试论信息技术与智能化粮库建设

◎石永峰 代红霞

试论信息技术与智能化粮库建设

◎石永峰 代红霞

智能化粮库建设是信息技术在粮食仓储企业中的实际应用。保障国家粮食安全需要依赖信息网络和自动化管理等现代技术。智能粮情监控、智能机械通风、智能气调储粮、智能安防监控、智能出入库等仓储信息化系统是智能粮库建设的主要内容，智能化粮库建设就是部分或综合运用电子计算机、宽带互联网、智能传感器、自动控制、射频识别、音视频图像、网络测控、通讯传输、数据分析等现代信息技术元素，对粮食存储作业过程进行实时、多角度、全方位和全天候分析监控，从而尽可能保障国家粮食存储安全，提高效率，节约减损。

粮食安全 信息技术 智能粮库

粮食安全是国家安全、社会稳定、人民幸福的基础。十八大以来国家实施的 “粮食收储供应安全保障工程”的主要内容为 “建设粮油仓储设施，打通粮食物流通道，完善应急供应体系，保障粮油质量安全，强化粮情监测预警，促进粮食节约减损”。

粮库智能化建设是粮安工程建设的重要组成部分，是现代信息网络技术在粮食行业的实际应用，也是保障国家粮食安全的重要举措。随着计算机技术、通信网络技术、智能传感器技术以及绿色安全储粮技术的发展，粮库智能化建设条件日趋成熟，得到政府支持和粮食仓储企业的普遍关注，并以进入建设实施阶段。

一、粮食仓库智能化

（一）粮库智能化的核心内涵

粮库智能化、数字粮库、粮库信息化或者智慧粮库等概念表述和叫法多样，其实质内涵就是传感器+计算机+通讯网络在粮食仓储业务中的具体应用。

（二）传统粮库的现状

由于粮食行业是涉农产业，传统粮库又大多建设在城郊乡村等较偏远地域，基础设施和交通、信息、文化等现代元素不发达，并受仓储设施陈旧简陋、作业技术落后、从业人员文化专业素质参差不齐、信息技术专业人才匮乏、国家投入较少等因素制约，粮食企业近30年来发展速度较缓慢，各地粮食行业发展也不平衡。

传统粮库作业目前还有许多工序采用肩扛手提等人工晾晒码垛等方式完成，工作人员劳动强度大、作业环境差、管理也较粗放，实施作业的机械化、现代化、信息化程度较低。近年来随着国家对粮食行业的政策扶持和资金投入的增加，促进了粮食企业的健康发展，粮食仓储企业的机械化自动化作业水平也逐步有了提高，现代化、机械化、自动化和信息化水平也得到了一定程度的改善。

（三）粮库智能化的信息元素及其应用

粮库智能化应用的关键是部分或综合运用电子计算机、宽带互联网、智能传感器、自动控制、射频识别、音视频图像、网络测控、通讯传输、数据分析等现代信息技术元素，对粮食仓储企业的粮食入库、存储、出库作业和企业的人、财、物等安全高效运行管理过程进行全方位、多角度的全面在线监测管控和自动化运营，做到随时分析掌控存储粮食的环境变化和粮食自身品质参数变化趋势，加强对仓储企业的监管，从而实现粮食仓储的信息化、智能化和精准化管理，降低劳动强度、预防违章作业、降低安全生产事故、保障作业安全，满足国家粮食应急保供及促进粮食产后节约减损等宏观调控需求。

二、粮库智能化建设的主要内容

我国幅员辽阔，地域环境多样，储粮条件从东西南北随季节和地区呈现多样性差别，与储粮密切相关的气候、温度、湿度等条件各不相同。因此，南北方各地的粮库智能化建设也不可能套用一个模式，需要因地制宜，根据粮库所在地的地域、气候、环境和原有仓储设施的实际情况，有针对性地选择符合本企业实际情况的智能化建设与改造内容，把好钢用在刀刃上。

目前，粮库安全防范监控、仓储粮情实时监测、粮库智能通风实施、智能气调储粮、智能环流熏蒸、粮食智能冷却技术、粮食智能烘干技术、粮食智能出入库管理、仓储信息化管理等系统基本包含了粮库智能化建设的主要内容。

（一）粮情监控系统

粮情监控系统是粮食仓储企业智能化建设的核心内容，因为直接关乎储存粮食的品质变化和质量安全，也是目前全国各地绝大多数仓储企业的必建项目。粮情监控系统利用布局于粮库粮垛（堆）中的温度、湿度和特种气体传感器探头，可实时监控采集与储粮安全密切相关的粮情数据参数，通过计算机网络分析处理，形成直观的分析数据、图表和图像后，反馈给相关责任管理人员，使其能随时掌控存储粮食的粮情和动态变化趋势，对粮食存储中的温度、湿度、相关气体和虫害霉变等因素进行监控和风险预警防控，使工作人员及时反应和处理，从而将粮食存储安全风险因素降到最低程度。

