我國(guó)糧庫(kù)智能化建設(shè)的現(xiàn)狀及應(yīng)用

馮攀屹

[摘要]隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù)已經(jīng)逐漸深入各個(gè)行業(yè)。本文對(duì)近幾年糧庫(kù)建設(shè)中智能化的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行了概述。結(jié)合當(dāng)下糧庫(kù)建設(shè)現(xiàn)狀，從糧食倉(cāng)儲(chǔ)智能化、糧庫(kù)作業(yè)智能化、庫(kù)區(qū)管理智能化等方面介紹智能化糧庫(kù)發(fā)展，提出當(dāng)前智能化糧庫(kù)建設(shè)中存在的問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]糧庫(kù);智能化;智能氣調(diào);智能通風(fēng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TS210 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(guó)家重要的戰(zhàn)略物資。2019年10月，國(guó)務(wù)院新聞辦公室發(fā)布了《中國(guó)的糧食安全》白皮書(shū)，介紹了我國(guó)糧食安全的成就，指出了糧食安全是國(guó)家安全的基礎(chǔ)。糧庫(kù)作為我國(guó)糧食儲(chǔ)備、保管和流通的重要場(chǎng)所，是糧食“產(chǎn)購(gòu)儲(chǔ)加銷(xiāo)”經(jīng)營(yíng)模式體系下的重要環(huán)節(jié)。因此，糧庫(kù)的安全直接關(guān)系著國(guó)家糧食的安全[1]。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和信息通信技術(shù)的發(fā)展，信息化、智能化、全球化已成為新時(shí)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(shù)在糧食倉(cāng)儲(chǔ)、管理等領(lǐng)域的應(yīng)用。2012年國(guó)家糧食局印發(fā)了《糧油倉(cāng)儲(chǔ)信息化建設(shè)指南（試行）》的通知，提出了建設(shè)糧庫(kù)智能化升級(jí)改造試點(diǎn)工程的要求[2]。2018年，國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局在《關(guān)于全面加快推進(jìn)糧庫(kù)智能化升級(jí)改造和省級(jí)平臺(tái)項(xiàng)目建設(shè)的通知》中，進(jìn)一步提出了全面加快糧庫(kù)智能化升級(jí)改造的要求[3]。糧庫(kù)作為傳統(tǒng)的糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)，進(jìn)行智能化改造和研究是糧食倉(cāng)儲(chǔ)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)于提高倉(cāng)儲(chǔ)質(zhì)量和安全具有重要的意義[4]。結(jié)合近年來(lái)智能化糧庫(kù)建設(shè)的發(fā)展情況，本文從倉(cāng)儲(chǔ)智能化、作業(yè)智能化、管理智能化等方面總結(jié)了當(dāng)前智能化糧庫(kù)發(fā)展的現(xiàn)狀和存在的一些問(wèn)題，為我國(guó)智能化糧庫(kù)的發(fā)展提供一些思路。

1 糧庫(kù)智能化體系基本架構(gòu)

智能化系統(tǒng)是指由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通信信息技術(shù)、智能控制技術(shù)、行業(yè)技術(shù)等匯集而成的針對(duì)某一個(gè)方面的集合。近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化系統(tǒng)的技術(shù)含量及復(fù)雜程度也越來(lái)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(gè)行業(yè)中，推動(dòng)著傳統(tǒng)行業(yè)包括糧食產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展升級(jí)。

對(duì)于我國(guó)智能化糧庫(kù)的建設(shè)而言，智能化的應(yīng)用主要體現(xiàn)在糧庫(kù)管理、作業(yè)以及技術(shù)應(yīng)用等各個(gè)方面，涵蓋了糧食的收購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流、質(zhì)量管理、監(jiān)測(cè)、預(yù)警等過(guò)程。通過(guò)借助信息網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)硬件及軟件、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、傳感器等各種技術(shù)、設(shè)施及設(shè)備，對(duì)糧庫(kù)進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)糧食品質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和決策，實(shí)現(xiàn)糧庫(kù)的管理智能化、可視化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、倉(cāng)儲(chǔ)安全現(xiàn)代化、物流信息化、決策分析智能化，實(shí)現(xiàn)糧食產(chǎn)后綠色、生態(tài)、安全儲(chǔ)藏，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)糧庫(kù)的智能化目標(biāo)。

