基于數據可視化的濱海地區高大平房倉綜合控溫試驗

摘要：在高溫高濕的濱海地區，以高大平房倉儲存的小麥為研究對象，在稻殼壓蓋的基礎上，采用糧面雙層氣囊密封與空調控溫相組合的方式，借助可視化軟件TBtools對試驗所測定的糧溫數據進行可視化分析，從而更加直觀地反映出夏季綜合控溫儲糧指標變化情況。綜合控溫試驗結果表明，利用空氣的絕熱性，雙層糧面氣囊密封可以實現糧堆與倉內空間的有效隔離，減緩糧堆表層糧溫上升，同時減少糧堆表層水分流失。在此基礎上，采用不同空調控溫模式，（22 ℃+10h）模式比（24 ℃+15h）模式更加有效抑制表層糧溫，在保管噸糧能耗上節約了36.1%，更具經濟效益。因此，在傳統的糧溫檢測系統基礎上，通過增加相應的可視化軟件輔助，可以在短時間內為小麥制定相適宜的綜合控溫模式，這為科學儲糧提供了一條新的路徑。

關鍵詞：濱海地區；糧面氣囊密封；空調控溫；小麥

中圖分類號：S379； TS205 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240615

Integrated temperature control experiment based on data visualisation for large horizontal warehouse in coastal areas

Xie Jiamin，Zhong Shuaifei

（ Sinograin Zhoushan Depot Co.， Ltd.， Zhoushan， Zhejiang 316000 ）

Abstract： In the high-temperature and high humidity coastal area， taking the wheat stored in large horizontal warehouse as the research object， on the basis of rice husk gland， adopting the combination of double-layer airbag sealing on the grain surface and air conditioning temperature control， and with the help of the visualization software TBtools to visualize and analyze the data of the grain temperature measured in the test， so as to more intuitively reflect the change of the comprehensive temperature-controlled storage indexes in the summer. Comprehensive temperature control test results showed that the use of air adiabatic， double-layer grain surface airbag sealing can realize the effective isolation of the grain pile and the warehouse space， slowing down the rise of grain temperature in the surface layer of the pile， and at the same time reduce the loss of moisture in the surface layer of the pile. On this basis， the use of different air conditioning temperature control mode， （22 ℃+10h） mode than （24 ℃+15h） mode more effective inhibition of the surface layer of the grain temperature， in the custody of tons of grain energy consumption savings of 36.1%， more economic efficiency. Therefore， on the basis of the traditional grain temperature detection system， by adding the corresponding visualization software assistance， it is possible to formulate a suitable integrated temperature control mode for wheat in a short time， which provides a new path for scientific grain storage.

Key words： coastal area；grain surface airbag seal；temperature control of air conditioning；wheat

近年來，國家高度重視糧食儲藏安全，將其視為維護國家安全、保障民生福祉和經濟穩定發展的基石。中央儲備糧舟山直屬庫有限公司作為一家專注于儲備糧管理的央企，肩負著保障國家糧食安全的重任。公司地處舟山群島，夏季高溫高濕，糧倉內糧堆極易受外部環境影響，長時間高溫儲藏會直接影響小麥品質。在倉儲保管實踐中，低溫儲藏成為延緩糧食品質劣化及降低蟲霉危害，是保證糧食安全的重要措施[1]。因此，控溫安全儲糧研究是公司一直以來不斷開拓創新的重點任務。

目前，關于控溫儲糧研究主要集中在大豆、稻谷、玉米等品種，有關小麥控溫研究相對有限。在研究方法上有：兩種空調控溫模式對比[2]、兩種儲糧控溫技術對比[3]、空調控溫結合不同壓蓋方式[4-5]、兩種不同糧面的倉房空調控溫[6]、“氮氣氣調+空調控溫+糧溫微循環”綜合儲糧技術[7]等。此外，齊俊甫等[8]提出了采用冷氣囊動態隔熱技術對糧堆表層糧溫控制效果良好，這也為控溫儲糧提供了新思路。在糧溫數據分析方法上，受倉房氣密性、測溫點偏移等因素影響，測溫數值并非呈現對稱性，因此需要對數據進行標準化處理，使數據不具有全局可比性。田琳等[9]運用SPSS進行數據統計分析，數據標準化處理的結果只能表現數值之間的關系，卻無法直觀反映各層每個測溫點數據的變化情況。陳月銀等[10]采用了Surfer11.0和AutoCAD2008技術繪制出了糧溫分布圖，可以體現不同深度糧層水平溫度分布變化情況。但是，Surfer11.0和AutoCAD2008技術擅長繪圖而非數據分析，制作的糧情分析圖存在糧溫邊界模糊、無法精準到具體測溫點等弊端。因此，數據分析與可視化表達需要全新的分析路徑。

