糧情環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的意義

隨著全球人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，糧食安全問題日益凸顯。糧食是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，保障糧食安全是各國政府和人民共同關(guān)注的焦點(diǎn)。為了確保糧食安全，各國紛紛投入大量資金和技術(shù)，研發(fā)和應(yīng)用各種糧情環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

糧情環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是一種集數(shù)據(jù)采集、處理、分析和傳輸于一體的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)。其核心原理是通過安裝在農(nóng)田中的各類傳感器，實(shí)時(shí)采集農(nóng)田土壤、氣象、作物生長等環(huán)境參數(shù)，然后通過無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和處理后，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理提供決策支持。

一、糧情環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研制的意義所在

1、保障國家糧食安全

糧食作為人們必需的食物，其質(zhì)量和供應(yīng)情況直接關(guān)系到國家人民的健康和生命安全。因此，建設(shè)糧情環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是保障國家糧食安全的一項(xiàng)重要手段。

2、提升糧食生產(chǎn)效率

糧情環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測糧食生產(chǎn)的環(huán)境變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲害、干旱、水浸等問題，可以針對性地采取措施，提升糧食生產(chǎn)效率。

3、增強(qiáng)食品安全監(jiān)管能力

通過糧情環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，我國可以實(shí)現(xiàn)對于糧食生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并且可以對食品安全進(jìn)行有效監(jiān)管。

一、糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)介紹
（1）糧食倉儲概述
我國現(xiàn)有14億人口，糧食儲藏好壞是關(guān)系到人民健康、市場供給、國家穩(wěn)定的大事。隨著人口增長迅速、耕地逐年減少、人類對社會(huì)物質(zhì)生活的需求愈來愈高。糧食的利用與保護(hù)得到社會(huì)的更加重視，人類必須杜絕糧食浪費(fèi)與霉?fàn)€現(xiàn)象發(fā)生，珍惜糧食。
我國是世界上最大糧食生產(chǎn)和消費(fèi)國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運(yùn)輸?shù)冗^程中的損失高達(dá)15％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過糧農(nóng)組織規(guī)定的5％，在這些損失中因未達(dá)到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食又占到5％。
糧食在儲藏期間，如果水分超標(biāo)，糧堆內(nèi)部的水分就表現(xiàn)出向表面及糧粒間隙中的空氣緩慢游離的趨勢，因糧食水分從不流動(dòng)的空氣中逸出比較困難，它在糧粒間聚集，當(dāng)濕度達(dá)到飽和點(diǎn)時(shí)即開始凝結(jié)，隨之產(chǎn)生發(fā)酵和局部溫度升高現(xiàn)象，這又促使糧粒釋放出水分和加速相應(yīng)的發(fā)酵過程。當(dāng)環(huán)境溫度升高，糧食中帶有的粉塵、雜質(zhì)、特別是有機(jī)物雜質(zhì)加速了上述過程，嚴(yán)重威脅到安全儲糧，導(dǎo)致糧食腐爛。
因此糧倉糧庫環(huán)境應(yīng)保持通風(fēng)、干燥，內(nèi)外整潔有序。糧庫中應(yīng)采取防鼠、防蠅、防蟲、防盜等設(shè)施，杜絕有害蟲類的滋生。

（2）應(yīng)用背景
建國以來，經(jīng)過六十多年的發(fā)展，我國糧食倉儲技術(shù)得到了長足發(fā)展，在某些領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到一定水平，但就整體而言，我國糧食倉儲技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，仍與一定的差距。目前，大部分糧倉庫仍為人工監(jiān)控管理，如降倉溫通風(fēng)是倉房日常管理中，尤其是低溫儲糧管理中的一項(xiàng)操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機(jī)：由于糧食呼吸，儲糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動(dòng)糧面，通風(fēng)降溫散濕，因此國家需要投入大量人力。糧情，糧倉溫度靠人工監(jiān)測，保管員需要頻繁巡查，工作強(qiáng)度大，并且監(jiān)測結(jié)果不準(zhǔn)確。