我國(guó)國(guó)內(nèi)智能化糧庫(kù)的建設(shè)內(nèi)容主要包括業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、智能倉(cāng)儲(chǔ)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(dòng)化系統(tǒng)。其中，糧食倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的智能化是其核心部分，直接影響著糧食倉(cāng)儲(chǔ)質(zhì)量的安全，主要包括智能氣調(diào)系統(tǒng)、糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能通風(fēng)溫控系統(tǒng)等。糧庫(kù)信息化智能化已成為當(dāng)前行業(yè)的一種趨勢(shì)，是保障我國(guó)糧食安全的必然途徑?，F(xiàn)結(jié)合我國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)的現(xiàn)狀和發(fā)展需求，針對(duì)糧庫(kù)建設(shè)中的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等部分環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行論述。

2 糧庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)智能化

2.1 充氮?dú)庹{(diào)的智能化

氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧是一種在國(guó)內(nèi)外均被廣泛應(yīng)用的綠色儲(chǔ)糧技術(shù)，已成為我國(guó)綠色儲(chǔ)糧技術(shù)的首選[5]。氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)即富氮降氧儲(chǔ)糧技術(shù)，是通過(guò)調(diào)節(jié)糧食倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境中氮?dú)?、氧氣的氣體成分比例，使糧堆內(nèi)氮?dú)鉂舛冗_(dá)到95%～98%，并長(zhǎng)時(shí)間保持該濃度，從而抑制儲(chǔ)糧害蟲(chóng)和糧食微生物的生長(zhǎng)繁殖，延緩糧食陳化，保持糧食新鮮度。

目前的智能充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧系統(tǒng)主要包括制氮機(jī)組設(shè)備、氮?dú)夤芫W(wǎng)、氮?dú)猸h(huán)流裝置、氮?dú)鉂舛葯z測(cè)裝置和智能控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)檢測(cè)糧堆內(nèi)氮?dú)鉂舛群蜌怏w的壓力，根據(jù)殺蟲(chóng)、防蟲(chóng)、儲(chǔ)藏等作業(yè)需求，適時(shí)自動(dòng)遠(yuǎn)程操制糧倉(cāng)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)閥門(mén)組、設(shè)備開(kāi)關(guān)，對(duì)糧倉(cāng)內(nèi)氮?dú)膺M(jìn)行充氣、排氣、環(huán)流、補(bǔ)氣等作業(yè)，時(shí)刻保持糧倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛?，讓糧食綠色和環(huán)保，提高儲(chǔ)糧的安全性。

2.2 糧情監(jiān)測(cè)的智能化

糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為糧食倉(cāng)儲(chǔ)智能化中的重要組成部分，是智能化倉(cāng)儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)的前提，是保證智能氣調(diào)、智能通風(fēng)等系統(tǒng)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，對(duì)糧食品質(zhì)及安全起著重要的作用[6]。糧情監(jiān)測(cè)主要包括糧食溫濕度監(jiān)測(cè)以及蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析，從而全面掌控儲(chǔ)糧動(dòng)態(tài)，降低儲(chǔ)糧風(fēng)險(xiǎn)，減少損失，保證糧食的安全[7]。

糧食溫濕度監(jiān)測(cè)：利用倉(cāng)內(nèi)安裝的數(shù)字測(cè)溫、測(cè)濕電纜對(duì)糧堆各部位溫度和濕度、糧倉(cāng)內(nèi)空間溫度和濕度、糧倉(cāng)外環(huán)境溫度和濕度等基本參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cāng)內(nèi)糧食各部位的溫濕度，并對(duì)比分析溫濕度差值，如有異常則發(fā)出報(bào)警信號(hào)同時(shí)輸出控制信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)智能通風(fēng)調(diào)節(jié)糧倉(cāng)溫濕度。

蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)：糧食儲(chǔ)藏中儲(chǔ)糧害蟲(chóng)的發(fā)生分布規(guī)律與種群動(dòng)態(tài)是其科學(xué)防治的依據(jù)和基礎(chǔ)[8]。利用糧蟲(chóng)誘捕器捕捉倉(cāng)內(nèi)蟲(chóng)害，通過(guò)傳輸管道將其采集至儲(chǔ)蟲(chóng)瓶中，同時(shí)采用紅外光源技術(shù)對(duì)蟲(chóng)害數(shù)量統(tǒng)計(jì)識(shí)別，經(jīng)數(shù)據(jù)分析后，形成分析統(tǒng)計(jì)報(bào)表等形式，對(duì)蟲(chóng)害情況進(jìn)行綜合判斷，實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)蟲(chóng)害活動(dòng)和變化情況，并及時(shí)采取相應(yīng)的有效措施。

