隨著全球人口的增長和經濟的發展，糧食安全問題日益凸顯。糧食是人類生存和發展的基礎，保障糧食安全是各國政府和人民共同關注的焦點。為了確保糧食安全，各國紛紛投入大量資金和技術，研發和應用各種糧情環境監測系統。

糧情環境監測系統是一種集數據采集、處理、分析和傳輸于一體的現代化農業信息化技術。其核心原理是通過安裝在農田中的各類傳感器，實時采集農田土壤、氣象、作物生長等環境參數，然后通過無線通信技術將數據傳輸到數據中心，經過數據分析和處理后，為農業生產和管理提供決策支持。

一、糧情環境監測系統研制的意義所在

1、保障國家糧食安全

糧食作為人們必需的食物，其質量和供應情況直接關系到國家人民的健康和生命安全。因此，建設糧情環境監測系統是保障國家糧食安全的一項重要手段。

2、提升糧食生產效率

糧情環境監測系統可以實時監測糧食生產的環境變化，及時發現病蟲害、干旱、水浸等問題，可以針對性地采取措施，提升糧食生產效率。

3、增強食品安全監管能力

通過糧情環境監測系統的建設，我國可以實現對于糧食生產、儲存、運輸等各個環節進行全方位監測，及時發現問題，并且可以對食品安全進行有效監管。

一、糧倉環境監測系統介紹
（1）糧食倉儲概述
我國現有14億人口，糧食儲藏好壞是關系到人民健康、市場供給、國家穩定的大事。隨著人口增長迅速、耕地逐年減少、人類對社會物質生活的需求愈來愈高。糧食的利用與保護得到社會的更加重視，人類必須杜絕糧食浪費與霉爛現象發生，珍惜糧食。
我國是世界上最大糧食生產和消費國。據統計，我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運輸等過程中的損失高達15％，遠遠超過糧農組織規定的5％，在這些損失中因未達到安全水分造成霉變、發芽等損失的糧食又占到5％。
糧食在儲藏期間，如果水分超標，糧堆內部的水分就表現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的空氣中逸出比較困難，它在糧粒間聚集，當濕度達到飽和點時即開始凝結，隨之產生發酵和局部溫度升高現象，這又促使糧粒釋放出水分和加速相應的發酵過程。當環境溫度升高，糧食中帶有的粉塵、雜質、特別是有機物雜質加速了上述過程，嚴重威脅到安全儲糧，導致糧食腐爛。
因此糧倉糧庫環境應保持通風、干燥，內外整潔有序。糧庫中應采取防鼠、防蠅、防蟲、防盜等設施，杜絕有害蟲類的滋生。

（2）應用背景
建國以來，經過六十多年的發展，我國糧食倉儲技術得到了長足發展，在某些領域已經達到一定水平，但就整體而言，我國糧食倉儲技術與發達國家相比，仍與一定的差距。目前，大部分糧倉庫仍為人工監控管理，如降倉溫通風是倉房日常管理中，尤其是低溫儲糧管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作，經常需要在半夜開機：由于糧食呼吸，儲糧穩定性較差，保管員需不斷翻動糧面，通風降溫散濕，因此國家需要投入大量人力。糧情，糧倉溫度靠人工監測，保管員需要頻繁巡查，工作強度大，并且監測結果不準確。

（3）糧庫環境監測系統的作用
糧倉環境監測系統可以實時全面的掌握糧庫內的溫濕度變化，一旦發現異常及時做出正確處理，保證糧食長期安全存儲。本系統采用世界上先進的微電腦技術、PLC技術、傳感器技術、自動控制技術，帶有LCD顯示和鍵盤操作，能夠自動監測糧倉糧庫內的糧情、溫度、濕度，并能與糧倉糧庫內的加熱、制冷、除濕、通風等設備進行聯動，控制加熱、制冷、除濕、通風等設備進行工作，也可根據人工設定的數值定時控制設備或根據需要進行人工開啟，使倉內糧溫、水分、倉內氣體的有效濃度與配比維持穩定狀態，保證糧食倉儲的安全。

二、主要組成部分

糧庫環境監測系統主要包括：上位管理主機、數據通訊部分、現場控制監測點、數據采集終端等。
1、上位管理主機
可選用物聯網感知應用平臺或者是為客戶專門定制的操作監測平臺。能夠實現監測、查詢、運算、統計、控制、存儲、分析、報警等多項功能，并能與糧倉內設備聯動，自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風等設備運行工作。

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

3、現場控制監測點
現場控制監測點主要由數字溫濕度變送器、數據采集儀、通訊轉換器、配電控制柜及安裝附件組成。所有監測點的溫濕度測量值最終轉換為數字信號，被傳送到上位管理主機，通過配套的數據管理軟件對數據進行分析、處理、存儲、打印等。

