智能網聯農業烘干機一體化建設

王 雪

(寧夏工商職業技術學院,銀川 750021)

0 引言

我國是糧食生產大國，糧食的高質量存儲是推進農業現代化的重要環節。農業烘干機是糧食存儲的關鍵技術設備，智能網聯農業烘干機一體化建設是未來糧食倉儲的核心內容，能進一步推進農業現代化向著更加智能化、信息化的方向發展。智能網聯農業烘干機一體化建設有利于改善農作物烘干時長、水分值等參數的計算和測定，推動我國糧食烘干技術的發展和進步，對于我國農業現代化發展具有重要促進作用。

1 農業烘干機市場需求變化與發展

1.1 農業烘干機的用途及市場分布

中國很多的糧食作物與經濟作物都有烘干需求，其中玉米、水稻和小麥等糧食作物的烘干需求最大，大豆、油菜籽和種子、水果、蔬菜、藥材等經濟作物的烘干需求次之。最大的農業烘干機市場主要集中在江西、湖南、安徽、湖北、江蘇和閩浙等南方水稻生產區，占據農業烘干市場需求的80%以上。

1.2 農業烘干機的市場需求變化

農業烘干機的市場需求受到國家糧食收儲政策、補貼政策和環保要求等因素影響較大。目前，市場上的主流農業烘干機為15 t級別和30 t級別兩種，隨著市場需求的變化，15 t級別農業烘干機市場需求逐步下降，30 t級別農業烘干機的市場需求逐步上升。散戶、糧貿商及種植糧食大戶對于農業烘干機的市場需求在逐步下降，國家糧庫與糧食加工企業對于農業烘干機的市場需求在逐步上升。處理量小的農業烘干機市場需求在逐步下降，處理規模大、集中化的農業烘干機的市場需求在逐步上升。農業烘干機客戶對于產品的需求從單個設備逐步發展為配套烘干設備，最后發展為烘干、儲運一體化成套烘干系統[1]。

2 新型經營主體對農業烘干機的新需求

農業烘干機的數量需求總體上呈現上升趨勢，其中的谷物烘干機需求上升趨勢明顯，機械烘干的糧食數量也逐步提升。新型農業經營主體呈現出多主體并存、多領域融合和跨區域聯動的新格局。我國屬于“大國小農”的基本國情，新型農業經營主體數量多、分布廣，對于農業烘干機的需求呈現出不斷增加、需求旺盛、差異顯著等特點。其中，東北地區的糧食烘干以連續性烘干系統為主，南方地區的糧食烘干主要分為熱泵輔助加熱通風烘干系統和連續式烘干系統。新型經營主體對于糧食烘干過程中所使用的能源也千差萬別，包括煤、生物質燃料、柴油、天然氣和電能等，在節能環保、雜質篩選、操作難易程度、市場價格、使用周期、生產效率、規模結構等方面也呈現大的差異[2]。

3 智能網聯農業烘干機一體化建設

3.1 技術路線

智能網聯農業烘干機所采用的智能控制系統，以PLC作為主要控制元件，在烘干過程中實時監測水分和溫度，控制烘干作業的各個操作環節，實現農業烘干機的智能化控制，形成智能網聯農業烘干機一體化建設。在糧食進入的過程中，內部的料位傳感器可以實現糧食在糧倉內料位的實時監控，當糧食的進料量達到指定料位后，料位傳感器會發出信號，PLC系統在接收信號后，可以發出烘干機進料停止信號，停止糧食進料作業。在烘干過程中，操作人員可通過設置智能網聯農業烘干機的水分采集顆粒數、采集時間、采集次數等不同參數，控制水分儀的水分檢測，將水分檢測結果傳輸到PLC，經過計算確定農業作物的平均水分情況，并在控制系統的屏幕顯示。PLC還能夠接收倉內溫度傳感器傳出的溫度信號，根據烘干需要調整烘干溫度。完成烘干作業以后，智能網聯農業烘干機會自動排出糧食，并在糧食排出的過程中，通過皮帶末端的重量傳感器傳送重量信號到PLC，在控制系統的顯示屏上顯示，并實現烘干重量的記錄。

3.2 控制原理

智能網聯農業烘干機控制系統借助大數據功能，能通過統計和分析確定糧食水分指數、干燥參數和糧食品質檢測信息，通過系統修正和人工校訂，不斷完善控制系統，達到烘干效果精準、高效、高標準要求。針對水分較高的糧食作物或者經濟作物，采用兩段干燥工藝法，達到節能、高效的效果。針對種子等要求高的烘干作物，選擇專門的烘干工藝，根據不同水分情況，選擇不同的烘干程序，確保種子的干燥效果和出芽率。智能網聯農業烘干機能夠自動識別烘干機裝載量，根據具體的裝載量選擇不同的烘干工藝，能夠實現可變溫度烘干，既節約了能源，也實現了經濟、環保。智能網聯農業烘干機可靠性更強，可以集中操作，智能化控制水平高、自動化程度高。智能網聯農業烘干機可以實現對于多樣性的數據監控，實現了從烘干設備到烘干系統、烘干工程、烘干一體化的轉變，通過系統能實現設定烘干作業溫度、傳輸水分值等，通過輔助工程設置確定糧食烘干流程。

