我國糧庫智能化建設的現(xiàn)狀及應用

馮攀屹

[摘要]隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，自動化、信息化、智能化技術已經(jīng)逐漸深入各個行業(yè)。本文對近幾年糧庫建設中智能化的應用和發(fā)展進行了概述。結(jié)合當下糧庫建設現(xiàn)狀，從糧食倉儲智能化、糧庫作業(yè)智能化、庫區(qū)管理智能化等方面介紹智能化糧庫發(fā)展，提出當前智能化糧庫建設中存在的問題。

[關鍵詞]糧庫;智能化;智能氣調(diào);智能通風

中圖分類號：TS210 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202001

民以食為天，食以糧為本。糧食是人們生存的必需品，也是國家重要的戰(zhàn)略物資。2019年10月，國務院新聞辦公室發(fā)布了《中國的糧食安全》白皮書，介紹了我國糧食安全的成就，指出了糧食安全是國家安全的基礎。糧庫作為我國糧食儲備、保管和流通的重要場所，是糧食“產(chǎn)購儲加銷”經(jīng)營模式體系下的重要環(huán)節(jié)。因此，糧庫的安全直接關系著國家糧食的安全[1]。近年來，隨著計算機互聯(lián)網(wǎng)和信息通信技術的發(fā)展，信息化、智能化、全球化已成為新時代的特征。在此背景下，糧食行業(yè)也在不斷積極地探討和嘗試智能化技術在糧食倉儲、管理等領域的應用。2012年國家糧食局印發(fā)了《糧油倉儲信息化建設指南（試行）》的通知，提出了建設糧庫智能化升級改造試點工程的要求[2]。2018年，國家糧食和物資儲備局在《關于全面加快推進糧庫智能化升級改造和省級平臺項目建設的通知》中，進一步提出了全面加快糧庫智能化升級改造的要求[3]。糧庫作為傳統(tǒng)的糧食倉儲企業(yè)，進行智能化改造和研究是糧食倉儲發(fā)展的必然趨勢，對于提高倉儲質(zhì)量和安全具有重要的意義[4]。結(jié)合近年來智能化糧庫建設的發(fā)展情況，本文從倉儲智能化、作業(yè)智能化、管理智能化等方面總結(jié)了當前智能化糧庫發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的一些問題，為我國智能化糧庫的發(fā)展提供一些思路。

1 糧庫智能化體系基本架構(gòu)

智能化系統(tǒng)是指由計算機網(wǎng)絡技術、現(xiàn)代通信信息技術、智能控制技術、行業(yè)技術等匯集而成的針對某一個方面的集合。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術的不斷發(fā)展，智能化系統(tǒng)的技術含量及復雜程度也越來越高。智能化系統(tǒng)的發(fā)展也不斷壯大，智能化已經(jīng)滲透到各個行業(yè)中，推動著傳統(tǒng)行業(yè)包括糧食產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展升級。

對于我國智能化糧庫的建設而言，智能化的應用主要體現(xiàn)在糧庫管理、作業(yè)以及技術應用等各個方面，涵蓋了糧食的收購、倉儲、物流、質(zhì)量管理、監(jiān)測、預警等過程。通過借助信息網(wǎng)絡、計算機硬件及軟件、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、傳感器等各種技術、設施及設備，對糧庫進行監(jiān)管，對糧食品質(zhì)數(shù)據(jù)進行收集、分析和決策，實現(xiàn)糧庫的管理智能化、可視化、作業(yè)標準化、高效化、倉儲安全現(xiàn)代化、物流信息化、決策分析智能化，實現(xiàn)糧食產(chǎn)后綠色、生態(tài)、安全儲藏，最終實現(xiàn)整個糧庫的智能化目標。