本次試驗以高大平房倉儲藏的小麥為研究對象，在小麥糧面稻殼壓蓋的基礎上，評估糧面雙層氣囊密封與空調控溫相結合的綜合控溫技術可行性，核心突破點主要集中在三個方面，第一是以往獲取差異性較為明顯的數據需要長達數月或者一年的試驗周期，而借助TBtools軟件可以全面精準分析差異極小的試驗數據，從而極大縮短試驗周期，為本年度后期控溫儲糧提供科學支撐；第二是TBtools軟件可以將數據進行可視化分析，每一個測溫點都可以很直觀地反映出來，從而更加直觀地呈現指標變化；第三是巧妙借助物理隔熱輔助空調控溫，獲得較好的經濟效益，并為后期的氮氣氣調、膜下環流熏蒸等技術疊加提供基礎，從而探索出一條適合高溫高濕濱海地區控溫儲糧的高質量發展路徑。

1 材料與方法

1.1 試驗倉房

選取中央儲備糧舟山直屬庫有限公司02號倉、07號倉共計2個高大平房倉，墻體為磚混結構，房頂為拱板結構，地面為永久性混凝土地坪，裝糧線高度為6 m。02號倉、07號倉為獨立廒間，外長54 m，外寬21 m。其中，02號倉是試驗倉，07號倉是對照倉。倉房具體情況見表1。

1.2 儲糧基本情況

2個倉均儲存小麥，且水分、雜質、糧溫等指標（數據均來自試驗前最近一次第三方質量檢測報告）均較為接近，如表2所示。

1.3 主要設備

YGLA-0220A/A型倉儲專用空調：上海云傲機電科技有限公司，額定功率為9.3 kW，送風量4 744 m3/h，制冷量22 kW。

HF-LM8198型槨俊單桿糧食水分儀：廈門米德電子科技有限公司，總長2 m，桿長1.8 m，測量范圍為4% ～ 35%，分辨率值為0.5%。

糧情測控系統：北京金良安科技有限公司，在倉內均勻分布60根測溫電纜，共有240個測溫點。

1.4 試驗方法

1.4.1 倉房氣密性測定

根據糧油儲藏平房倉氣密性要求（GB/T25229-2010）對倉房的氣密性進行檢測，具體結果見表3。

1.4.2 單桿糧食水分儀設置

在2個倉東南西北角以及空調出風口設置6個單桿糧食水分儀（如圖1所示），設置要求為東南西北四個角落距離兩個墻體均為2 m，臨時點設置在空調出風路徑上距離空調口約10.5 m，重點監測空調控溫直接對糧堆表層水分的影響。

1.4.3 糧面氣囊密封

小麥入倉作業完成后，立即實施糧堆表面稻殼壓蓋，壓蓋厚度平均為40 cm。然后，采用粘接性良好的聚乙烯糧膜進行雙層密封，第一層薄膜尺寸比糧堆平面長寬各多2 m，第二層薄膜尺寸比第一層薄膜長寬各多2 m，分別在雙層密封的上下槽管內用膠條密封，使倉房氣密性具備氮氣氣調標準。

空調開啟前，第一層密封薄膜保持不變，在靠近空調出風口的第二層密封薄膜預留一部分不密封，雙層薄膜間的空氣盡量排出后，將密封預留口朝向空調出風口，利用空調出風（溫度設置為20 ℃，濕度為30%，送風方式為強風模式）形成一個高度約1 m的冷氣囊（氣囊在試驗前即制作完成，維持到試驗結束），發揮氣囊的絕熱性將糧堆與倉內空間有效隔離。選擇利用空調而非制冷設備制作冷氣囊，主要考量制作氣囊的難易程度和經濟效益。

1.4.4 空調控溫工藝設置

02號倉、07號倉各有2臺空調，分別位于倉房南面兩個平臺上方。空調運行時間為2023年7月3日至2023年8月3日，共計一個月。02號倉空調開啟設置時長為10 h（8：00-18：00），開啟溫度為22 ℃；07號倉空調開啟設置時長為15 h（7：00-22：00），開啟溫度為24 ℃，具體指標見表4。

