◎石永峰 代紅霞

試論信息技術與智能化糧庫建設

◎石永峰 代紅霞

智能化糧庫建設是信息技術在糧食倉儲企業(yè)中的實際應用。保障國家糧食安全需要依賴信息網(wǎng)絡和自動化管理等現(xiàn)代技術。智能糧情監(jiān)控、智能機械通風、智能氣調儲糧、智能安防監(jiān)控、智能出入庫等倉儲信息化系統(tǒng)是智能糧庫建設的主要內容，智能化糧庫建設就是部分或綜合運用電子計算機、寬帶互聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、自動控制、射頻識別、音視頻圖像、網(wǎng)絡測控、通訊傳輸、數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代信息技術元素，對糧食存儲作業(yè)過程進行實時、多角度、全方位和全天候分析監(jiān)控，從而盡可能保障國家糧食存儲安全，提高效率，節(jié)約減損。

糧食安全 信息技術 智能糧庫

糧食安全是國家安全、社會穩(wěn)定、人民幸福的基礎。十八大以來國家實施的 “糧食收儲供應安全保障工程”的主要內容為 “建設糧油倉儲設施，打通糧食物流通道，完善應急供應體系，保障糧油質量安全，強化糧情監(jiān)測預警，促進糧食節(jié)約減損”。

糧庫智能化建設是糧安工程建設的重要組成部分，是現(xiàn)代信息網(wǎng)絡技術在糧食行業(yè)的實際應用，也是保障國家糧食安全的重要舉措。隨著計算機技術、通信網(wǎng)絡技術、智能傳感器技術以及綠色安全儲糧技術的發(fā)展，糧庫智能化建設條件日趨成熟，得到政府支持和糧食倉儲企業(yè)的普遍關注，并以進入建設實施階段。

一、糧食倉庫智能化

（一）糧庫智能化的核心內涵

糧庫智能化、數(shù)字糧庫、糧庫信息化或者智慧糧庫等概念表述和叫法多樣，其實質內涵就是傳感器+計算機+通訊網(wǎng)絡在糧食倉儲業(yè)務中的具體應用。

（二）傳統(tǒng)糧庫的現(xiàn)狀

由于糧食行業(yè)是涉農(nóng)產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)糧庫又大多建設在城郊鄉(xiāng)村等較偏遠地域，基礎設施和交通、信息、文化等現(xiàn)代元素不發(fā)達，并受倉儲設施陳舊簡陋、作業(yè)技術落后、從業(yè)人員文化專業(yè)素質參差不齊、信息技術專業(yè)人才匱乏、國家投入較少等因素制約，糧食企業(yè)近30年來發(fā)展速度較緩慢，各地糧食行業(yè)發(fā)展也不平衡。

傳統(tǒng)糧庫作業(yè)目前還有許多工序采用肩扛手提等人工晾曬碼垛等方式完成，工作人員勞動強度大、作業(yè)環(huán)境差、管理也較粗放，實施作業(yè)的機械化、現(xiàn)代化、信息化程度較低。近年來隨著國家對糧食行業(yè)的政策扶持和資金投入的增加，促進了糧食企業(yè)的健康發(fā)展，糧食倉儲企業(yè)的機械化自動化作業(yè)水平也逐步有了提高，現(xiàn)代化、機械化、自動化和信息化水平也得到了一定程度的改善。

（三）糧庫智能化的信息元素及其應用

糧庫智能化應用的關鍵是部分或綜合運用電子計算機、寬帶互聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、自動控制、射頻識別、音視頻圖像、網(wǎng)絡測控、通訊傳輸、數(shù)據(jù)分析等現(xiàn)代信息技術元素，對糧食倉儲企業(yè)的糧食入庫、存儲、出庫作業(yè)和企業(yè)的人、財、物等安全高效運行管理過程進行全方位、多角度的全面在線監(jiān)測管控和自動化運營，做到隨時分析掌控存儲糧食的環(huán)境變化和糧食自身品質參數(shù)變化趨勢，加強對倉儲企業(yè)的監(jiān)管，從而實現(xiàn)糧食倉儲的信息化、智能化和精準化管理，降低勞動強度、預防違章作業(yè)、降低安全生產(chǎn)事故、保障作業(yè)安全，滿足國家糧食應急保供及促進糧食產(chǎn)后節(jié)約減損等宏觀調控需求。