我國國內(nèi)智能化糧庫的建設內(nèi)容主要包括業(yè)務管理系統(tǒng)、智能倉儲系統(tǒng)、智能作業(yè)系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)。其中，糧食倉儲技術的智能化是其核心部分，直接影響著糧食倉儲質(zhì)量的安全，主要包括智能氣調(diào)系統(tǒng)、糧情監(jiān)測系統(tǒng)、智能通風溫控系統(tǒng)等。糧庫信息化智能化已成為當前行業(yè)的一種趨勢，是保障我國糧食安全的必然途徑。現(xiàn)結(jié)合我國糧食倉儲的現(xiàn)狀和發(fā)展需求，針對糧庫建設中的倉儲系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等部分環(huán)節(jié)的技術應用及發(fā)展進行論述。

2 糧庫倉儲智能化

2.1 充氮氣調(diào)的智能化

氮氣氣調(diào)儲糧是一種在國內(nèi)外均被廣泛應用的綠色儲糧技術，已成為我國綠色儲糧技術的首選[5]。氮氣氣調(diào)儲糧技術即富氮降氧儲糧技術，是通過調(diào)節(jié)糧食倉儲環(huán)境中氮氣、氧氣的氣體成分比例，使糧堆內(nèi)氮氣濃度達到95%～98%，并長時間保持該濃度，從而抑制儲糧害蟲和糧食微生物的生長繁殖，延緩糧食陳化，保持糧食新鮮度。

目前的智能充氮氣調(diào)儲糧系統(tǒng)主要包括制氮機組設備、氮氣管網(wǎng)、氮氣環(huán)流裝置、氮氣濃度檢測裝置和智能控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)可實時檢測糧堆內(nèi)氮氣濃度和氣體的壓力，根據(jù)殺蟲、防蟲、儲藏等作業(yè)需求，適時自動遠程操制糧倉現(xiàn)場的自動閥門組、設備開關，對糧倉內(nèi)氮氣進行充氣、排氣、環(huán)流、補氣等作業(yè)，時刻保持糧倉內(nèi)氮氣濃度，讓糧食綠色和環(huán)保，提高儲糧的安全性。

2.2 糧情監(jiān)測的智能化

糧情監(jiān)測系統(tǒng)作為糧食倉儲智能化中的重要組成部分，是智能化倉儲實現(xiàn)的前提，是保證智能氣調(diào)、智能通風等系統(tǒng)順利進行的基礎，對糧食品質(zhì)及安全起著重要的作用[6]。糧情監(jiān)測主要包括糧食溫濕度監(jiān)測以及蟲害監(jiān)測，并對相關數(shù)據(jù)進行收集、分析，從而全面掌控儲糧動態(tài)，降低儲糧風險，減少損失，保證糧食的安全[7]。

糧食溫濕度監(jiān)測：利用倉內(nèi)安裝的數(shù)字測溫、測濕電纜對糧堆各部位溫度和濕度、糧倉內(nèi)空間溫度和濕度、糧倉外環(huán)境溫度和濕度等基本參數(shù)進行監(jiān)測，以三維立體圖、數(shù)據(jù)表格、溫濕度曲線等直觀的方式顯示倉內(nèi)糧食各部位的溫濕度，并對比分析溫濕度差值，如有異常則發(fā)出報警信號同時輸出控制信號，進而通過智能通風調(diào)節(jié)糧倉溫濕度。

蟲害監(jiān)測：糧食儲藏中儲糧害蟲的發(fā)生分布規(guī)律與種群動態(tài)是其科學防治的依據(jù)和基礎[8]。利用糧蟲誘捕器捕捉倉內(nèi)蟲害，通過傳輸管道將其采集至儲蟲瓶中，同時采用紅外光源技術對蟲害數(shù)量統(tǒng)計識別，經(jīng)數(shù)據(jù)分析后，形成分析統(tǒng)計報表等形式，對蟲害情況進行綜合判斷，實時跟蹤監(jiān)測蟲害活動和變化情況，并及時采取相應的有效措施。

2.3 溫度控制的智能化

溫度對于糧食倉儲至關重要，溫度過高，會加快糧食品質(zhì)的劣化，影響儲糧安全。目前國內(nèi)糧食倉儲按照溫度控制要求可以分為常溫倉和控溫倉，其中控溫倉又可以分為低溫倉和準低溫倉。控溫倉的溫度控制以降低糧溫為主，要求溫度控制在20℃以下，一般均設置有制冷系統(tǒng)或配置有谷物冷卻機。常溫倉則通過季節(jié)性通風及倉房的保溫措施控制糧食溫度。