4、控制方式
（1）自動控制-----根據設定的參數，智能控制箱按照預先編制的程序自動運行。
（2）手動控制-----根據需要，可以選擇現場手動控制方式，啟動各種模式。
（3）集中監控-----監控中心室能夠實時顯示并自動記錄糧倉糧庫內的監測數據以及外圍設備的工作狀態，遠程設定每臺控制箱的工作參數，自動報警。
（4）3G互聯網監控------通過安裝配套的物聯網監控軟件，或者視頻監控軟件，可以通過英特網實時了糧庫內的環境變化信息及設備的運行狀態等。

5、系統功能特點
（1）糧庫環境溫濕度監測
通過溫濕度傳感器監測糧倉糧庫內的環境溫濕度，并能對數據進行采集、分析運算、控制、存儲、發送等。
（2）O2、CO2濃度監測
糧食是生命的有機體，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，需要測定儲糧的呼吸系數。
在糧倉內部署二氧化碳或氧氣濃度傳感器，實時監測糧庫中的氣體含量，當濃度超過系統設定的闕值范圍時，通過有線或無線傳輸技術將相關數據傳送到用戶監控終端，由相關工作人員做出相應調整。
（3）數據存儲功能
具有大容量數據存儲功能，現場可顯示、查詢監測數據和設備工作參數。
（4）設備聯動控制功能
--降溫、散濕、通風是倉房日常管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作，經常需要在半夜開機，由于糧食呼吸，儲糧穩定性較差，保管員需不斷翻動糧面，通風降溫散濕。實現倉窗、制冷、制熱、通風等設備自動開關，對提高工作效率、降低勞動強度意義重大。
--上位機控制平臺可根據糧庫環境的要求，對已設置的溫濕度數學模型進行分析，自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風等設備狀態，也可根據人工設定的數值定時控制設備或根據需要進行人工開啟。
（5）防火自動報警功能
可提供現場聲光報警，監測系統報警，并通過電話語音撥號報警或發送報警短信通知相關人員。
（6）現場報警功能
用戶可設定某些參數指標的上限和下限，根據溫濕度實測值與人工設定的超限值進行對比分析，若實測值超過設定的范圍，則通過屏幕顯示報警或現場聲光報警。
（7）遠程傳輸和網絡管理功能
可聯網遠程傳輸現場監測到的各種信息，上級部門可隨時調用、檢查糧庫環境的各項數據、報表，提供集中式系統管理及數據檢索功能，可與其它信息系統共享數據，支持TCP/IP協議。

監測軟件數據平臺
我公司自主研發的糧倉糧庫溫濕度系統軟件，實時采集糧倉糧庫現場數據，經傳感器數據模塊傳送至ZigBee節點或RS485節點上，然后通過光纖、GPRS/3G網絡傳輸到數據平臺，按照相關設定進行分析運算、控制、存儲等功能，并進一步與糧倉內設備（如通風、制冷、制熱、熏殺等）聯動完成相應控制。
（1）友好的用戶登陸管理界面
規定用戶使用權限，不同用戶提供不同的操作權限，非用戶不能登陸系統，保證系統安全，操作簡單而富有人性化。
（2）實時/歷史、曲線/報表數據分析
系統將采集到的數據信息以實時曲線的方式顯示給用戶，并根據需要按照日、月、季、年參數變化曲線生成歷史報表。便于對糧倉糧庫的運轉情況進行分析并做出改進，提高糧食倉儲的效率與安全。
（3）多種形式的報警功能，適合不同場合需要
工作人員根據糧倉糧庫內的具體情況，設置溫度、濕度等參數限值。在監測時，如發現有監測結果超出設定的閾值時，系統會自動發出報警提醒工作人員，報警形式包括：聲光報警、電話報警、短信報警、報警等。
（4）遠程控制
現場采集設備將采集到的數據通過有線、無線、GPRS/3G網絡傳輸到中控數據平臺，用戶從終端可以查看糧倉糧庫現場的實時數據。并使用遠程控制功能，通過繼電器或采集輸出模塊對糧倉糧庫內的相關設備進行自動化控制，如自動通風系統、自動制冷制熱系統、自動除濕系統等。
（5）監控終端
監控終端通過可視化、多媒體的人機界面實現以下主要功能：
①糧倉內糧情、溫濕度、CO2濃度全面顯示，可查詢，包括各種參數以及歷史數據等；
②向糧倉內監控終端發出調度命令、調整設備運轉狀況，確保糧倉內環境維持穩定狀態，保證糧食倉儲安全。

審核編輯 黃宇