1.4.5 數據可視化處理方法

首次將生物領域的TBtools軟件應用到小麥綜合控溫試驗中，該軟件主要功能劃分為五大類：序列處理、BLAST界面化、GO和KEGG分析、數據可視化以及其他[11]，主要作用是直觀呈現多樣本多個要素的全局表達量變化。因此，將每次糧溫檢測出來的數據統一導入軟件中，選擇數據交互和可視化功能中的熱圖模式，通過對數據進行標準化處理，確保每一次的數據結果具有可比性，再選擇合適的聚類方式生成相應的熱圖。數據交互和可視化功能可以為小麥在實驗中的日常指標（表層糧溫、平均糧溫等）提供繪圖引擎，用顏色代替數字，讓數據更加直觀，對比更加明顯。

2 結果與分析

2.1 糧溫變化情況分析

2.1.1 平均糧溫變化

空調控溫試驗期為2023年7月3日至2023年8月3日，結果如圖2所示。熱圖（數據經標準化處理）顯示，經過空調控溫之后，02號倉的平均糧溫增長態勢得到有效控制并逐漸趨穩，而07號倉平均糧溫變化幅度較大。試驗期間，02號倉平均糧溫從18.8 ℃升高至20.1 ℃，日均增幅為0.042 ℃。07號倉平均糧溫從18.7 ℃升高至20.1 ℃，日均增幅為0.045 ℃。平均糧溫日均增幅變化情況顯示，（22 ℃+10 h）模式和（24 ℃+15 h）模式均能有效抑制平均糧溫上升。

2.1.2 空調控溫前后表層糧溫變化

空調控溫試驗期表層糧溫變化結果如圖3所示。熱圖（數據經標準化處理）顯示，02號倉表層糧溫的差異性隨著時間推移而逐步縮小，這說明空調控溫的效果優于07號倉。試驗期間，02號倉平均表層糧溫從22.2 ℃升高至23.2 ℃，日均增幅為0.032 ℃。07號倉平均表層糧溫從21.9 ℃升高至23.0 ℃，日均增幅為0.035 ℃。表層糧溫日均增幅變化情況顯示，（22 ℃+10 h）模式比（24 ℃+ 15 h）模式更加有效抑制表層糧溫上升。

2.1.3 空調控溫后糧堆不同深度糧溫變化情況

運用TBtools軟件的HeatMap功能，將02號倉和07號倉試驗前后糧溫數據以及每個測溫點糧溫變化數值進行標準化處理并制作成數據可視化熱圖，這樣就確保2個倉的1-60號測溫桿所測得的糧溫均采用相同的圖例，試驗前后的各測溫點的溫差采用了矢量化處理（色帶數值統一控制在-1.5～1.5），色帶顏色與熱圖矩陣數據相互對應，靠近正值顏色即為正相關（溫差變化明顯），靠近負值顏色即為負相關（溫差變化不明顯），從而使得微弱的差異變得明顯且具有可比性。由圖4可知，在空調運行期間，糧堆表層（第一層）直接受空調影響，各測溫點糧溫變化幅度均較小，且02號倉的表層糧溫變化幅度明顯小于07號倉。而冷空氣無法穿透糧堆表層，中下層升溫較為明顯，特別是靠近墻體的測溫點溫度（桿數為5N和5N+1）受地坪和墻體導熱性影響而逐漸升溫。這就說明空調控溫儲糧對糧堆表層糧溫的影響較大，02號倉采用的（22 ℃+10 h）模式比07號倉采用的（24 ℃+15 h）模式對表層糧溫的控溫效果更佳。

2.2 糧堆表層水分變化

試驗期間，2個倉的水分變化情況分別如表5所示。結果表明，在倉儲專用空調出風量較大的情況下，受出風口影響最大的糧堆中部區域（中間點1和中間點2所在區域）水分變化幅度很小，糧堆上層平均水分保持不變，糧面氣囊密封能夠有效抑制空調控溫造成的糧堆表層水分流失。

