　　2.2 數(shù)據(jù)分析功能 
　　需要將不同傳感器采集的各種數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)的顯示器等以數(shù)據(jù)、表格或圖形等形式顯示各項(xiàng)數(shù)據(jù)。并且能對檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到糧食溫度、濕度、含水率等的變化規(guī)律。 
　　2.3 控制執(zhí)行器啟停 
　　系統(tǒng)需要根據(jù)分析后的數(shù)據(jù)判斷糧情，控制風(fēng)機(jī)、冷卻等執(zhí)行器的啟停。如當(dāng)糧食水分過高時(shí)，可以打開風(fēng)機(jī)，待糧食水分降回安全水分時(shí)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)。 
　　2.4 抗外界干擾功能 
　　由于系統(tǒng)可能置于室外等惡劣環(huán)境，需要系統(tǒng)能夠具有抗雷擊、大電流等能力，此外系統(tǒng)應(yīng)該還具備防塵、抗腐蝕能力、耐高低溫環(huán)境能力，系統(tǒng)各部分應(yīng)滿足對電子測量儀器的各項(xiàng)要求。 
　　3  糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 國外糧情測控系統(tǒng)發(fā)展 
　　在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，國外的糧情測控系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了水平，采用的數(shù)字傳感器，它可以將溫度、濕度、檢測芯片、數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)算機(jī)接口芯片以及存儲芯片等集成到了1個(gè)芯片，實(shí)現(xiàn)檢測溫、濕度指標(biāo)、報(bào)警、多路A/D轉(zhuǎn)換等多種功能。這種數(shù)字式傳感器可以直接輸出數(shù)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(zhǔn)確度。美國、加拿大、澳大利亞等為代表的產(chǎn)糧大國，他們的糧情測控技術(shù)己經(jīng)發(fā)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(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、多功能集成化、智能化、系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化管理和安全性[9]。 
　　4 糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 國內(nèi)糧情測控系統(tǒng)發(fā)展 
　　20世紀(jì)80年代以前，由于電子技術(shù)不發(fā)達(dá)，當(dāng)時(shí)的糧庫情況檢測基本都通過人工完成，沒有現(xiàn)代化的糧情檢測設(shè)備如傳感器、控制器等，更談不上糧情測控系統(tǒng)，大部分采用糧庫溫度計(jì)、扦樣器等工具來進(jìn)行單一的糧情檢測，工作強(qiáng)度大，無法保證檢測的精度，即便存在隱患也不能被及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決，這些都會帶來很多不必要的損失。20世紀(jì)80年代以后，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，特別是電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，糧情測控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為了科學(xué)保糧的重要手段。新型傳感器、單片機(jī)、多種通信方式等開始逐漸應(yīng)用于糧情測控領(lǐng)域，才出現(xiàn)了真正意義上的現(xiàn)代糧情測控系統(tǒng)。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(tǒng)，安裝在中儲糧大連直屬糧庫，初步實(shí)現(xiàn)了自動化儲糧。在國家的大力推廣下，到了20世紀(jì)90年代末，糧食高產(chǎn)導(dǎo)致對糧情測控系統(tǒng)的要求進(jìn)一步提高。在此背景下，出現(xiàn)了各種新的硬件設(shè)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(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)。 
　　糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 盡管科技進(jìn)一步發(fā)展，國內(nèi)的糧情測控系統(tǒng)在逐步發(fā)展與完善，很大程度的提高了我國糧食儲備體系的現(xiàn)代化水平，減輕了人民的勞動強(qiáng)度，但由于資金與技術(shù)的條件限制，仍有很多問題存在[10]：系統(tǒng)兼容性差：國內(nèi)糧情測控系統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)廠家頗多，標(biāo)準(zhǔn)也良莠不齊，沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，使用不同廠家的糧情測控系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，互不兼容，極易造成資金浪費(fèi)，不利于實(shí)際的使用與維修；系統(tǒng)抗干擾能力差、檢測精度低：國內(nèi)系統(tǒng)通訊主要以有線為主，在模擬信號傳輸?shù)倪^程中，容易受電磁、工業(yè)等信號干擾，直接使系統(tǒng)的檢測精度下降。