我國糧庫智能化建設(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)。本文對近幾年糧庫建設(shè)中智能化的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行了概述。結(jié)合當(dāng)下糧庫建設(shè)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(dāng)前智能化糧庫建設(shè)中存在的問題。

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

中圖分類號：TS210 文獻(xiàn)標(biāo)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(wù)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(chǔ)。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(guān)系著國家糧食的安全[1]。近年來，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)在糧食倉儲、管理等領(lǐng)域的應(yīng)用。2012年國家糧食局印發(fā)了《糧油倉儲信息化建設(shè)指南（試行）》的通知，提出了建設(shè)糧庫智能化升級改造試點(diǎn)工程的要求[2]。2018年，國家糧食和物資儲備局在《關(guān)于全面加快推進(jìn)糧庫智能化升級改造和省級平臺項(xiàng)目建設(shè)的通知》中，進(jìn)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(jìn)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(shè)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(dāng)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(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)等匯集而成的針對某一個(gè)方面的集合。近年來，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。

對于我國智能化糧庫的建設(shè)而言，智能化的應(yīng)用主要體現(xiàn)在糧庫管理、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、倉儲、物流、質(zhì)量管理、監(jiān)測、預(yù)警等過程。通過借助信息網(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，對糧庫進(jìn)行監(jiān)管，對糧食品質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析和決策，實(shí)現(xiàn)糧庫的管理智能化、可視化、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)糧食產(chǎn)后綠色、生態(tài)、安全儲藏，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)糧庫的智能化目標(biāo)。

我國國內(nèi)智能化糧庫的建設(shè)內(nèi)容主要包括業(yè)務(wù)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(dòng)化系統(tǒng)。其中，糧食倉儲技術(shù)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(fēng)溫控系統(tǒng)等。糧庫信息化智能化已成為當(dāng)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(shè)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(shù)應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行論述。

2 糧庫倉儲智能化

2.1 充氮?dú)庹{(diào)的智能化

氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧是一種在國內(nèi)外均被廣泛應(yīng)用的綠色儲糧技術(shù)，已成為我國綠色儲糧技術(shù)的首選[5]。氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧技術(shù)即富氮降氧儲糧技術(shù)，是通過調(diào)節(jié)糧食倉儲環(huán)境中氮?dú)狻⒀鯕獾臍怏w成分比例，使糧堆內(nèi)氮?dú)鉂舛冗_(dá)到95%～98%，并長時(shí)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?dú)庹{(diào)儲糧系統(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測裝置和智能控制系統(tǒng)等。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)檢測糧堆內(nèi)氮?dú)鉂舛群蜌怏w的壓力，根據(jù)殺蟲、防蟲、儲藏等作業(yè)需求，適時(shí)自動(dòng)遠(yuǎn)程操制糧倉現(xiàn)場的自動(dòng)閥門組、設(shè)備開關(guān)，對糧倉內(nèi)氮?dú)膺M(jìn)行充氣、排氣、環(huán)流、補(bǔ)氣等作業(yè)，時(shí)刻保持糧倉內(nèi)氮?dú)鉂舛龋尲Z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(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(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析，從而全面掌控儲糧動(dòng)態(tài)，降低儲糧風(fēng)險(xiǎn)，減少損失，保證糧食的安全[7]。

糧食溫濕度監(jiān)測：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(jìn)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(bào)警信號同時(shí)輸出控制信號，進(jìn)而通過智能通風(fēng)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(dòng)態(tài)是其科學(xué)防治的依據(jù)和基礎(chǔ)[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(shí)采用紅外光源技術(shù)對蟲害數(shù)量統(tǒng)計(jì)識別，經(jīng)數(shù)據(jù)分析后，形成分析統(tǒng)計(jì)報(bào)表等形式，對蟲害情況進(jìn)行綜合判斷，實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測蟲害活動(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

溫度對于糧食倉儲至關(guān)重要，溫度過高，會(huì)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(zhǔn)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(shè)置有制冷系統(tǒng)或配置有谷物冷卻機(jī)。常溫倉則通過季節(jié)性通風(fēng)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(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)糧庫機(jī)械通風(fēng)管理，利用計(jì)算機(jī)糧情檢測系統(tǒng)檢測糧堆內(nèi)外溫度、濕度等通風(fēng)參數(shù)，通過計(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)打開糧倉的電動(dòng)窗戶，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)行儲糧通風(fēng)降溫，避免低效通風(fēng)、無效通風(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)儲糧機(jī)械通風(fēng)過程的全自動(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(jìn)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(gè)環(huán)節(jié)以流水作業(yè)方式實(shí)現(xiàn)信息共享，簡化以往各個(gè)作業(yè)換機(jī)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(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)。采用無人值守?cái)?shù)字式汽車衡，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，后者通過對設(shè)備進(jìn)行智能化改造，信息化集成，實(shí)現(xiàn)進(jìn)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(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信號及相應(yīng)數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)查看監(jiān)控現(xiàn)場情況[11]，可以實(shí)現(xiàn)儲備糧數(shù)量實(shí)時(shí)監(jiān)測、倉內(nèi)視頻監(jiān)控、倉房出入口監(jiān)控、補(bǔ)倉數(shù)量計(jì)算等功能，可對糧食庫存數(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)庫存數(shù)量，在糧倉有異動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)測量機(jī)構(gòu)跟蹤測量計(jì)算，確保糧食儲備的數(shù)量真實(shí)可靠，減少清倉查庫成本。庫內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)置在庫區(qū)各建筑物及主干道上，實(shí)現(xiàn)庫區(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(wù)的等多種業(yè)務(wù)，涉及較多的生產(chǎn)現(xiàn)場管理及復(fù)雜的運(yùn)輸管理，倉儲信息管理系統(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，建設(shè)以儲備糧業(yè)務(wù)為核心，涵蓋糧食倉儲、購銷、質(zhì)量、應(yīng)急供應(yīng)、糧情監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)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(shí)現(xiàn)了倉儲信息網(wǎng)絡(luò)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(shè)已成為當(dāng)前糧食倉儲行業(yè)發(fā)展的趨勢，同時(shí)也是糧食倉儲企業(yè)實(shí)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(shè)已經(jīng)逐見成效，與此同時(shí)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(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)開發(fā)具有自我學(xué)習(xí)、分析、判斷、反應(yīng)、決策和控制的儲糧模型和智能決策平臺[12]。

在儲糧技術(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)倉內(nèi)氮?dú)鉂舛缺３謺r(shí)間短、充氣不足等情況，對此需要在前期建設(shè)過程中嚴(yán)格施工，并進(jìn)行倉房氣密性監(jiān)測，以保證倉房及氮?dú)夤艿赖臍饷苄浴＿€應(yīng)加強(qiáng)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(fēng)系統(tǒng)還需要進(jìn)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(fēng)專家系統(tǒng)，加強(qiáng)通風(fēng)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?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(shè)備完成進(jìn)出倉作業(yè)，在現(xiàn)有自動(dòng)化的基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)智能化。對于平房倉作業(yè)方式主要以移動(dòng)式輸送設(shè)備完成糧食進(jìn)出倉，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，只有對糧庫作業(yè)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)研發(fā)改造，從設(shè)備類型、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、移動(dòng)、輸送、自動(dòng)操作等功能，才有可能實(shí)現(xiàn)目前平房倉出入倉作業(yè)的智能化。糧食質(zhì)檢設(shè)備可以在快速檢測設(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]。

智能化糧庫的建設(shè)是個(gè)長期的、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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