二、糧庫智能化建設的主要內容

我國幅員遼闊，地域環(huán)境多樣，儲糧條件從東西南北隨季節(jié)和地區(qū)呈現(xiàn)多樣性差別，與儲糧密切相關的氣候、溫度、濕度等條件各不相同。因此，南北方各地的糧庫智能化建設也不可能套用一個模式，需要因地制宜，根據(jù)糧庫所在地的地域、氣候、環(huán)境和原有倉儲設施的實際情況，有針對性地選擇符合本企業(yè)實際情況的智能化建設與改造內容，把好鋼用在刀刃上。

目前，糧庫安全防范監(jiān)控、倉儲糧情實時監(jiān)測、糧庫智能通風實施、智能氣調儲糧、智能環(huán)流熏蒸、糧食智能冷卻技術、糧食智能烘干技術、糧食智能出入庫管理、倉儲信息化管理等系統(tǒng)基本包含了糧庫智能化建設的主要內容。

（一）糧情監(jiān)控系統(tǒng)

糧情監(jiān)控系統(tǒng)是糧食倉儲企業(yè)智能化建設的核心內容，因為直接關乎儲存糧食的品質變化和質量安全，也是目前全國各地絕大多數(shù)倉儲企業(yè)的必建項目。糧情監(jiān)控系統(tǒng)利用布局于糧庫糧垛（堆）中的溫度、濕度和特種氣體傳感器探頭，可實時監(jiān)控采集與儲糧安全密切相關的糧情數(shù)據(jù)參數(shù)，通過計算機網(wǎng)絡分析處理，形成直觀的分析數(shù)據(jù)、圖表和圖像后，反饋給相關責任管理人員，使其能隨時掌控存儲糧食的糧情和動態(tài)變化趨勢，對糧食存儲中的溫度、濕度、相關氣體和蟲害霉變等因素進行監(jiān)控和風險預警防控，使工作人員及時反應和處理，從而將糧食存儲安全風險因素降到最低程度。

糧情監(jiān)控技術代替了傳統(tǒng)人工巡查時眼觀、手摸、牙咬和手工扦樣檢驗等被動式粗放型倉儲管理模式，能夠做到對糧食儲藏過程中糧情變化情況了然于心，大大提高了倉儲工作效率和精準度，最大限度地降低和消除不安全儲糧因素，從而達到節(jié)約減損，安全儲糧。糧情監(jiān)控技術也是智能通風、智能氣調、智能熏蒸等系統(tǒng)運行的先決條件。

（二）智能機械通風

糧食存儲過程中，因受環(huán)境變化、糧食自身生命活動和糧食機械損傷等內外因素影響，使糧食的水分、溫度、損傷粒及雜質、蟲害等因素處于動態(tài)變化過程。這些因素的不利變化會對糧食存儲質量安全構成威脅，使糧食的食用品質發(fā)生退化和劣變。其中對安全儲糧危害最大的關鍵因素是存糧溫度和水分 （濕度），高溫高濕易導致糧食快速發(fā)熱、結塊、生蟲和霉變，使食用品質劣變或失去食用價值，而機械通風則是利用風機強制降低糧食水分和溫度的主動干預手段。在高溫高濕環(huán)境的南方地區(qū)，機械通風在安全儲糧時就顯得更為重要。

1．傳統(tǒng)機械通風。是根據(jù)糧食品種、等級、水分、溫度等參數(shù)，并結合自然環(huán)境中大氣的環(huán)境溫、濕度和氣候條件，參照各糧食品種對應的平衡濕度曲線圖和不同溫濕度下的平衡水分等圖表，來判斷糧食是否需要通風處理。其中 《儲糧機械通風技術規(guī)程》為不同情況下的儲糧通風提供了操作標準規(guī)范。由于判斷過程需要大量測試取值對比計算，測試分析過程繁瑣復雜，糧堆溫度與大氣溫濕度又處在一個動態(tài)變化過程，實際操作過程主觀人為因素多、效率低、易誤判、通風控制效果并不理想。

2．智能機械通風。是利用傳感器探頭實時采集糧情數(shù)據(jù)，利用計算機軟件和網(wǎng)絡分析，計算、對比和判斷結果，依據(jù)儲糧技術規(guī)范要求和智能通風決策系統(tǒng)，能得到精準控制通風窗口和通風設施開關、風量大小、時間長短的命令參數(shù)，從而實施計算機控制自動化作業(yè)，使機械通風實現(xiàn)智能化管理，極大地提高作業(yè)生產(chǎn)效率和通風降溫除濕效果。

