玉米水分檢測三種新方法概述

張帥

摘 要：目前糧油檢驗機構檢測玉米水分的方法主要是烘干法，但是該方法耗費時間較長，效率不高。在研究人員的努力下，玉米水分檢測方法有了新的進展，本文概述了電容法、容重法和MATLAB計算機圖像處理法3種玉米水分檢測新方法。

關鍵詞：玉米水分檢測;電容法;容重法;MATLAB計算機圖像處理法

玉米是國家儲備糧食的主要品種之一，玉米水分是玉米貯藏的關鍵指標，也是一個重要檢測項目。在此前的國家臨儲糧檢驗檢測工作中，吉林省通榆縣糧油監測站以及省內多數糧油監測站均采用傳統的烘干法進行玉米水分含量檢測。烘干法的優點是，實驗流程相對成熟，操作方法相對容易，數據處理和分析相對簡單，對于從事糧油檢驗人員的專業能力要求不高。但烘干法檢測水分耗費的時間較長，尤其是檢測標準從GB/T 5497-1985 替換成GB 5009.3-2016之后，烘干時間延長，單位時間內有限設備可完成的檢測量變少，降低了檢驗檢測效率。所以，有必要了解和掌握一些新的檢驗檢測方法，為日后的糧油檢驗工作打好基礎。

玉米水分的檢測方法有兩大方向，其一是直接法，即烘干法，其二是間接法，利用玉米的理化特性，及數據模型間接計算水分含量。本文主要對電容法、容重法以及MATLAB計算機圖像處理法3種新方法進行概述。

1 電容法

電容法檢測玉米水分的關鍵數據是介電常數。當玉米中的水分含量變化時，其介電常數也會隨之變化，存在一定的函數關系。實驗中通過對介電常數的監測和分析，計算出玉米的水分含量。電容法因易操作、易維護、易上手等諸多優勢得到行業的廣泛認可，但是樣品前處理、實驗條件的穩定性以及數據處理的復雜性也困擾著科研人員。研究者們嘗試通過優化檢驗檢測設備解決上述問題，國內外出現了很多利用電容法檢測水分的實驗設備。

2011年羅承銘等人[1]在介電特性的基礎上，又增加物理特性和環境溫濕度特性，通過試驗分析3種特性對于玉米等谷物水分檢測的影響。串口通信技術在此試驗中表現亮眼，機械設計理論被應用到玉米等谷物的水分測量實踐當中。研究表明，介電特性、容積密度和環境溫度在電容法測水分中是3個非常重要的影響因素。電容法水分檢測系統的科學性和準確性進一步提升。

2013年甘龍輝等人[2]將高頻電磁波應用到玉米等谷物的水分檢測中。之前的電容法主要基于濕度傳感器和高壓脈沖技術，與它們相比，高頻電磁波的超強穿透力既可以檢測玉米表皮與內部的含水率，又可以降低對樣品的損耗，減小因損耗而導致的誤差，提高各項檢測數據的準確性。研究表明，檢測結果的準確性隨著谷物樣品含水率的升高而降低，水分含量20%是一個分水嶺。臨儲玉米入庫的水分含量一般在14%，所以高頻電磁波檢測法很適合對臨儲玉米的檢驗檢測。

2 容重法

容重法與傳統方法都需要對玉米樣品進行干燥。不同的是容重法是通過建立水分含量和容重的數學模型間接計算得出水分含量數據。容重法可以實現在線檢測，同時完成玉米容重和水分兩個指標的檢測，大大提高了工作效率。目前，很多檢驗檢測機構已經開始使用相關的檢測設備。

2014年李洪莉等人[3]對基于容重的玉米水分在線檢測裝置進行了研究和改進，對玉米干燥過程中玉米容重、水分、熱風風速與熱風溫度進行分析，建立數學模型，實現了對容重和水分的實時檢測。改進后的儀器易操作而且穩定性高，可連續檢測。

2017年王桂英等人[4]將自制的玉米含水量檢測試驗裝置安裝在糧食烘干機上，進行了大量性能試驗并進行了多次建模分析，結果表明，此方法可行。

3 MATLAB計算機圖像處理法

MATLAB是當今世界上一款先進的數學軟件，被廣泛用于實驗數據處理過程。圖像處理是MATLAB的一大優勢，既能做到高度的可視化，又能滿足不同領域的數學建模要求。

2014年宋佳等人[5]將MATLAB用于谷物干燥過程中，進行了試驗數據的數值模擬及數字化設計，使用MATLAB進行了偏微分方程計算，以及曲線和立體圖像的繪制。模擬水分數據對谷物干燥系統有了很大改善。

2016年黃南等人用MATLAB對玉米水分檢測結果進行分析，通過對玉米數字圖像特征值的研究，建立了基于MATLAB GUI的糧食快速檢測系統。該系統預測水分含量的準確率在95%以上，由此可見，機器視覺技術與計算機圖像處理技術將成為今后檢驗檢測技術研究領域非常重要的一部分。

4 結語

對于玉米水分的檢測，希望可以做到快速、實時、準確和穩定。市場上已經出現了幾款水分快檢設備，確實做到了快速，但是準確性和穩定性還有待提高。技術的發展日新月異，相信以后會有越來越多的先進技術得到廣泛應用，玉米水分的檢測也會越來越高效、準確。

參考文獻

[1]羅承銘.基于電容法的谷物水分檢測系統研究與設計[D].咸陽：西北農林科技大學 2011.

[2]甘龍輝.基于高頻電磁波的谷物水分測量研究[D].大慶：黑龍江八一農墾大學 2013.

[3]李洪莉.基于容重的玉米水分在線檢測裝置的研制[D].長春：吉林大學，2014.

[4]王桂英，吳文福，徐巖.容重法在線檢測玉米含水量的研究[J].中國糧油學報，2017（11）：152-158.

[5]宋佳.基于MATLAB的谷物干燥過程數值模擬及數字化[D].長春：吉林大學，2014.