物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在糧食倉儲中糧情監(jiān)測方面的應(yīng)用

1、    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在糧食倉儲中糧情監(jiān)測方面的應(yīng)用    彭音音 李江濤 林親錄摘要糧食倉儲對于我國糧食安全至關(guān)重要。本文主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在糧食倉儲中糧情監(jiān)測方面的應(yīng)用，主要對糧食智能出入庫系統(tǒng)、儲糧數(shù)量檢測系統(tǒng)、糧食溫濕水檢測及智能通風系統(tǒng)、糧倉蟲害氣體在線檢測及內(nèi)循環(huán)熏蒸與均溫系統(tǒng)展開介紹，提出物聯(lián)網(wǎng)在糧食倉儲中糧情監(jiān)測方面應(yīng)用的不足，旨在為促進將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更有效地應(yīng)用于糧情監(jiān)測，提高糧食倉儲的整體效率提供借鑒和參考。關(guān)鍵詞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);糧食倉儲;糧情監(jiān)測：f326.6 ：a doi：10.16465/431252ts.202005糧食作為我國重要的

2、戰(zhàn)略資源及人民生活的基本物質(zhì)，其安全儲備是保障國家糧食安全的必要措施。近年來，我國糧食生產(chǎn)連創(chuàng)新高，儲存量也逐年增加，為轉(zhuǎn)變糧食產(chǎn)業(yè)運行方式，“十三五”規(guī)劃建議提出：“堅持最嚴格的耕地保護制度，堅守耕地紅線，實施藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略，提高糧食產(chǎn)能，確保谷物基本自給、口糧絕對安全?！?糧食產(chǎn)業(yè)中，糧食倉儲為關(guān)鍵性構(gòu)成部分，糧食倉儲技術(shù)直接影響儲藏過程中糧食的數(shù)量以及質(zhì)量。針對我國糧食儲藏數(shù)量大、儲存時間長的特點，不斷發(fā)展糧食儲藏及監(jiān)測技術(shù)，以此確保國家糧食安全，是一項長期而艱巨的任務(wù)2。物聯(lián)網(wǎng)指利用多種信息傳感設(shè)備，如rfid、智能控制及全球定位系統(tǒng)等設(shè)備，將監(jiān)測的事物與互聯(lián)網(wǎng)進行有效連接，實

3、現(xiàn)智能化識別及監(jiān)控等多功能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于現(xiàn)代糧食倉儲，在糧情監(jiān)測方面實現(xiàn)自動判斷，能更加靈敏、直觀、實時地反映和監(jiān)測糧堆情況，并根據(jù)實際情況及時作出調(diào)整，以此保障糧食倉儲的安全4。物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的糧倉糧情監(jiān)測系統(tǒng)主要利用溫度、濕度、氣體、蟲害等傳感系統(tǒng)對糧食入庫到倉儲過程中糧庫倉內(nèi)、倉外等各種物理參數(shù)精確感知并進行采集，將此類數(shù)據(jù)向監(jiān)控中心傳遞，實時掌握糧食糧情數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況監(jiān)控中心及時調(diào)整外部環(huán)境，以此提高糧食倉儲管理水平。整個監(jiān)測系統(tǒng)除采用傳感器技術(shù)監(jiān)測外，還配備傳輸、信息處理、智能控制等技術(shù)，以此輔助整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的高效運行。1 糧食智能出入庫系統(tǒng)糧食智能出入庫系統(tǒng)是在現(xiàn)有

4、倉儲管理的基礎(chǔ)上引入rfid、智能圖像分析及計算機等技術(shù)，實現(xiàn)出入庫自動化登記、識別及調(diào)度等5。rfid是智能出入庫系統(tǒng)常用的一種非接觸式自動識別技術(shù)，通過射頻信號對目標對象的相關(guān)數(shù)據(jù)進行自動識別而獲得相關(guān)信息，可在各種惡劣環(huán)境中工作6。何彬兵7將rfid技術(shù)應(yīng)用于智能出入庫系統(tǒng)中的電子地磅、自動道閘及圖像抓拍等，實現(xiàn)糧食入庫流程中各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的智能化信息管理，以此規(guī)范出入庫管理過程。云順忠等8介紹了湖北省糧食局的智能化出入庫系統(tǒng)，將快速登記、自動扦樣、自動稱重、快速檢驗、出入倉作業(yè)確認等各環(huán)節(jié)進行有效整合，并提供數(shù)據(jù)查詢、流量控制、斷網(wǎng)操作等決策分析功能，為有效提高出入庫作業(yè)的規(guī)范性、可追溯性

