我国粮库智能化建设的现状及应用

冯攀屹

[摘要]随着互联网技术的不断发展，自动化、信息化、智能化技术已经逐渐深入各个行业。本文对近几年粮库建设中智能化的应用和发展进行了概述。结合当下粮库建设现状，从粮食仓储智能化、粮库作业智能化、库区管理智能化等方面介绍智能化粮库发展，提出当前智能化粮库建设中存在的问题。

[关键词]粮库;智能化;智能气调;智能通风

中图分类号：TS210 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202001

民以食为天，食以粮为本。粮食是人们生存的必需品，也是国家重要的战略物资。2019年10月，国务院新闻办公室发布了《中国的粮食安全》白皮书，介绍了我国粮食安全的成就，指出了粮食安全是国家安全的基础。粮库作为我国粮食储备、保管和流通的重要场所，是粮食“产购储加销”经营模式体系下的重要环节。因此，粮库的安全直接关系着国家粮食的安全[1]。近年来，随着计算机互联网和信息通信技术的发展，信息化、智能化、全球化已成为新时代的特征。在此背景下，粮食行业也在不断积极地探讨和尝试智能化技术在粮食仓储、管理等领域的应用。2012年国家粮食局印发了《粮油仓储信息化建设指南（试行）》的通知，提出了建设粮库智能化升级改造试点工程的要求[2]。2018年，国家粮食和物资储备局在《关于全面加快推进粮库智能化升级改造和省级平台项目建设的通知》中，进一步提出了全面加快粮库智能化升级改造的要求[3]。粮库作为传统的粮食仓储企业，进行智能化改造和研究是粮食仓储发展的必然趋势，对于提高仓储质量和安全具有重要的意义[4]。结合近年来智能化粮库建设的发展情况，本文从仓储智能化、作业智能化、管理智能化等方面总结了当前智能化粮库发展的现状和存在的一些问题，为我国智能化粮库的发展提供一些思路。

1 粮库智能化体系基本架构

智能化系统是指由计算机网络技术、现代通信信息技术、智能控制技术、行业技术等汇集而成的针对某一个方面的集合。近年来，随着互联网信息技术的不断发展，智能化系统的技术含量及复杂程度也越来越高。智能化系统的发展也不断壮大，智能化已经渗透到各个行业中，推动着传统行业包括粮食产业的不断发展升级。

对于我国智能化粮库的建设而言，智能化的应用主要体现在粮库管理、作业以及技术应用等各个方面，涵盖了粮食的收购、仓储、物流、质量管理、监测、预警等过程。通过借助信息网络、计算机硬件及软件、物联网、大数据、传感器等各种技术、设施及设备，对粮库进行监管，对粮食品质数据进行收集、分析和决策，实现粮库的管理智能化、可视化、作业标准化、高效化、仓储安全现代化、物流信息化、决策分析智能化，实现粮食产后绿色、生态、安全储藏，最终实现整个粮库的智能化目标。

我国国内智能化粮库的建设内容主要包括业务管理系统、智能仓储系统、智能作业系统、安防监控系统、信息管理系统、办公自动化系统。其中，粮食仓储技术的智能化是其核心部分，直接影响着粮食仓儲质量的安全，主要包括智能气调系统、粮情监测系统、智能通风温控系统等。粮库信息化智能化已成为当前行业的一种趋势，是保障我国粮食安全的必然途径。现结合我国粮食仓储的现状和发展需求，针对粮库建设中的仓储系统、作业系统、信息系统等部分环节的技术应用及发展进行论述。

2 粮库仓储智能化

2.1 充氮气调的智能化

氮气气调储粮是一种在国内外均被广泛应用的绿色储粮技术，已成为我国绿色储粮技术的首选[5]。氮气气调储粮技术即富氮降氧储粮技术，是通过调节粮食仓储环境中氮气、氧气的气体成分比例，使粮堆内氮气浓度达到95%～98%，并长时间保持该浓度，从而抑制储粮害虫和粮食微生物的生长繁殖，延缓粮食陈化，保持粮食新鲜度。

目前的智能充氮气调储粮系统主要包括制氮机组设备、氮气管网、氮气环流装置、氮气浓度检测装置和智能控制系统等。系统可实时检测粮堆内氮气浓度和气体的压力，根据杀虫、防虫、储藏等作业需求，适时自动远程操制粮仓现场的自动阀门组、设备开关，对粮仓内氮气进行充气、排气、环流、补气等作业，时刻保持粮仓内氮气浓度，让粮食绿色和环保，提高储粮的安全性。

2.2 粮情监测的智能化

粮情监测系统作为粮食仓储智能化中的重要组成部分，是智能化仓储实现的前提，是保证智能气调、智能通风等系统顺利进行的基础，对粮食品质及安全起着重要的作用[6]。粮情监测主要包括粮食温湿度监测以及虫害监测，并对相关数据进行收集、分析，从而全面掌控储粮动态，降低储粮风险，减少损失，保证粮食的安全[7]。