目前，國內(nèi)普遍采用的為智能通風技術，大致可分為智能化糧堆通風降溫系統(tǒng)、智能化排積熱通風系統(tǒng)、智能化緩速通風系統(tǒng)、智能化內(nèi)環(huán)流均溫通風系統(tǒng)等。根據(jù)糧庫機械通風管理，利用計算機糧情檢測系統(tǒng)檢測糧堆內(nèi)外溫度、濕度等通風參數(shù)，通過計算比較，準確判斷通風條件，當糧堆內(nèi)、外通風參數(shù)符合通風條件時，系統(tǒng)將自動打開糧倉的電動窗戶，啟動通風機進行機械通風，捕捉最佳時機進行儲糧通風降溫，避免低效通風、無效通風和有害通風現(xiàn)象的發(fā)生，同時可以在后臺軟件上設置通風設備的自動通風時間，在要求時間內(nèi)分機自動啟動工作[9]，以此實現(xiàn)儲糧機械通風過程的全自動化控制，達到降溫通風、保質(zhì)通風的目的，有效改善糧食品質(zhì)，降低通風能耗，節(jié)約儲糧。

3 糧庫作業(yè)智能化

糧庫作為糧食倉儲的場所，其作業(yè)內(nèi)容主要包括出入庫作業(yè)和糧食進出倉作業(yè)。智能出入庫系統(tǒng)是指利用一卡通采集信息，在庫內(nèi)各個環(huán)節(jié)以流水作業(yè)方式實現(xiàn)信息共享，簡化以往各個作業(yè)換機的繁瑣流程。智能出入庫系統(tǒng)集合了汽車出入庫管理、扦樣、檢化驗、計量等功能，能夠大幅度提升作業(yè)效率[10]。采用固定式扦樣機，使取樣點更均勻，代表性更準確，無須人工操作，就可以將樣品自動輸送至質(zhì)檢室，及時準確分析糧食品質(zhì)。采用無人值守數(shù)字式汽車衡，能夠?qū)崿F(xiàn)糧食計量管理的智能化、數(shù)字化。糧食進出倉作業(yè)目前采用有移動式輸送設備和固定式設備兩種方式，后者通過對設備進行智能化改造，信息化集成，實現(xiàn)進出倉作業(yè)的智能化。

4 庫區(qū)管理系統(tǒng)智能化

4.1 安防監(jiān)控系統(tǒng)智能化

糧庫智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，是基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡傳輸視頻信號及相應數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心可以實時查看監(jiān)控現(xiàn)場情況[11]，可以實現(xiàn)儲備糧數(shù)量實時監(jiān)測、倉內(nèi)視頻監(jiān)控、倉房出入口監(jiān)控、補倉數(shù)量計算等功能，可對糧食庫存數(shù)量和進出糧作業(yè)情況進行遠程實時監(jiān)控，及時刷新真實庫存數(shù)量，在糧倉有異動時，系統(tǒng)自動啟動測量機構(gòu)跟蹤測量計算，確保糧食儲備的數(shù)量真實可靠，減少清倉查庫成本。庫內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要設置在庫區(qū)各建筑物及主干道上，實現(xiàn)庫區(qū)全網(wǎng)絡覆蓋，提供全方位安全保障措施，建立一套以預防為主、聯(lián)動控制、響應及時的安全防范體系。

4.2 倉儲信息管理智能化

糧庫有糧食中轉(zhuǎn)、儲存、貿(mào)易和信息服務的等多種業(yè)務，涉及較多的生產(chǎn)現(xiàn)場管理及復雜的運輸管理，倉儲信息管理系統(tǒng)將眾多業(yè)務子系統(tǒng)進行有機的結(jié)合，并將現(xiàn)代信息技術、先進管理理念與糧食管理需求相融合，根據(jù)糧食管理目標、職責、流程和層級，建設以儲備糧業(yè)務為核心，涵蓋糧食倉儲、購銷、質(zhì)量、應急供應、糧情監(jiān)測、統(tǒng)計、財務等綜合管理內(nèi)容的倉儲信息管理系統(tǒng)。目前，倉儲信息管理系統(tǒng)智能化不斷完善，逐步實現(xiàn)了倉儲信息網(wǎng)絡化，全方位信息化管理使得糧庫的綜合管理水平不斷提升。