5、及工作效率提供了理論支持。2 糧倉儲糧數(shù)量在線檢測系統(tǒng)糧倉儲糧數(shù)量在線檢測對于保障糧食倉儲安全至關(guān)重要。目前儲糧數(shù)量在線檢測方法有很多，主要是利用壓力傳感器、電磁波檢測技術(shù)和紅外掃描技術(shù)等進行檢測。壓力傳感器為基礎(chǔ)的數(shù)量在線檢測系統(tǒng)主要由壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成，可實現(xiàn)對糧倉內(nèi)糧食的空倉、滿倉、倒倉等狀態(tài)進行實時判別。張鑫等9通過在糧倉底部布置若干壓力傳感器的方法獲取糧倉底部所受壓強值，多次進糧并記錄所受壓強值，再通過r語言平臺構(gòu)建不同層次的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并利用對數(shù)據(jù)集的學(xué)習對糧倉內(nèi)儲糧數(shù)量進行預(yù)測，預(yù)測誤差小于3%。張德賢等10進一步優(yōu)化基于糧倉內(nèi)外圈布置的壓力傳感器

6、模型和基于多項式展開的糧倉數(shù)量在線檢測模型，使糧倉儲糧數(shù)量在線檢測模型檢測誤差低于2.5%。電磁波檢測技術(shù)利用在糧堆表面移動的雷達天線實現(xiàn)對整個糧堆表層的水平面掃描，通過接收目標反射回的電磁波信號來判別糧倉內(nèi)儲糧數(shù)量11。張新新等12提出根據(jù)電磁波在糧堆內(nèi)反射幅度的差異，采用相位差法獲取不同深度糧堆的介電常數(shù)分布，并結(jié)合反射幅度和菲涅耳公式推算出糧堆深度與介電常數(shù)分布的關(guān)系和相應(yīng)的介電常數(shù)-密度模型，以此建立一維糧堆密度分布圖，再與糧倉表面雷達天線縱橫垂直掃描圖合并，得到糧堆三維立體剖面分布圖，通過計算獲得糧堆的體積數(shù)量來檢測糧倉儲糧的數(shù)量。紅外掃描數(shù)量在線檢測系統(tǒng)是結(jié)合紅外掃描、無線通信及視

7、頻等技術(shù)，通過紅外掃描設(shè)備進行多點測距，結(jié)合視頻監(jiān)控設(shè)備修正數(shù)據(jù)，獲得糧倉內(nèi)糧堆整體模型，然后通過計算實時監(jiān)測糧倉儲糧數(shù)量。紅外掃描數(shù)量在線檢測系統(tǒng)通過對糧倉內(nèi)糧面進行網(wǎng)格化區(qū)域劃分，采用空間極坐標方式對糧倉內(nèi)糧堆進行三維測量，通過容重修正模型修正后得到糧堆體積，進而計算出糧倉儲糧數(shù)量13。3 糧食溫濕水檢測及智能通風系統(tǒng)糧食的溫度、濕度和水分對糧食儲存影響極大，準確監(jiān)測糧倉中糧食的溫度、濕度和水分對保障糧食安全具有重要作用。王濤等14設(shè)計了一種糧倉監(jiān)測的準分布式光纖溫濕度傳感器，對糧堆內(nèi)部縱向剖面溫濕度的準分布式進行測量，與目前糧倉監(jiān)測采用的電子傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)保持一致，且能有效反映糧堆內(nèi)部不

8、同深度帶的溫濕度變化規(guī)律。胡俊輝等15設(shè)計的糧倉溫濕度無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是通過stm32對各節(jié)點溫濕度進行監(jiān)測和控制，通過modbus-rtu協(xié)議采集數(shù)據(jù)來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，借助低功耗的zigbee模塊來提高系統(tǒng)節(jié)點壽命，使糧倉溫濕度管理的工作效率整體提高。智能通風系統(tǒng)結(jié)合自動采集的數(shù)據(jù)進行自動分析判斷，根據(jù)監(jiān)測情況自動控制設(shè)備運行，實現(xiàn)系統(tǒng)運行的自動化。馮黎明16通過計算流體動力學(xué)技術(shù)模擬不同儲糧條件及通風條件下糧倉內(nèi)外溫度變化情況，建立通風模型，并結(jié)合智能通風控制系統(tǒng)的上位機和下位機實現(xiàn)智能通風控制。孫彪瑞17提出結(jié)合多重d-s融合模型和基于遺傳算法-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的通風決策方法，以此實現(xiàn)

9、糧倉從使用初期到長期的全過程覆蓋4 糧倉蟲害氣體在線檢測及內(nèi)循環(huán)熏蒸與均溫系統(tǒng)儲糧害蟲監(jiān)測是綜合防治害蟲和避免害蟲危害的重要基礎(chǔ)，在糧倉內(nèi)按一定的規(guī)則在害蟲誘捕器上配置電子感應(yīng)和信息傳輸器件，系統(tǒng)在設(shè)定時間內(nèi)自動逐個采集捕蟲陷阱內(nèi)捕捉到的害蟲數(shù)量，并采集捕蟲陷阱附近的氧氣、二氧化碳、磷化氫等氣體的濃度18。其中一種害蟲誘捕器中的新型害蟲傳感器由探管誘捕器配套害蟲檢測與信息傳輸裝置構(gòu)成19，可確保數(shù)據(jù)采集的準確性和實效性。另一種設(shè)于糧堆內(nèi)部的常見電子探管誘捕器，在害蟲落入誘捕器的過程中采用紅外感應(yīng)器檢測獲取信息，并通過檢測計數(shù)裝置和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)統(tǒng)計，以實現(xiàn)遠程害蟲檢測計量與控制20。監(jiān)測到蟲害