粮情监控技术代替了传统人工巡查时眼观、手摸、牙咬和手工扦样检验等被动式粗放型仓储管理模式，能够做到对粮食储藏过程中粮情变化情况了然于心，大大提高了仓储工作效率和精准度，最大限度地降低和消除不安全储粮因素，从而达到节约减损，安全储粮。粮情监控技术也是智能通风、智能气调、智能熏蒸等系统运行的先决条件。

（二）智能机械通风

粮食存储过程中，因受环境变化、粮食自身生命活动和粮食机械损伤等内外因素影响，使粮食的水分、温度、损伤粒及杂质、虫害等因素处于动态变化过程。这些因素的不利变化会对粮食存储质量安全构成威胁，使粮食的食用品质发生退化和劣变。其中对安全储粮危害最大的关键因素是存粮温度和水分 （湿度），高温高湿易导致粮食快速发热、结块、生虫和霉变，使食用品质劣变或失去食用价值，而机械通风则是利用风机强制降低粮食水分和温度的主动干预手段。在高温高湿环境的南方地区，机械通风在安全储粮时就显得更为重要。

1．传统机械通风。是根据粮食品种、等级、水分、温度等参数，并结合自然环境中大气的环境温、湿度和气候条件，参照各粮食品种对应的平衡湿度曲线图和不同温湿度下的平衡水分等图表，来判断粮食是否需要通风处理。其中 《储粮机械通风技术规程》为不同情况下的储粮通风提供了操作标准规范。由于判断过程需要大量测试取值对比计算，测试分析过程繁琐复杂，粮堆温度与大气温湿度又处在一个动态变化过程，实际操作过程主观人为因素多、效率低、易误判、通风控制效果并不理想。

2．智能机械通风。是利用传感器探头实时采集粮情数据，利用计算机软件和网络分析，计算、对比和判断结果，依据储粮技术规范要求和智能通风决策系统，能得到精准控制通风窗口和通风设施开关、风量大小、时间长短的命令参数，从而实施计算机控制自动化作业，使机械通风实现智能化管理，极大地提高作业生产效率和通风降温除湿效果。

（三）智能气调储粮

1．作用原理。通过向存储粮食中充入氮气等气体，改变原始粮食存储环境的气体组成及浓度，形成低氧高氮的储粮环境，抑制粮食自身呼吸和氧化退化，使储粮害虫因缺氧窒息死亡，达到杀灭害虫目的，抑制粮食中的霉菌繁殖、降低粮食呼吸作用。解决储粮害虫的传统方法主要依靠化学毒药 （磷化氢）杀灭害虫，但由此而产生的粮食和环境污染问题也令人困扰。另外，常规储粮过程中粮食的自然色泽和品质衰变速度较快等问题也不容忽视，而充氮气调可以实现粮食绿色、环保、安全储存。

2．气体的选择。在目前的气调储粮技术中，气体介质主要有氮气和二氧化碳气体。相比较而言，因氮是空气的组成成分，且无色无味、化学性质也比较稳定，原料制备成本低，设备及作业过程简单，所以充氮应用更为广泛。智能充氮气调以物联网为基础，对充氮气调储粮基础数据实时在线监控、分析、传输，实现气调设备与作业的自动化。

3．主要设备。智能充氮气调储粮系统主要包括制氮设备、供气管道等氮气供应系统，氮气浓度检测与控制等自动控制系统。气调自控系统可以对氮气气调储粮基础数据进行实时在线监测分析，对充气、排气、环流、补气等作业过程进行计算机远程操作控制，实现气调杀虫、抑霉、保鲜等不同气调储粮工艺的自动监控，并完成作业进程及运行参数信息的传输与控制。

三、粮库安防监控系统

粮库安全防范监控系统是粮库安全管理的基础。由于传统粮库大多地处偏僻，铁路专线、罩棚、仓储作业区、生产加工区、动物养殖区、办公区、生活区等各功能作业区相对分散，面积大，人员、机械、运输机动车辆等进出频繁、流动性大、防火防盗防事故责任重大。要做到全天候、无死角、无遗漏、全方位地实时监控，传统粮库人工巡防难度很大，不容易实施。因此，合理运用现代信息视频监控技术，可以实现对库区内关键区域及点位24小时全天候、无死角监控，及时发现事故隐患并在造成损失前及时处理，做到防患于未然；如事件已经发生，则可以通过IP-SAN秒级视频回放重现事件发生时现场实况，分析事件当事嫌疑人，进行有效布防，以尽可能减少损失。