（3）糧庫環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的作用
糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)全面的掌握糧庫內(nèi)的溫濕度變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)做出正確處理，保證糧食長期安全存儲。本系統(tǒng)采用世界上先進(jìn)的微電腦技術(shù)、PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)，帶有LCD顯示和鍵盤操作，能夠自動(dòng)監(jiān)測糧倉糧庫內(nèi)的糧情、溫度、濕度，并能與糧倉糧庫內(nèi)的加熱、制冷、除濕、通風(fēng)等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，控制加熱、制冷、除濕、通風(fēng)等設(shè)備進(jìn)行工作，也可根據(jù)人工設(shè)定的數(shù)值定時(shí)控制設(shè)備或根據(jù)需要進(jìn)行人工開啟，使倉內(nèi)糧溫、水分、倉內(nèi)氣體的有效濃度與配比維持穩(wěn)定狀態(tài)，保證糧食倉儲的安全。

二、主要組成部分

糧庫環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：上位管理主機(jī)、數(shù)據(jù)通訊部分、現(xiàn)場控制監(jiān)測點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集終端等。
1、上位管理主機(jī)
可選用物聯(lián)網(wǎng)感知應(yīng)用平臺或者是為客戶專門定制的操作監(jiān)測平臺。能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測、查詢、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)、控制、存儲、分析、報(bào)警等多項(xiàng)功能，并能與糧倉內(nèi)設(shè)備聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)計(jì)算和控制加熱、制冷、降濕、通風(fēng)等設(shè)備運(yùn)行工作。

2、數(shù)據(jù)通訊部分
可根據(jù)需要選擇有線傳輸與無線傳輸方式，對于倉內(nèi)布線不方便的糧庫，可以采用無線通訊方式，利用GPRS/3G或Zigbee無線通訊。

3、現(xiàn)場控制監(jiān)測點(diǎn)
現(xiàn)場控制監(jiān)測點(diǎn)主要由數(shù)字溫濕度變送器、數(shù)據(jù)采集儀、通訊轉(zhuǎn)換器、配電控制柜及安裝附件組成。所有監(jiān)測點(diǎn)的溫濕度測量值最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，被傳送到上位管理主機(jī)，通過配套的數(shù)據(jù)管理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲、打印等。

4、控制方式
（1）自動(dòng)控制-----根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，智能控制箱按照預(yù)先編制的程序自動(dòng)運(yùn)行。
（2）手動(dòng)控制-----根據(jù)需要，可以選擇現(xiàn)場手動(dòng)控制方式，啟動(dòng)各種模式。
（3）集中監(jiān)控-----監(jiān)控中心室能夠?qū)崟r(shí)顯示并自動(dòng)記錄糧倉糧庫內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及外圍設(shè)備的工作狀態(tài)，遠(yuǎn)程設(shè)定每臺控制箱的工作參數(shù)，自動(dòng)報(bào)警。
（4）3G互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控------通過安裝配套的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控軟件，或者視頻監(jiān)控軟件，可以通過英特網(wǎng)實(shí)時(shí)了糧庫內(nèi)的環(huán)境變化信息及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。