5 問題與展望

智能化糧庫建設已成為當前糧食倉儲行業(yè)發(fā)展的趨勢，同時也是糧食倉儲企業(yè)實現(xiàn)智慧管理的有效方式。經(jīng)過多年的發(fā)展，糧庫的智能化建設已經(jīng)逐見成效，與此同時也存在一些問題和難題，還需要我們不斷地探索、研究和完善。

由于儲糧的特殊性，目前儲糧智能系統(tǒng)和管理系統(tǒng)及安防系統(tǒng)等智能系統(tǒng)的集成性不夠，還有待進一步深化，從硬件、軟件技術上統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)信息上共享，做到整個糧庫橫向和縱向的一體化。以大數(shù)據(jù)為基礎，利用人工智能等相關技術開發(fā)具有自我學習、分析、判斷、反應、決策和控制的儲糧模型和智能決策平臺[12]。

在儲糧技術應用方面，智能氣調(diào)系統(tǒng)在實際應用中有時會出現(xiàn)倉內(nèi)氮氣濃度保持時間短、充氣不足等情況，對此需要在前期建設過程中嚴格施工，并進行倉房氣密性監(jiān)測，以保證倉房及氮氣管道的氣密性。還應加強溫度、濕度、蟲害等不同糧情監(jiān)測與智能充氮系統(tǒng)的結(jié)合，做到自主分析、自主決策。智能通風系統(tǒng)還需要進一步收集大量的數(shù)據(jù)，對于不同地域、不同品種、不同環(huán)境下的數(shù)據(jù)，要形成大的數(shù)據(jù)庫，完善通風專家系統(tǒng)，加強通風智能決策分析。糧情監(jiān)測系統(tǒng)在糧倉內(nèi)水分、蟲害、霉變等方面的糧情參數(shù)還需要完善提高，尤其是水分數(shù)據(jù)參數(shù)的缺失，直接影響了智能通風操作的可靠和準確性[13]。應開發(fā)精度高的糧情檢測數(shù)據(jù)采集儀器，不斷完善糧情信息參數(shù)，提高收集信息和處理分析數(shù)據(jù)的能力，鎖定儲糧生態(tài)因子，研究因子變化規(guī)律，建立并完善儲糧數(shù)據(jù)庫。

在糧庫作業(yè)方面，出入倉的智能化尤其是平房倉的出入倉還有很多的工作要做。目前淺圓倉、立筒倉等主要采用固定式輸送設備完成進出倉作業(yè)，在現(xiàn)有自動化的基礎上可實現(xiàn)智能化。對于平房倉作業(yè)方式主要以移動式輸送設備完成糧食進出倉，進行智能化改造的難度比較大[14-15]。改變傳統(tǒng)的移動式作業(yè)方式，采用固定式輸送設備作業(yè)，實現(xiàn)機械化平房倉可以大幅度減少人工操作，是實現(xiàn)智能化作業(yè)的基礎。智能化作業(yè)的實現(xiàn)與作業(yè)設施設備的技術有很大關系，只有對糧庫作業(yè)設備進行技術研發(fā)改造，從設備類型、作業(yè)方式等方面進行集成化、模塊化、智能化設計，實現(xiàn)信息化管理、定位、監(jiān)測、移動、輸送、自動操作等功能，才有可能實現(xiàn)目前平房倉出入倉作業(yè)的智能化。糧食質(zhì)檢設備可以在快速檢測設備的基礎上，結(jié)合激光、紅外、人工智能等技術，提升質(zhì)檢設備的精準性和高度智能化[16]。

智能化糧庫的建設是個長期的、復雜的系統(tǒng)工程，還需要進行不斷的實踐、研究和完善，從而實現(xiàn)糧食倉儲行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障國家糧食的倉儲安全。

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