（三）智能氣調儲糧

1．作用原理。通過向存儲糧食中充入氮氣等氣體，改變原始糧食存儲環(huán)境的氣體組成及濃度，形成低氧高氮的儲糧環(huán)境，抑制糧食自身呼吸和氧化退化，使儲糧害蟲因缺氧窒息死亡，達到殺滅害蟲目的，抑制糧食中的霉菌繁殖、降低糧食呼吸作用。解決儲糧害蟲的傳統(tǒng)方法主要依靠化學毒藥 （磷化氫）殺滅害蟲，但由此而產(chǎn)生的糧食和環(huán)境污染問題也令人困擾。另外，常規(guī)儲糧過程中糧食的自然色澤和品質衰變速度較快等問題也不容忽視，而充氮氣調可以實現(xiàn)糧食綠色、環(huán)保、安全儲存。

2．氣體的選擇。在目前的氣調儲糧技術中，氣體介質主要有氮氣和二氧化碳氣體。相比較而言，因氮是空氣的組成成分，且無色無味、化學性質也比較穩(wěn)定，原料制備成本低，設備及作業(yè)過程簡單，所以充氮應用更為廣泛。智能充氮氣調以物聯(lián)網(wǎng)為基礎，對充氮氣調儲糧基礎數(shù)據(jù)實時在線監(jiān)控、分析、傳輸，實現(xiàn)氣調設備與作業(yè)的自動化。

3．主要設備。智能充氮氣調儲糧系統(tǒng)主要包括制氮設備、供氣管道等氮氣供應系統(tǒng)，氮氣濃度檢測與控制等自動控制系統(tǒng)。氣調自控系統(tǒng)可以對氮氣氣調儲糧基礎數(shù)據(jù)進行實時在線監(jiān)測分析，對充氣、排氣、環(huán)流、補氣等作業(yè)過程進行計算機遠程操作控制，實現(xiàn)氣調殺蟲、抑霉、保鮮等不同氣調儲糧工藝的自動監(jiān)控，并完成作業(yè)進程及運行參數(shù)信息的傳輸與控制。

三、糧庫安防監(jiān)控系統(tǒng)

糧庫安全防范監(jiān)控系統(tǒng)是糧庫安全管理的基礎。由于傳統(tǒng)糧庫大多地處偏僻，鐵路專線、罩棚、倉儲作業(yè)區(qū)、生產(chǎn)加工區(qū)、動物養(yǎng)殖區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)等各功能作業(yè)區(qū)相對分散，面積大，人員、機械、運輸機動車輛等進出頻繁、流動性大、防火防盜防事故責任重大。要做到全天候、無死角、無遺漏、全方位地實時監(jiān)控，傳統(tǒng)糧庫人工巡防難度很大，不容易實施。因此，合理運用現(xiàn)代信息視頻監(jiān)控技術，可以實現(xiàn)對庫區(qū)內關鍵區(qū)域及點位24小時全天候、無死角監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患并在造成損失前及時處理，做到防患于未然；如事件已經(jīng)發(fā)生，則可以通過IP-SAN秒級視頻回放重現(xiàn)事件發(fā)生時現(xiàn)場實況，分析事件當事嫌疑人，進行有效布防，以盡可能減少損失。

糧庫安防聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控使糧庫真正成為 “安全防范無漏洞、安全管理現(xiàn)代化、安全信息數(shù)字化”的綜合、立體、高效的安全防范系統(tǒng)。

（一）遠程管理

采用數(shù)字視頻技術，將前端采集的視頻信息通過網(wǎng)絡傳輸監(jiān)控，以使具有權限的管理者在聯(lián)網(wǎng)的任意地點，可以查看企業(yè)內任意分支機構的實時視頻信息，對企業(yè)運行情況了然于心。

（二）報警系統(tǒng)聯(lián)動

通過數(shù)字化的IP監(jiān)控系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)與其他安防設備聯(lián)動，如視頻監(jiān)控與報警系統(tǒng)聯(lián)動，前端探頭探測到異常或警情時，燈光系統(tǒng)自動開啟，警鈴啟動，解碼器會自動在監(jiān)控屏幕墻上切換為報警現(xiàn)場的圖像，提高事件處置的效率。

（三）總體功能架構

糧庫監(jiān)控系統(tǒng)是綜合應用計算機通訊網(wǎng)絡和圖像處理技術，將監(jiān)測、遙控、防盜、消防和報警等聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有機結合起來，形成立體化、全天候的集中監(jiān)視、遙控和圖像傳輸，配合整體環(huán)境監(jiān)測和聯(lián)網(wǎng)報警功能，有效預防事故，確保糧庫安全運行，提高企業(yè)管理水平。