5、系統(tǒng)功能特點(diǎn)
（1）糧庫環(huán)境溫濕度監(jiān)測
通過溫濕度傳感器監(jiān)測糧倉糧庫內(nèi)的環(huán)境溫濕度，并能對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析運(yùn)算、控制、存儲、發(fā)送等。
（2）O2、CO2濃度監(jiān)測
糧食是生命的有機(jī)體，具有呼吸功能。為了解儲藏條件是否適宜，常需要了解糧食在儲藏期間的生理狀態(tài)，需要測定儲糧的呼吸系數(shù)。
在糧倉內(nèi)部署二氧化碳或氧氣濃度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測糧庫中的氣體含量，當(dāng)濃度超過系統(tǒng)設(shè)定的闕值范圍時(shí)，通過有線或無線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端，由相關(guān)工作人員做出相應(yīng)調(diào)整。
（3）數(shù)據(jù)存儲功能
具有大容量數(shù)據(jù)存儲功能，現(xiàn)場可顯示、查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備工作參數(shù)。
（4）設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制功能
--降溫、散濕、通風(fēng)是倉房日常管理中的一項(xiàng)操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機(jī)，由于糧食呼吸，儲糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動(dòng)糧面，通風(fēng)降溫散濕。實(shí)現(xiàn)倉窗、制冷、制熱、通風(fēng)等設(shè)備自動(dòng)開關(guān)，對提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度意義重大。
--上位機(jī)控制平臺可根據(jù)糧庫環(huán)境的要求，對已設(shè)置的溫濕度數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，自動(dòng)計(jì)算和控制加熱、制冷、降濕、通風(fēng)等設(shè)備狀態(tài)，也可根據(jù)人工設(shè)定的數(shù)值定時(shí)控制設(shè)備或根據(jù)需要進(jìn)行人工開啟。
（5）防火自動(dòng)報(bào)警功能
可提供現(xiàn)場聲光報(bào)警，監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警，并通過電話語音撥號報(bào)警或發(fā)送報(bào)警短信通知相關(guān)人員。
（6）現(xiàn)場報(bào)警功能
用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標(biāo)的上限和下限，根據(jù)溫濕度實(shí)測值與人工設(shè)定的超限值進(jìn)行對比分析，若實(shí)測值超過設(shè)定的范圍，則通過屏幕顯示報(bào)警或現(xiàn)場聲光報(bào)警。
（7）遠(yuǎn)程傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理功能
可聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸現(xiàn)場監(jiān)測到的各種信息，上級部門可隨時(shí)調(diào)用、檢查糧庫環(huán)境的各項(xiàng)數(shù)據(jù)、報(bào)表，提供集中式系統(tǒng)管理及數(shù)據(jù)檢索功能，可與其它信息系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，支持TCP/IP協(xié)議。

監(jiān)測軟件數(shù)據(jù)平臺
我公司自主研發(fā)的糧倉糧庫溫濕度系統(tǒng)軟件，實(shí)時(shí)采集糧倉糧庫現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)傳感器數(shù)據(jù)模塊傳送至ZigBee節(jié)點(diǎn)或RS485節(jié)點(diǎn)上，然后通過光纖、GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺，按照相關(guān)設(shè)定進(jìn)行分析運(yùn)算、控制、存儲等功能，并進(jìn)一步與糧倉內(nèi)設(shè)備（如通風(fēng)、制冷、制熱、熏殺等）聯(lián)動(dòng)完成相應(yīng)控制。
（1）友好的用戶登陸管理界面
規(guī)定用戶使用權(quán)限，不同用戶提供不同的操作權(quán)限，非用戶不能登陸系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全，操作簡單而富有人性化。
（2）實(shí)時(shí)/歷史、曲線/報(bào)表數(shù)據(jù)分析
系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)信息以實(shí)時(shí)曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)需要按照日、月、季、年參數(shù)變化曲線生成歷史報(bào)表。便于對糧倉糧庫的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析并做出改進(jìn)，提高糧食倉儲的效率與安全。
（3）多種形式的報(bào)警功能，適合不同場合需要
工作人員根據(jù)糧倉糧庫內(nèi)的具體情況，設(shè)置溫度、濕度等參數(shù)限值。在監(jiān)測時(shí)，如發(fā)現(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果超出設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警提醒工作人員，報(bào)警形式包括：聲光報(bào)警、電話報(bào)警、短信報(bào)警、報(bào)警等。
（4）遠(yuǎn)程控制
現(xiàn)場采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)通過有線、無線、GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街锌財(cái)?shù)據(jù)平臺，用戶從終端可以查看糧倉糧庫現(xiàn)場的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并使用遠(yuǎn)程控制功能，通過繼電器或采集輸出模塊對糧倉糧庫內(nèi)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化控制，如自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)、自動(dòng)制冷制熱系統(tǒng)、自動(dòng)除濕系統(tǒng)等。
（5）監(jiān)控終端
監(jiān)控終端通過可視化、多媒體的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)以下主要功能：
①糧倉內(nèi)糧情、溫濕度、CO2濃度全面顯示，可查詢，包括各種參數(shù)以及歷史數(shù)據(jù)等；
②向糧倉內(nèi)監(jiān)控終端發(fā)出調(diào)度命令、調(diào)整設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，確保糧倉內(nèi)環(huán)境維持穩(wěn)定狀態(tài)，保證糧食倉儲安全。

審核編輯 黃宇