粮食温湿度监测：利用仓内安装的数字测温、测湿电缆对粮堆各部位温度和湿度、粮仓内空间温度和湿度、粮仓外环境温度和湿度等基本参数进行监测，以三维立体图、数据表格、温湿度曲线等直观的方式显示仓内粮食各部位的温湿度，并对比分析温湿度差值，如有异常则发出报警信号同时输出控制信号，进而通过智能通风调节粮仓温湿度。

虫害监测：粮食储藏中储粮害虫的发生分布规律与种群动态是其科学防治的依据和基础[8]。利用粮虫诱捕器捕捉仓内虫害，通过传输管道将其采集至储虫瓶中，同时采用红外光源技术对虫害数量统计识别，经数据分析后，形成分析统计报表等形式，对虫害情况进行综合判断，实时跟踪监测虫害活动和变化情况，并及时采取相应的有效措施。

2.3 温度控制的智能化

温度对于粮食仓储至关重要，温度过高，会加快粮食品质的劣化，影响储粮安全。目前国内粮食仓储按照温度控制要求可以分为常温仓和控温仓，其中控温仓又可以分为低温仓和准低温仓。控温仓的温度控制以降低粮温为主，要求温度控制在20℃以下，一般均设置有制冷系统或配置有谷物冷却机。常温仓则通过季节性通风及仓房的保温措施控制粮食温度。

目前，国内普遍采用的为智能通风技术，大致可分为智能化粮堆通风降温系统、智能化排积热通风系统、智能化缓速通风系统、智能化内环流均温通风系统等。根据粮库机械通风管理，利用计算机粮情检测系统检测粮堆内外温度、湿度等通风参数，通过计算比较，准确判断通风条件，当粮堆内、外通风参数符合通风条件时，系统将自动打开粮仓的电动窗户，启动通风机进行机械通风，捕捉最佳时机进行储粮通风降温，避免低效通风、无效通风和有害通风现象的发生，同时可以在后台软件上设置通风设备的自动通风时间，在要求时间内分机自动启动工作[9]，以此实现储粮机械通风过程的全自动化控制，达到降温通风、保质通风的目的，有效改善粮食品质，降低通风能耗，节约储粮。

3 粮库作业智能化

粮库作为粮食仓储的场所，其作业内容主要包括出入库作业和粮食进出仓作业。智能出入库系统是指利用一卡通采集信息，在库内各个环节以流水作业方式实现信息共享，简化以往各个作业换机的繁琐流程。智能出入库系统集合了汽车出入库管理、扦样、检化验、计量等功能，能够大幅度提升作业效率[10]。采用固定式扦样机，使取样点更均匀，代表性更准确，无须人工操作，就可以将样品自动输送至质检室，及时准确分析粮食品质。采用无人值守数字式汽车衡，能够实现粮食计量管理的智能化、数字化。粮食进出仓作业目前采用有移动式输送设备和固定式设备两种方式，后者通过对设备进行智能化改造，信息化集成，实现进出仓作业的智能化。

4 库区管理系统智能化

4.1 安防监控系统智能化

粮库智能安防监控系统，是基于网络的视频监控系统，利用网络传输视频信号及相应数据，监控中心可以实时查看监控现场情况[11]，可以实现储备粮数量实时监测、仓内视频监控、仓房出入口监控、补仓数量计算等功能，可对粮食库存数量和进出粮作业情况进行远程实时监控，及时刷新真实库存数量，在粮仓有异动时，系统自动启动测量机构跟踪测量计算，确保粮食储备的数量真实可靠，减少清仓查库成本。库内监控系统主要设置在库区各建筑物及主干道上，实现库区全网络覆盖，提供全方位安全保障措施，建立一套以预防为主、联动控制、响应及时的安全防范体系。

4.2 仓储信息管理智能化

粮库有粮食中转、储存、贸易和信息服务的等多种业务，涉及较多的生产现场管理及复杂的运输管理，仓储信息管理系统将众多业务子系统进行有机的结合，并将现代信息技术、先进管理理念与粮食管理需求相融合，根据粮食管理目标、职责、流程和层级，建设以储备粮业务为核心，涵盖粮食仓储、购销、质量、应急供应、粮情监测、统计、财务等综合管理内容的仓储信息管理系统。目前，仓储信息管理系统智能化不断完善，逐步实现了仓储信息网络化，全方位信息化管理使得粮库的综合管理水平不断提升。

5 问题与展望

智能化粮库建设已成为当前粮食仓储行业发展的趋势，同时也是粮食仓储企业实现智慧管理的有效方式。经过多年的发展，粮库的智能化建设已经逐见成效，与此同时也存在一些问题和难题，还需要我们不断地探索、研究和完善。

