粮情测控系统简介及发展

粮情测控系统/智慧粮库系统摘 要：粮食储藏对保证粮食安全和维护国民经济稳定发展具有重要作用，根据目前粮食储藏的现状，介绍了粮情测控系统的构成及工作原理。同时阐述了国内外粮情测控系统的现状，指出了我国粮情测控技术存在的问题。 

　　关键词：粮食储藏；粮情测控系统；发展现状；存在问题 
　　粮情测控系统/智慧粮库系统引 言 
　　粮食是国民经济的基础，是保证人民生存和发展的物质基础，同时也关系着国计民生和社会的稳定发展。因此，建立健全且完善的国家粮食储备体系对国家的稳定发展具有重大战略意义。保障我国粮食安全，对全面建设小康社会，实现农业现代化具有十分重要的意义。我国是人口大国，通过采取科学而有效的方法保证安全储粮显得尤其重要[1-2]。 
　　自从建国以来，从我国粮食储藏的整体状况看，并没有得到有效的改善，仍然依靠传统储藏方式，甚至，部分粮库还要依靠人工检测，检测周期无规律，无法保证测量精度，不能及时发现和处理粮食的温湿度、水分含量和虫害密度超标等现象，易引起粮食霉变，造成品质下降，粮食损耗。为了把粮食仓储过程中的损失降到低，保证粮食的质量，我国建立了很多现代化仓库，并且通过现代科学方法保存粮食，大力推广机械通风、谷物冷却、环流熏蒸、粮情测控等4项储粮新技术。其中，粮情测控是实现科学保粮的关键，也是基础环节，其准确性、可靠性直接关系到储粮新技术的实现，也关系到粮食储备的安全[3-4]。 
　　1 粮情测控系统/智慧粮库系统 粮情测控系统的基本原理 
　　粮情测控系统是利用计算机、传感器、通信等现代电子技术，采集粮情的各种物理参数（粮食的温度、湿度、含水率、粮仓温度等），并且将采集的物理量转化为数字量或模拟量，同时对检测数据进行处理及判断，对异常粮情提出处理建议和控制措施等装置[5-6]。粮情测控系统的工作原理是利用预埋在粮堆内部、以及环境中的多种不同功能的传感器进行检测，采集各种粮情参数，如温湿度、气体含量、含水率、虫害密度等，传感器将这些收集的信号变化量转换为电信号传送到信号处理电路，该电路将电信号转换为模拟信号或者数字信号，通过一定的通讯方式传输到上位机，利用粮情信息软件对接收到的各种信号自动进行数据的存储、显示、分析、决策等操作，对异常粮情进行报警提示，并根据预置粮情控制策略自动控制通风机、环流熏蒸机等保粮设备的运行，以确保粮食安全。 
　　2 粮情测控系统/智慧粮库系统 粮情测控系统的系统构成 
　　图1即为常见粮情测控系统的系统构成，从图中可知，粮情测控系统主要由粮情检测、粮情分析以及粮情控制3部分构成。其中，粮情检测和粮情控制为粮情测控系统的硬件部分，而粮情分析则为粮情测控系统的软件部分[7]。 
　　由粮情测控系统构成可知，粮情测控系统需要实现以下功能 [8]： 
　　2.1 检测粮食储藏的相关参数 
　　需要使用相应的传感器对粮食的温湿度、气体浓度、虫害以及含水率具有准确检测功能，具备巡测、定时检测、选择检测的功能等。 
　　2.2 数据分析功能 
　　需要将不同传感器采集的各种数据通过计算机的显示器等以数据、表格或图形等形式显示各项数据。并且能对检测的数据进行分析，得到粮食温度、湿度、含水率等的变化规律。 
　　2.3 控制执行器启停 
　　系统需要根据分析后的数据判断粮情，控制风机、冷却等执行器的启停。如当粮食水分过高时，可以打开风机，待粮食水分降回安全水分时，关闭风机。 
　　2.4 抗外界干扰功能 
　　由于系统可能置于室外等恶劣环境，需要系统能够具有抗雷击、大电流等能力，此外系统应该还具备防尘、抗腐蚀能力、耐高低温环境能力，系统各部分应满足对电子测量仪器的各项要求。 
　　3  粮情测控系统/智慧粮库系统 国外粮情测控系统发展 
　　在科学技术迅速发展的时代，国外的粮情测控系统已经达到了水平，采用的数字传感器，它可以将温度、湿度、检测芯片、数据信号转换芯片、计算机接口芯片以及存储芯片等集成到了1个芯片，实现检测温、湿度指标、报警、多路A/D转换等多种功能。这种数字式传感器可以直接输出数字量，尽量避免了信号在长距离传输过程中的噪声干扰和信号减弱，提高了测量的准确度。美国、加拿大、澳大利亚等为代表的产粮大国，他们的粮情测控技术己经发展到了很成熟的地步，具有较高的测量速度和测量的精度。实现了数字化、多功能集成化、智能化、系统标准化、网络化管理和安全性[9]。 
　　4 粮情测控系统/智慧粮库系统 国内粮情测控系统发展 