圖1 智能網聯農業烘干機烘干工程控制系統圖

3.3 遠程監控系統組成和工作原理

智能網聯農業烘干機遠程監控系統的開發和應用基于較為成熟的遠程監控技術，實現了烘干機對于多樣化烘干數據的監控，能對烘干系統進行整體性控制，實現烘干全過程的智能化監測和智能化監管。智能網聯農業烘干機遠程監控系統包括烘干信息錄入、遠程控制、數據回傳、設備故障報警、報表統計等多種功能，實現智能控制烘干作業全流程。在智能網聯農業烘干機遠程監控系統上開發上位機監控功能，通過監控功能發出各種指令，進而實現PLC和工控機之間的信息交換，執行控制指令(圖2)。上位機監控功能增加以后，遠程監控系統界面更加清晰、控制更加安全、精度更加準確、數據存儲量更大，用戶可以根據自身需求自定義開發監控系統。工控機作為上位機，利用傳感器采集有關數據以后，通過PLC的處理，送入到上位機，可以形成一個監控系統。上位機可以對所收集到的數據進行分析、存盤、計算、打印、顯示、報警等一系列作業活動。智能網聯農業烘干機遠程監控系統通過數據的大量收集，可以全面掌握農業烘干機的烘干時長、烘干溫度、烘干農作物種類分布、水分值及烘干設備的工作狀態等，通過長時間的數據積累和分析，實現對智能網聯農業烘干機遠程監控系統的升級和改造，進一步提高智能網聯農業烘干機的工作效率和農作物烘干經濟效益[3]。

3.4 綜合作業管理系統

智能網聯農業烘干機的綜合作業管理系統采用模塊化設計思想，采用云服務器+自動化控制系統的方式進行作業，實現作業系統網頁發布，設備操作人員隨時可以查看智能網聯農業烘干機的工作情況，對相關數據進行采集、整理、分析，通過大數據的加持，進一步完善智能網聯農業烘干機的工藝流程，提高作業效率。智能網聯農業烘干機可以根據物理設備結構的不同、功能的差異來分配和調整服務器，根據系統需求設立專門的服務器，為了降低用戶安裝和維護設備的工作量，降低使用維護成本，智能網聯農業烘干機配備了可以統一管理、自動部署的客戶端軟件和工程技術手段，形成一套通過網頁發布功能的烘干機作業系統，保證系統管理工作的實時性，即只要能夠上網，就可以隨時查看烘干機的作業狀態，甚至可以通過智能手機的軟件隨時查看系統的作業狀態。為了將智能網聯農業烘干機的設備功能需求轉化為產品需求，可以通過人機交互進一步優化智能網聯農業烘干機的綜合作業管理系統。智能網聯農業烘干機的綜合作業管理系統可以實時顯示接入烘干機的數量、設備的運行情況及設備所處的位置，以便于系統管理者把控設備的運行情況和相關維護工作。用戶進入系統以后，可以清晰查看設備運行狀態和位置信息，當設備運行出現問題時會自動報警，并自動進入設備運行監控畫面，便于下一步對設備運行問題進行操作處理。通過智能網聯農業烘干機的綜合作業管理系統可以隨時查看烘干機所處的工藝環節、運行時長及相關參數。報警系統能夠查看烘干機歷史報警信息和目前的報警狀況，幫助設備維護人員提供維護作業的參考，提高維護人員的維護效率。

圖2 PLC控制烘干機工作流程

3.5 應用推廣前景

智能網聯農業烘干機操作簡單，對管理人員技術水平要求不高，通過操作說明或者簡單培訓即可完成設備的操作，有效控制各項烘干技術指標。智能網聯農業烘干機可以科學設定糧食的水分，保證生產經營者的經濟效益。例如，在糧食作物烘干季節，一臺烘干機的原糧烘干量為6萬t，通過智能網聯農業烘干機可以設定在保證安全水分的前提下，多保留0.5%的水分，可以降低300 t糧食的損失，假設每噸糧食作物價格為2 000元人民幣，每年可以幫助生產經營者提高經濟收益60萬元。智能網聯農業烘干機可以科學設定糧食烘干參數，提高糧食品質。通過智能網聯農業烘干機烘干后的糧食水分更為均勻，在貯存的過程中不至于出現局部發熱的問題，糧食的色澤度較好，破碎、損壞的概率低，大大提高了糧食的烘干品質。智能網聯農業烘干機工藝流程短，所需人工室外作業的時間大大縮短，極大降低了工作人員勞動強度，提高了智能網聯農業烘干機的工作效率。因此，智能網聯農業烘干機一體化建設操作簡單、糧食品質有保障、降低人力資本，大大提高了生產經營者的經濟效益，具有廣泛的應用推廣前景。

4 總結

智能網聯農業烘干機充分結合互聯網應用技術，實現了從簡單的農業烘干機到集合了視覺神經傳輸系統、溫度傳感系統、運動神經系統和中樞神經系統于一身的一體化智能農業烘干系統。智能網聯農業烘干機一體化建設，使糧食機械烘干實現質量控制、故障報警、智能分析、精準定位等多功能、高智慧服務，大大提高了農業烘干機的工作效率，節約了人力資本，節省了燃料消耗，提高了糧食品質，保證了經濟效益和生態效益。

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