2.3 溫度控制的智能化

溫度對(duì)于糧食倉(cāng)儲(chǔ)至關(guān)重要，溫度過(guò)高，會(huì)加快糧食品質(zhì)的劣化，影響儲(chǔ)糧安全。目前國(guó)內(nèi)糧食倉(cāng)儲(chǔ)按照溫度控制要求可以分為常溫倉(cāng)和控溫倉(cāng)，其中控溫倉(cāng)又可以分為低溫倉(cāng)和準(zhǔn)低溫倉(cāng)。控溫倉(cāng)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(shè)置有制冷系統(tǒng)或配置有谷物冷卻機(jī)。常溫倉(cāng)則通過(guò)季節(jié)性通風(fēng)及倉(cāng)房的保溫措施控制糧食溫度。

目前，國(guó)內(nèi)普遍采用的為智能通風(fēng)技術(shù)，大致可分為智能化糧堆通風(fēng)降溫系統(tǒng)、智能化排積熱通風(fēng)系統(tǒng)、智能化緩速通風(fēng)系統(tǒng)、智能化內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)系統(tǒng)等。根據(jù)糧庫(kù)機(jī)械通風(fēng)管理，利用計(jì)算機(jī)糧情檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)糧堆內(nèi)外溫度、濕度等通風(fēng)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算比較，準(zhǔn)確判斷通風(fēng)條件，當(dāng)糧堆內(nèi)、外通風(fēng)參數(shù)符合通風(fēng)條件時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)打開(kāi)糧倉(cāng)的電動(dòng)窗戶(hù)，啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，捕捉最佳時(shí)機(jī)進(jìn)行儲(chǔ)糧通風(fēng)降溫，避免低效通風(fēng)、無(wú)效通風(fēng)和有害通風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)可以在后臺(tái)軟件上設(shè)置通風(fēng)設(shè)備的自動(dòng)通風(fēng)時(shí)間，在要求時(shí)間內(nèi)分機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)工作[9]，以此實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)過(guò)程的全自動(dòng)化控制，達(dá)到降溫通風(fēng)、保質(zhì)通風(fēng)的目的，有效改善糧食品質(zhì)，降低通風(fēng)能耗，節(jié)約儲(chǔ)糧。

3 糧庫(kù)作業(yè)智能化

糧庫(kù)作為糧食倉(cāng)儲(chǔ)的場(chǎng)所，其作業(yè)內(nèi)容主要包括出入庫(kù)作業(yè)和糧食進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)。智能出入庫(kù)系統(tǒng)是指利用一卡通采集信息，在庫(kù)內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)以流水作業(yè)方式實(shí)現(xiàn)信息共享，簡(jiǎn)化以往各個(gè)作業(yè)換機(jī)的繁瑣流程。智能出入庫(kù)系統(tǒng)集合了汽車(chē)出入庫(kù)管理、扦樣、檢化驗(yàn)、計(jì)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(jī)，使取樣點(diǎn)更均勻，代表性更準(zhǔn)確，無(wú)須人工操作，就可以將樣品自動(dòng)輸送至質(zhì)檢室，及時(shí)準(zhǔn)確分析糧食品質(zhì)。采用無(wú)人值守?cái)?shù)字式汽車(chē)衡，能夠?qū)崿F(xiàn)糧食計(jì)量管理的智能化、數(shù)字化。糧食進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)目前采用有移動(dòng)式輸送設(shè)備和固定式設(shè)備兩種方式，后者通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能化改造，信息化集成，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)的智能化。

4 庫(kù)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(kù)智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，是基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信號(hào)及相應(yīng)數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)查看監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況[11]，可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)備糧數(shù)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、倉(cāng)內(nèi)視頻監(jiān)控、倉(cāng)房出入口監(jiān)控、補(bǔ)倉(cāng)數(shù)量計(jì)算等功能，可對(duì)糧食庫(kù)存數(shù)量和進(jìn)出糧作業(yè)情況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)刷新真實(shí)庫(kù)存數(shù)量，在糧倉(cāng)有異動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)跟蹤測(cè)量計(jì)算，確保糧食儲(chǔ)備的數(shù)量真實(shí)可靠，減少清倉(cāng)查庫(kù)成本。庫(kù)內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)置在庫(kù)區(qū)各建筑物及主干道上，實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)全網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提供全方位安全保障措施，建立一套以預(yù)防為主、聯(lián)動(dòng)控制、響應(yīng)及時(shí)的安全防范體系。