　　20世纪80年代以前，由于电子技术不发达，当时的粮库情况检测基本都通过人工完成，没有现代化的粮情检测设备如传感器、控制器等，更谈不上粮情测控系统，大部分采用粮库温度计、扦样器等工具来进行单一的粮情检测，工作强度大，无法保证检测的精度，即便存在隐患也不能被及时的发现和解决，这些都会带来很多不必要的损失。20世纪80年代以后，现代科学技术发展迅速，特别是电子技术和计算机技术的发展，粮情测控技术已经发展成为了科学保粮的重要手段。新型传感器、单片机、多种通信方式等开始逐渐应用于粮情测控领域，才出现了真正意义上的现代粮情测控系统。1981年，我国航天部下属的科研单位研制除了一套粮情测控系统，安装在中储粮大连直属粮库，初步实现了自动化储粮。在国家的大力推广下，到了20世纪90年代末，粮食高产导致对粮情测控系统的要求进一步提高。在此背景下，出现了各种新的硬件设备，如热敏电阻、PT100温度传感器、热电阻温度传感器、湿度传感器、无线网络传感技术。 
　　粮情测控系统/智慧粮库系统 尽管科技进一步发展，国内的粮情测控系统在逐步发展与完善，很大程度的提高了我国粮食储备体系的现代化水平，减轻了人民的劳动强度，但由于资金与技术的条件限制，仍有很多问题存在[10]：系统兼容性差：国内粮情测控系统产品生产厂家颇多，标准也良莠不齐，没有统一的行业标准，使用不同厂家的粮情测控系统，系统结构不同，互不兼容，极易造成资金浪费，不利于实际的使用与维修；系统抗干扰能力差、检测精度低：国内系统通讯主要以有线为主，在模拟信号传输的过程中，容易受电磁、工业等信号干扰，直接使系统的检测精度下降。此外，粮仓内传感器布置节点、引线长且多，容易受到机械破坏，系统中的电子元件易受雷击、静电等干扰，引起较大的测量误差甚至导致整个测控系统崩溃[11]；系统检测项目少、智能化水平低：我国目前的检测系统主要对粮食的温度、湿度进行检测，由于技术水平限制，导致粮食含水率、气体浓度、害虫密度等指标都没办法检测。测控系统的功能简单，智能化水平低，只有数据监测、存储、显示灯基本功能，不能综合处理粮食含水率、气体浓度、害虫密度等综合粮情测控指标，无法预测粮情的变化趋势和采取合理有效的自动处理措施；系统元器件易损坏：测控系统中的通信电缆多是铜芯镀锡线，安装时接线端头容易出现连线、漏接、断线等情况。另外，粮库中的环流熏中蒸剂与粮库内潮湿空气发生化学反应后，极易与金属电子元器件反应，导致线路及连接处造成损坏，致使线路接触不良或形成导电液体，系统易出现短路、断路或数值过高、过低等问题，从而使系统测量的准确度降低[12]。 　　5 粮情测控系统/智慧粮库系统 结束语 
　　粮情测控系统/智慧粮库系统 综上所述，粮情测控系统是实现科学保粮的关键技术之一，对保证我国粮食安全和国民稳定经济的发展具有重大意义。本文对粮情测控系统的组成和工作原理进行介绍，并阐述了粮情测控系统的国内外的发展状况。通过国内外发展状况的阐述，指出了我国粮情测控系统发展中存在的问题。我国应该加强对粮情测控系统的研究，提高测控系统的发展水平，进一步健全和完善粮食储备体系，保障国家粮食安全。 
　　粮情测控系统/智慧粮库系统 参考文献 
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　　[2] 张月金，谭军.国内粮情测控系统现状及发展趋势[J].农业装备技术，2009.35（04）：4-7. 
　　[3] 姜辉，甄彤，王锋.基于ARM/ZigBee的远程粮情监控系统的研究与设计[J].中国农机化学报，2015，36（02）：99-102. 
　　[4] 王梅，陈汲.浅析粮食仓储技术现状及科学保粮发展趋势[J].粮食储藏，2010，6（1）：32-35. 
　　[5] 牛宇卿.基于无线传感器网络的无线粮情监控系统的设计与实现[D].太原：太原理工大学，2011. 
　　[6] 程小丽，武传欣，李建雅. 粮情测控系统的研究进展[J].粮食加工，2013，38（02）：69-72. 
　　[7]*峰，李令奇. 基于CAN总线的分布式数据采集与控制系统[J]. 工业控制计算机，2000，13（5）：34-38. 
　　[8] 王晶磊，肖雅斌，李增凯等.储粮粮情测控系统的应用效果研究[J].粮食与食品工业，2013，20（05）：68-70. 
　　[9] 孙瑶瑶.基于单片机粮仓测控系统的研究[D].东北农业大学，2007. 
　　[10] 易世孝，王丰富.粮情检测系统存在的问题及解决办法[J].粮油仓储科技通讯，2002，6（4）：31-34. 
　　[11] 李建华.数字化粮情监控系统的设计与实现[J].河北省科学院学报，2003，20（04）：224-227. 
　　[12] 粮食储运国家工程实验室. 粮食储藏四合一”升级新技术概述[J].粮油食品科，2014，22（6）：1-4. 
　　作者简介：息裕博（1989-），男，硕士研究生，吉林农业大学专业：农业电气化与自动化，研究方向：智能化检测与控制技术。

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