2.3 空調能耗結果分析

試驗期間兩個倉房的空調處于間歇式控溫模式，能耗相對持續式控溫較少，能耗情況如表6所示。可得，試驗倉02號倉保管噸糧能耗為1.44 kW·h/t；對照倉07號倉保管噸糧能耗為1.96 kW·h/t，（22 ℃+10 h）模式比（24 ℃+15 h）模式在能耗上節約了36.1 %，更具經濟效益。由于小麥較耐高溫，具有很好的耐儲性，以往的控溫試驗數據相對不足，通過借鑒稻谷、大豆等品種的試驗數據可知。陳月銀等[10]稻谷控溫研究表明（22 ℃+13 h）模式比（24 ℃+24 h）模式能夠節約12.4 %左右的用電費用。鮑勇等[12]大豆控溫研究表明（24 ℃+16 h）模式用電費用僅為（24 ℃+24 h）模式用電費用的64.5 %，節約了35.5 %的能耗。稻谷和大豆這兩個試驗的能耗節約數據均低于小麥能耗節約數據，這就表明，在小麥糧面稻殼壓蓋的基礎上，采用雙層薄膜密封和空調控溫能起到降低能耗的作用。

3 結 論

一方面生態、低碳的儲糧要求越來越高，另一方面濱海地區高溫高濕的氣候使得低溫或準低溫儲藏的難度增加。為有效平衡這對矛盾，本文以中央儲備糧舟山直屬庫有限公司的高大平房倉儲存小麥為研究對象，基于TBtools軟件分析了在壓蓋密閉、糧面氣囊密封前提下不同空調控溫模式下糧堆溫度、水分、噸糧能耗等變化情況。結果表明，在稻殼壓蓋的基礎上，利用糧面氣囊密封和空調控溫對抑制表層糧溫的上升和水分的流失具有一定效果。（22 ℃+10h）模式與（24 ℃+15h）模式相比，前者的保管噸糧能耗明顯低于后者。

在數據分析方面，借助TBtools軟件可以將檢測的各類數據（差值極小）進行深度挖掘與分析，并將數值轉化為可視化熱圖，對于預測糧食的質量變化、優化存儲策略等具有重要意義，這將為精益型、綠色型、智慧型、平安型“四型”倉儲建設提供有效的技術支撐。

本次研究的意義在于利用數據可視化探索高溫高濕濱海地區綜合型空調控溫新路徑，將壓蓋、氣囊密封、空調控溫等多種方式進行有效組合。前期利用糧面壓蓋、氣囊密封等方式可以有效抑制表層糧溫上升和水分流失，為空調控溫提供有利條件。后期選擇更低控溫溫度且縮短運行時間的空調控溫模式，實現低能耗儲糧，這種依托可視化分析探索綜合控溫的方式具有較高的推廣價值。

參 考 文 獻

[1]王春霞，易文裕，余滿江，等.稻谷儲藏品質研究現狀及展望[J].糧食加工，2020，45（3）：39-43.

[2]李瑋敏，王亞寧，李杰，等.高大平房倉空調控溫儲糧技術試驗[J].糧食科技與經濟，2020，45（3）：65-66.

[3]孫鶴，汪雅馨，陳玉婷，等.空調控溫儲糧技術和充氮氣調儲糧技術比較[J].糧食科技與經濟，2022，47（6）：117-120.

[4]鄒善韜，李仰東，白福軍，等.空調控溫結合不同壓蓋方式對稻谷保鮮儲糧的效果研究[J].現代食品，2021，29（22）：4-6+20.

[5]鄒善韜.空調控溫結合毛氈壓蓋儲糧技術應用試驗[J].糧食科技與經濟，2020，45（9）：56-58.

[6]馮志強.壓蓋儲糧技術的對比研究[J].糧油科學與工程，2024，38（3）：4-5+11.

[7]吳文強，莊蕓蕾，楊建國，等.兩種控溫方法下氮氣氣調對稻谷品質的影響[J].糧食科技與經濟，2023，48（4）：90-93.

[8]齊俊甫，張勇，楊國寶，等.平房倉糧面采用冷氣囊動態隔熱技術儲藏大豆安全過夏生產性試驗[J].糧油倉儲科技通訊，2010，26（4）：10-14.

[9]田琳，張海洋，祁智慧，等.華北地區高大平房倉稻谷控溫儲糧情況研究[J].糧油食品科技，2021，29（6）：247-253.

[10]陳月銀，黃東陽，吳問君，等.高溫高濕地區兩種空調控溫模式對稻谷安全儲藏的影響研究[J].糧油食品科技，2023，31（4）：170-176.

[11]陳程杰，夏瑞.TBtools：大數據時代下的國產生物軟件[J].科學觀察，2022，17（6）：33-35.

[12]鮑勇，許建雙，李鵬，等.豫南地區高大平房倉兩種空調控溫模式的比較試驗[J].糧油倉儲科技通訊，2023，39（4）：23-25.