由于储粮的特殊性，目前储粮智能系统和管理系统及安防系统等智能系统的集成性不够，还有待进一步深化，从硬件、软件技术上统一，在数据信息上共享，做到整个粮库横向和纵向的一体化。以大数据为基础，利用人工智能等相关技术开发具有自我学习、分析、判断、反应、决策和控制的储粮模型和智能决策平台[12]。

在储粮技术应用方面，智能气调系统在实际应用中有时会出现仓内氮气浓度保持时间短、充气不足等情况，对此需要在前期建设过程中严格施工，并进行仓房气密性监测，以保证仓房及氮气管道的气密性。还应加强温度、湿度、虫害等不同粮情监测与智能充氮系统的结合，做到自主分析、自主决策。智能通风系统还需要进一步收集大量的数据，对于不同地域、不同品种、不同环境下的数据，要形成大的数据库，完善通风专家系统，加强通风智能决策分析。粮情监测系統在粮仓内水分、虫害、霉变等方面的粮情参数还需要完善提高，尤其是水分数据参数的缺失，直接影响了智能通风操作的可靠和准确性[13]。应开发精度高的粮情检测数据采集仪器，不断完善粮情信息参数，提高收集信息和处理分析数据的能力，锁定储粮生态因子，研究因子变化规律，建立并完善储粮数据库。

在粮库作业方面，出入仓的智能化尤其是平房仓的出入仓还有很多的工作要做。目前浅圆仓、立筒仓等主要采用固定式输送设备完成进出仓作业，在现有自动化的基础上可实现智能化。对于平房仓作业方式主要以移动式输送设备完成粮食进出仓，进行智能化改造的难度比较大[14-15]。改变传统的移动式作业方式，采用固定式输送设备作业，实现机械化平房仓可以大幅度减少人工操作，是实现智能化作业的基础。智能化作业的实现与作业设施设备的技术有很大关系，只有对粮库作业设备进行技术研发改造，从设备类型、作业方式等方面进行集成化、模块化、智能化设计，实现信息化管理、定位、监测、移动、输送、自动操作等功能，才有可能实现目前平房仓出入仓作业的智能化。粮食质检设备可以在快速检测设备的基础上，结合激光、红外、人工智能等技术，提升质检设备的精准性和高度智能化[16]。

智能化粮库的建设是个长期的、复杂的系统工程，还需要进行不断的实践、研究和完善，从而实现粮食仓储行业的可持续发展，保障国家粮食的仓储安全。

参考文献

[1] 曹川，孙勤，蔡旭冉.“智慧粮库”——我国粮食储备信息化的新趋势[J].山东农业工程学院学报，2018，35（9）：21-23.

[2] 李滨，王芳芳，甄彤.基于文献计量学方法的我国智能粮库研究的现状及趋势[J].河南工业大学学报（社会科学版），2019， 15（3）：7-14.

[3] 国家粮食和物资储备局：加快推进粮库智能化升级改造[J].粮食与饲料工业，2018（5）：60.

[4] 祁应梅.粮库信息化管控系统的设计与应用[D].杭州：浙江大学，2017.

[5] 陈赛赛，王力，胡育铭，等.智能化粮库建设与应用现状[J].粮油食品科技，2016，24（2）：97-101.

[6] 张家德，王福彬，张强，等.浅析智能化粮库的建设与应用现状[J].食品安全导刊，2017（10）：61-62.

[7] 杨恩泽.智慧粮库控制系统的设计与实现[D].杭州：浙江大学， 2018.

[8] 王华东.粮库智能化建设及应用现状[J].现代食品，2019（2）： 180-183.

[9] 罗山，张红建，王乃，等.智慧粮库综合管理系统的设计和研究[J].现代食品，2019（5）：108-111.

[10] 张扬.中储粮智慧粮库出入库系统的设计与实现[D].济南：山东大学，2018.

[11] 叶维林，叶威，李钰志.粮库智能化管理系统的开发与应用[J].中国粮食经济，2019（5）：71-74.

[12] 黄怿.“大数据深度挖掘”在粮库智能化建设中的应用[J].智能建筑，2018，210（2）：55-57.

[13] 何志军，王清华.信息智能化在粮仓中的应用及思考[J].粮油仓储科技通讯，2018（3）：1-2.

[14] 许高峰.我国粮食储藏技术现状、问题及对策研究[J].粮食储藏，2015，44（4）：1-5.

[15] 王殿轩.关于粮库智能化建设中仓储技术智能化的几点思考[J].粮食储藏，2016，44（6）：50-54.

[16] 刘伟.粮库智能化系统的现状与前景展望研究[J].食品安全导刊，2017（12）：41-42.