監(jiān)控系統(tǒng)一般由視頻圖像監(jiān)控子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)、防盜子系統(tǒng)、報警子系統(tǒng)、監(jiān)控指揮總控中心等五個模塊組成。

四、智能出入庫管理系統(tǒng)

隨著信息技術的發(fā)展，大多數(shù)倉儲企業(yè)的數(shù)據(jù)信息已能采用計算機網(wǎng)絡進行傳輸、分析和管理，糧食智能出入庫系統(tǒng)通過RFID（射頻識別）技術與其他傳感器、互聯(lián)網(wǎng)等技術結合，對糧食出入庫管理等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息進行自動化采集與傳輸，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蜏蚀_性，提高作業(yè)效率。主要包括智能出入庫門禁系統(tǒng)、自動扦樣系統(tǒng)、檢化驗系統(tǒng)、自動計量系統(tǒng)、控制終端、收發(fā)貨管理系統(tǒng)，一站式服務平臺和智能出入庫系統(tǒng)管理中心這些功能，該系統(tǒng)將計算機、RFID物聯(lián)網(wǎng)技術、通訊技術及分析檢測技術結合在一起，實現(xiàn)了糧食出入庫的網(wǎng)絡化，智能化和自動化管理，減少了人工參與，提高了工作效率與作業(yè)精準度。

另外，智能出入庫系統(tǒng)還可引入車牌識別、地感線圈感應、雙向智能通閘控制等技術，配合遠距離RFID識別器共同完成信息采集以及車輛出入庫管理，該系統(tǒng)保證了信息的客觀、公正、真實、一致和共享性，從而實現(xiàn)出入庫管理的快捷、精準，使出入庫作業(yè)流程透明運行，可實施監(jiān)督和指導。

五、應因地制宜、實事求是述智能庫

智能化糧庫的建設內容很多，幾乎每項糧庫業(yè)務都可以引入智能化元素，在此不再逐一列舉。本文所述基本涵蓋了糧庫作業(yè)的重點內容。當然，智能化糧庫建設是一項系統(tǒng)工程，是信息技術在糧食行業(yè)的具體應用。全國各地糧庫在地理地域、自然環(huán)境、存儲設施、建筑形式、存糧種類、信息技術應用和管理水平等諸方面差異很大，作者認為，智能化糧庫建設是一項錦上添花的建設工程，建設的目的在于倉儲應用，在于推動企業(yè)現(xiàn)代化管理水平的提高，從而保障國家糧食安全。

信息化項目本身是資金和人才密集型項目，需要的建設和運維資金多，硬件 （設備）、軟件（系統(tǒng)）、網(wǎng)絡資源 （寬帶）、網(wǎng)絡安全和運營維護等投資大，且建成后還要有相關專業(yè)技術人才提供持續(xù)智力支撐。

我國南北方糧食行業(yè)發(fā)展水平差別很大，尤其中西部地區(qū)的糧食倉儲企業(yè)信息化專業(yè)技術人才和建設運維資金缺乏。國家和地方政府雖然有項目啟動資金支持，但一般需要企業(yè)自籌項目配套資金和建成后持續(xù)的運維資金作保障。根據(jù)已建成的信息化項目的運行情況來看，有些糧庫信息系統(tǒng)后期運維存在困難，受制于資金和人才短缺，企業(yè)自身持續(xù)支撐投資運維和功能升級費用的能力不強，可能導致建成的項目閑置，不能發(fā)揮正常作用。因此，糧食倉儲企業(yè)需要根據(jù)國家糧食行業(yè)和地方政府信息化發(fā)展規(guī)劃和標準進行布局設計，長遠謀劃信息化發(fā)展方向。根據(jù)實際需要，因地制宜、因企施策，有選擇有重點地分部推進實施信息化建設項目，切忌盲目地千篇一律，不切實際互相攀比，貪多求全，一哄而上搞高大上、面面俱到的信息化建設，結果建成的項目卻沒有發(fā)揮應有的作用就因故閑置。只有實事求是，找準著力點搞智能化糧庫，才能防止前期國家和企業(yè)投入了大量資金建成的智能化項目，后期因為企業(yè)信息專業(yè)技術人才不足、系統(tǒng)運營維護資金缺乏和企業(yè)管理水平落后等因素，使信息化項目在通過驗收后被束之高閣，棄之不用，造成國家和企業(yè)資金的巨大浪費。

（作者單位：蘭州國家糧食交易中心）