10、時，糧倉內(nèi)循環(huán)熏蒸系統(tǒng)啟動，實現(xiàn)糧倉環(huán)流熏蒸中磷化氫氣體的均勻分布，同時根據(jù)需求啟動環(huán)流風機，以降低表層糧食的溫度。薛軍等21設(shè)計的智能糧倉環(huán)流熏蒸系統(tǒng)采用plc控制，通過植入傳感檢測設(shè)備和智能控制設(shè)備，遠程控制施藥裝置、環(huán)流熏蒸機及施藥管道閥門，實現(xiàn)對糧倉內(nèi)關(guān)鍵位置的磷化氫氣體濃度和溫濕度的遠程監(jiān)控、自動調(diào)節(jié)，并獲得了比較好的效果。5 結(jié)論與展望綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于儲糧糧情監(jiān)測有利于更直觀透明地了解糧情信息，實現(xiàn)對糧倉的實時有效監(jiān)控，以此開展智能化、精準化的儲糧操作，從而有效保證糧食的整體質(zhì)量。目前針對隱蔽性高、復(fù)雜多變的糧食倉儲環(huán)境，如何更準確地收集糧情，還需進一步深入研究。雖然物聯(lián)

11、網(wǎng)技術(shù)已應(yīng)用于糧食倉儲多年，但還有相當多物聯(lián)網(wǎng)方面的研究成果沒有真正地應(yīng)用于糧食倉儲的糧情監(jiān)測。本文結(jié)合糧食倉儲和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的特點，對兩者進行進一步的融合，旨在為進一步增強糧倉糧情監(jiān)測水平，提高糧食倉儲管理水平，推動糧食行業(yè)的全面創(chuàng)新與發(fā)展助力參考文獻：1趙新剛，董生忠，馬宏偉，等.以“藏糧于技”為核心新常態(tài)下糧食儲藏安全對策分析（英文）j.agricultural science & technology，2017（10）：197-200.2羅廣彬.淺談糧食企業(yè)倉儲管理現(xiàn)狀及科學(xué)保糧發(fā)展j.現(xiàn)代食品，2019（16）：5-7.3王威.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在淺圓倉智慧儲糧中的應(yīng)用及進展j.糧

12、食與油脂，2019，276（4）：10-12.4譚興邦.物聯(lián)網(wǎng)在糧食倉儲管理中的應(yīng)用j.農(nóng)技服務(wù)，2017，34（1）：140.5高巍，周志剛，趙璧.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在糧庫信息化建設(shè)中的應(yīng)用j.糧食科技與經(jīng)濟，2018，43（5）：89-93.6陳賽賽，王力，尹道娟，等.糧食智能出入庫系統(tǒng)實現(xiàn)與應(yīng)用j.糧食儲藏，2015，44（5）：50-54.7何彬兵.基于rfid的糧食智能出入庫管理系統(tǒng)設(shè)計j.信息通信，2016（10）：194-195.8云順忠，劉卓，任貴新.糧食“一卡通”智能出入庫系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用j.糧油倉儲科技通訊，2016，32（6）：46-48.9張鑫，張德賢，徐路路，等.基于深度神經(jīng)

13、網(wǎng)絡(luò)的糧倉儲糧數(shù)量檢測模型j.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2019，42（3）：559-565.10張德賢，張苗，張慶輝，等.基于底面壓強的糧倉儲量估測方法j.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2017，33（10）：287-294.11祝玉華，陳軍濤，甄彤，等.儲糧數(shù)量檢測技術(shù)研究進展j.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，37（6）：116-122.12張新新，張元，廉飛宇.儲糧數(shù)量的電磁波探測技術(shù)研究j.電腦知識與技術(shù)，2014，10（10）：2452-245613梁明陽，李祥利，李劍.基于物聯(lián)網(wǎng)的多傳感器動態(tài)糧情檢測技術(shù)研究j.信息技術(shù)與信息化，2020（2）：27-30.14王濤，王紀強，趙林.糧倉光纖溫濕度監(jiān)測技術(shù)研究j.糧油倉儲科技通訊，2019，35（6）：49-52.15胡俊輝，黎洪生.基于stm32的糧倉溫濕度無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計j.數(shù)碼設(shè)計，2017，6（8）：1-3.16馮黎明.糧倉通風智能控制技術(shù)研究與實現(xiàn)d.鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2014.17孫彪瑞.基于信息融合的糧倉通風智能決策研究d.鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2015.18王殿軒，萬家鵬，張浩，等.儲糧害蟲在線監(jiān)測及其結(jié)果的評價利用j.中國糧油學(xué)報，2017，32（11）：112-116.19朱永士，任國正.淺談害蟲倉外采集檢測技術(shù)的應(yīng)用與推廣j.糧食流通技術(shù)，2004（4）：24-25.20flinn p w，op