粮库安防联网监控使粮库真正成为 “安全防范无漏洞、安全管理现代化、安全信息数字化”的综合、立体、高效的安全防范系统。

（一）远程管理

采用数字视频技术，将前端采集的视频信息通过网络传输监控，以使具有权限的管理者在联网的任意地点，可以查看企业内任意分支机构的实时视频信息，对企业运行情况了然于心。

（二）报警系统联动

通过数字化的IP监控系统，能够实现与其他安防设备联动，如视频监控与报警系统联动，前端探头探测到异常或警情时，灯光系统自动开启，警铃启动，解码器会自动在监控屏幕墙上切换为报警现场的图像，提高事件处置的效率。

（三）总体功能架构

粮库监控系统是综合应用计算机通讯网络和图像处理技术，将监测、遥控、防盗、消防和报警等联网系统有机结合起来，形成立体化、全天候的集中监视、遥控和图像传输，配合整体环境监测和联网报警功能，有效预防事故，确保粮库安全运行，提高企业管理水平。

监控系统一般由视频图像监控子系统、环境监控子系统、防盗子系统、报警子系统、监控指挥总控中心等五个模块组成。

四、智能出入库管理系统

随着信息技术的发展，大多数仓储企业的数据信息已能采用计算机网络进行传输、分析和管理，粮食智能出入库系统通过RFID（射频识别）技术与其他传感器、互联网等技术结合，对粮食出入库管理等环节的数据信息进行自动化采集与传输，保证了数据传输的速度和准确性，提高作业效率。主要包括智能出入库门禁系统、自动扦样系统、检化验系统、自动计量系统、控制终端、收发货管理系统，一站式服务平台和智能出入库系统管理中心这些功能，该系统将计算机、RFID物联网技术、通讯技术及分析检测技术结合在一起，实现了粮食出入库的网络化，智能化和自动化管理，减少了人工参与，提高了工作效率与作业精准度。

另外，智能出入库系统还可引入车牌识别、地感线圈感应、双向智能通闸控制等技术，配合远距离RFID识别器共同完成信息采集以及车辆出入库管理，该系统保证了信息的客观、公正、真实、一致和共享性，从而实现出入库管理的快捷、精准，使出入库作业流程透明运行，可实施监督和指导。

五、应因地制宜、实事求是述智能库

智能化粮库的建设内容很多，几乎每项粮库业务都可以引入智能化元素，在此不再逐一列举。本文所述基本涵盖了粮库作业的重点内容。当然，智能化粮库建设是一项系统工程，是信息技术在粮食行业的具体应用。全国各地粮库在地理地域、自然环境、存储设施、建筑形式、存粮种类、信息技术应用和管理水平等诸方面差异很大，作者认为，智能化粮库建设是一项锦上添花的建设工程，建设的目的在于仓储应用，在于推动企业现代化管理水平的提高，从而保障国家粮食安全。

信息化项目本身是资金和人才密集型项目，需要的建设和运维资金多，硬件 （设备）、软件（系统）、网络资源 （宽带）、网络安全和运营维护等投资大，且建成后还要有相关专业技术人才提供持续智力支撑。

我国南北方粮食行业发展水平差别很大，尤其中西部地区的粮食仓储企业信息化专业技术人才和建设运维资金缺乏。国家和地方政府虽然有项目启动资金支持，但一般需要企业自筹项目配套资金和建成后持续的运维资金作保障。根据已建成的信息化项目的运行情况来看，有些粮库信息系统后期运维存在困难，受制于资金和人才短缺，企业自身持续支撑投资运维和功能升级费用的能力不强，可能导致建成的项目闲置，不能发挥正常作用。因此，粮食仓储企业需要根据国家粮食行业和地方政府信息化发展规划和标准进行布局设计，长远谋划信息化发展方向。根据实际需要，因地制宜、因企施策，有选择有重点地分部推进实施信息化建设项目，切忌盲目地千篇一律，不切实际互相攀比，贪多求全，一哄而上搞高大上、面面俱到的信息化建设，结果建成的项目却没有发挥应有的作用就因故闲置。只有实事求是，找准着力点搞智能化粮库，才能防止前期国家和企业投入了大量资金建成的智能化项目，后期因为企业信息专业技术人才不足、系统运营维护资金缺乏和企业管理水平落后等因素，使信息化项目在通过验收后被束之高阁，弃之不用，造成国家和企业资金的巨大浪费。

（作者单位：兰州国家粮食交易中心）