4.2 倉(cāng)儲(chǔ)信息管理智能化

糧庫(kù)有糧食中轉(zhuǎn)、儲(chǔ)存、貿(mào)易和信息服務(wù)的等多種業(yè)務(wù)，涉及較多的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理及復(fù)雜的運(yùn)輸管理，倉(cāng)儲(chǔ)信息管理系統(tǒng)將眾多業(yè)務(wù)子系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并將現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)管理理念與糧食管理需求相融合，根據(jù)糧食管理目標(biāo)、職責(zé)、流程和層級(jí)，建設(shè)以?xún)?chǔ)備糧業(yè)務(wù)為核心，涵蓋糧食倉(cāng)儲(chǔ)、購(gòu)銷(xiāo)、質(zhì)量、應(yīng)急供應(yīng)、糧情監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)等綜合管理內(nèi)容的倉(cāng)儲(chǔ)信息管理系統(tǒng)。目前，倉(cāng)儲(chǔ)信息管理系統(tǒng)智能化不斷完善，逐步實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)化，全方位信息化管理使得糧庫(kù)的綜合管理水平不斷提升。

5 問(wèn)題與展望

智能化糧庫(kù)建設(shè)已成為當(dāng)前糧食倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)也是糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)實(shí)現(xiàn)智慧管理的有效方式。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，糧庫(kù)的智能化建設(shè)已經(jīng)逐見(jiàn)成效，與此同時(shí)也存在一些問(wèn)題和難題，還需要我們不斷地探索、研究和完善。

由于儲(chǔ)糧的特殊性，目前儲(chǔ)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(jìn)一步深化，從硬件、軟件技術(shù)上統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)信息上共享，做到整個(gè)糧庫(kù)橫向和縱向的一體化。以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用人工智能等相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)具有自我學(xué)習(xí)、分析、判斷、反應(yīng)、決策和控制的儲(chǔ)糧模型和智能決策平臺(tái)[12]。

在儲(chǔ)糧技術(shù)應(yīng)用方面，智能氣調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛缺３謺r(shí)間短、充氣不足等情況，對(duì)此需要在前期建設(shè)過(guò)程中嚴(yán)格施工，并進(jìn)行倉(cāng)房氣密性監(jiān)測(cè)，以保證倉(cāng)房及氮?dú)夤艿赖臍饷苄?。還應(yīng)加強(qiáng)溫度、濕度、蟲(chóng)害等不同糧情監(jiān)測(cè)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(fēng)系統(tǒng)還需要進(jìn)一步收集大量的數(shù)據(jù)，對(duì)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(kù)，完善通風(fēng)專(zhuān)家系統(tǒng)，加強(qiáng)通風(fēng)智能決策分析。糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在糧倉(cāng)內(nèi)水分、蟲(chóng)害、霉變等方面的糧情參數(shù)還需要完善提高，尤其是水分?jǐn)?shù)據(jù)參數(shù)的缺失，直接影響了智能通風(fēng)操作的可靠和準(zhǔn)確性[13]。應(yīng)開(kāi)發(fā)精度高的糧情檢測(cè)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(chǔ)糧生態(tài)因子，研究因子變化規(guī)律，建立并完善儲(chǔ)糧數(shù)據(jù)庫(kù)。

在糧庫(kù)作業(yè)方面，出入倉(cāng)的智能化尤其是平房倉(cāng)的出入倉(cāng)還有很多的工作要做。目前淺圓倉(cāng)、立筒倉(cāng)等主要采用固定式輸送設(shè)備完成進(jìn)出倉(cāng)作業(yè)，在現(xiàn)有自動(dòng)化的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)智能化。對(duì)于平房倉(cāng)作業(yè)方式主要以移動(dòng)式輸送設(shè)備完成糧食進(jìn)出倉(cāng)，進(jìn)行智能化改造的難度比較大[14-15]。改變傳統(tǒng)的移動(dòng)式作業(yè)方式，采用固定式輸送設(shè)備作業(yè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化平房倉(cāng)可以大幅度減少人工操作，是實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)的基礎(chǔ)。智能化作業(yè)的實(shí)現(xiàn)與作業(yè)設(shè)施設(shè)備的技術(shù)有很大關(guān)系，只有對(duì)糧庫(kù)作業(yè)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)研發(fā)改造，從設(shè)備類(lèi)型、作業(yè)方式等方面進(jìn)行集成化、模塊化、智能化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息化管理、定位、監(jiān)測(cè)、移動(dòng)、輸送、自動(dòng)操作等功能，才有可能實(shí)現(xiàn)目前平房倉(cāng)出入倉(cāng)作業(yè)的智能化。糧食質(zhì)檢設(shè)備可以在快速檢測(cè)設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合激光、紅外、人工智能等技術(shù)，提升質(zhì)檢設(shè)備的精準(zhǔn)性和高度智能化[16]。

智能化糧庫(kù)的建設(shè)是個(gè)長(zhǎng)期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，還需要進(jìn)行不斷的實(shí)踐、研究和完善，從而實(shí)現(xiàn)糧食倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保障國(guó)家糧食的倉(cāng)儲(chǔ)安全。

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