此外，糧倉內(nèi)傳感器布置節(jié)點(diǎn)、引線長且多，容易受到機(jī)械破壞，系統(tǒng)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(dǎo)致整個(gè)測控系統(tǒng)崩潰[11]；系統(tǒng)檢測項(xiàng)目少、智能化水平低：我國目前的檢測系統(tǒng)主要對糧食的溫度、濕度進(jìn)行檢測，由于技術(shù)水平限制，導(dǎo)致糧食含水率、氣體濃度、害蟲密度等指標(biāo)都沒辦法檢測。測控系統(tǒng)的功能簡單，智能化水平低，只有數(shù)據(jù)監(jiān)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(biāo)，無法預(yù)測糧情的變化趨勢和采取合理有效的自動處理措施；系統(tǒng)元器件易損壞：測控系統(tǒng)中的通信電纜多是銅芯鍍錫線，安裝時(shí)接線端頭容易出現(xiàn)連線、漏接、斷線等情況。另外，糧庫中的環(huán)流熏中蒸劑與糧庫內(nèi)潮濕空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，極易與金屬電子元器件反應(yīng)，導(dǎo)致線路及連接處造成損壞，致使線路接觸不良或形成導(dǎo)電液體，系統(tǒng)易出現(xiàn)短路、斷路或數(shù)值過高、過低等問題，從而使系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確度降低[12]。 　　5 糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 結(jié)束語 
　　糧情測控系統(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 綜上所述，糧情測控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)科學(xué)保糧的關(guān)鍵技術(shù)之一，對保證我國糧食安全和國民穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大意義。本文對糧情測控系統(tǒng)的組成和工作原理進(jìn)行介紹，并闡述了糧情測控系統(tǒng)的國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。通過國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r的闡述，指出了我國糧情測控系統(tǒng)發(fā)展中存在的問題。我國應(yīng)該加強(qiáng)對糧情測控系統(tǒng)的研究，提高測控系統(tǒng)的發(fā)展水平，進(jìn)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(tǒng)/智慧糧庫系統(tǒng) 參考文獻(xiàn) 
　　[1] 崔德權(quán). 糧情測控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].西安：西安工業(yè)大學(xué)，2012. 
　　[2] 張?jiān)陆穑T軍.國內(nèi)糧情測控系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2009.35（04）：4-7. 
　　[3] 姜輝，甄彤，王鋒.基于ARM/ZigBee的遠(yuǎn)程糧情監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2015，36（02）：99-102. 
　　[4] 王梅，陳汲.淺析糧食倉儲技術(shù)現(xiàn)狀及科學(xué)保糧發(fā)展趨勢[J].糧食儲藏，2010，6（1）：32-35. 
　　[5] 牛宇卿.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線糧情監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].太原：太原理工大學(xué)，2011. 
　　[6] 程小麗，武傳欣，李建雅. 糧情測控系統(tǒng)的研究進(jìn)展[J].糧食加工，2013，38（02）：69-72. 
　　[7]*峰，李令奇. 基于CAN總線的分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)[J]. 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2000，13（5）：34-38. 
　　[8] 王晶磊，肖雅斌，李增凱等.儲糧糧情測控系統(tǒng)的應(yīng)用效果研究[J].糧食與食品工業(yè)，2013，20（05）：68-70. 
　　[9] 孫瑤瑤.基于單片機(jī)糧倉測控系統(tǒng)的研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007. 
　　[10] 易世孝，王豐富.糧情檢測系統(tǒng)存在的問題及解決辦法[J].糧油倉儲科技通訊，2002，6（4）：31-34. 
　　[11] 李建華.數(shù)字化糧情監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，20（04）：224-227. 
　　[12] 糧食儲運(yùn)國家工程實(shí)驗(yàn)室. 糧食儲藏四合一”升級新技術(shù)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(nóng)業(yè)大學(xué)專業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化與自動化，研究方向：智能化檢測與控制技術(shù)。

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