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摘要：多年来由于技术发展水平的限制，使粮食测温受到一定限制。目前普遍采用内置温度传感器的测温电缆的方式进行粮温测量，但由于生产质量、布线、熏蒸及软硬件的传输等原因造成测量的数据质量和时效性不高，特别针对浅圆仓，测温点故障，更换及检修难度更大。研究人员为提升粮情检测的精确性进而引入了光纤粮情测控系统这种新型粮情测控系统。本文将探索新系统的示范应用，并对两种粮情测控系统进行比较使用探索其特点与不足，为未来粮情测控方面进一步提供研究资料，使粮情分析和粮温检测方面更加的精细化与标准化。

关键词：粮情测控系统；光纤粮情测控系统；应用；粮食储藏

ABSTRACT For many years， due to limitations in technological development， temperature measurement of grain has been restricted to some extent. At present， it is common to use temperature measurement cables with built-in temperature sensors for grain temperature measurement. However， due to production quality， wiring， fumigation， and other reasons， the operating cost is high， and the quality and timeliness of the measured data are not high. Especially for shallow circular warehouses， temperature measurement points have faults， making replacement and maintenance more difficult. Researchers have introduced a new type of fiber optic grain monitoring and control system to improve the accuracy of grain monitoring. This article will explore the demonstration application of the new system and compare the characteristics and shortcomings of two types of grain monitoring and control systems， providing further research data for future grain monitoring and control， and making grain analysis and grain temperature detection more refined and standardized..

Keywords：Grain situation measurement and control system；application；Grain Storage

一、引言

（一）研究背景

俗话说“民以食为天”，粮食作为百姓日常生活中的必备食品在国民生活中有着重要的意义，同时也是国家重要的战略储备的物品，管理好粮食尤其是管理好储备粮食就是为了能够进一步地改善国民的生活质量，保障国家稳定健康发展。因此，保障粮食安全，确保储粮质量是至关重要的。

（二）研究意义

如今，我国在科技储粮方面已经取得了重大的进步，我国在粮仓建设上已经实现规范化，但是粮情检测的科技手段一直未能完全实现同步现代化，依然存在诸多缺陷，由于粮情测控系统的缺陷，导致了很多粮食出现了腐败变质的现象，甚至部分条件差的小粮库依然过度的依靠人工探查来排除粮食的问题，耗费了诸多人力，同时部分粮库为节省人力转而开始购置价格更加高昂和更加精细化的粮情测控系统，为粮库增加了诸多不必要的成本。因此，改善粮情测控系统，保障粮食安全，实现粮库效益最大化势在必行。

在此因素下，技术人员研究了“光纤粮情测控系统”，作为最新开发的系统，光纤测温系统采用测温光纤和光纤光栅传感器相结合的方式进行粮堆温度检测，光纤材质为二氧化硅，具有非常好的稳定性，不会因为电磁辐射、腐蚀气体等环境因素的变化而发生性能改变，稳定性非常好。本篇文章会对这种系统与传统的“数字粮情测控系统”之间的优势与不足进行分析，为粮库和相关承储企业提供选择与参考。

二、数字粮情测控系统的概念与特点

（一）概念

数字式粮情测控系统是现代化粮库必备的安全储粮管理的基础设施，该系统通过网络通信技术检测粮食在储备库中的基本情况，主要包括“三温两湿”（仓外温度、仓内温度、粮食温度、仓外湿度、仓内湿度）数据检测，同时以多种方式（三维立体数字、三维立体图形、曲线图、表格等）显示和打印温湿度信息。帮助仓库保管人员掌握粮食实时温湿度情况，以便于做出相应处理措施，从而实现粮情综合管理。

（二）特点

传统的数字粮情测控系统有以下几个特点：

1、具有测温、测湿、指导通风等独立基本的功能。

2、具有三维图形方式、表格方式、曲线方式等显示方式。

3、具有粮情数据打印、存档功能。

4、数据存储与检索功能。

5、智能粮情分析与报警功能。

6、数据共享与远程传输功能。

三、光纤粮情测控系统的概念与特点

（一）系统工作原理

分布式光纤测温系统（DTS）是利用拉曼效应进行温度测量，当激光脉冲入射到光纤里，在发送端得到背向散射光，并进行分析。拉曼散射光的强度与温度成正比，测量散射光强度得到沿光纤分布的温度。

（二）系统特点

DTS分布式光纤粮仓温度监测系统利用光纤作为粮仓温度和应变信息的传感和传输介质，分布式光纤铺设在整个粮仓，可以测量光纤沿线的温度及应变分布情况，随着光纤的增长，测量点数的增加，温度监测，单位采样点的成本大大降低，这也是本系统相对于其他温度传感器的显著优点。分布式光纤系统不仅具有良好的抗电磁干扰能力与抗恶劣环境能力，而且能够对粮仓内部温度进行分布式的扫描，给出更准确的粮仓温度分布，提供更全面的粮情监测数据，同时还具备足够的灵敏度，实现对粮仓温度的准确测量。

四、光纤粮情测控系统在粮食储藏中的应用效果

（一）实验仓房及其储粮情况

我公司选定由1998年12月建造的高大平房仓2号仓作为实验仓，仓房长39.58米，仓房宽20.6米，仓房墙体结构为砖混结构，仓房建造有隔热保温措施，采用保温涂层隔热保温材料，隔热性能良好，均符合相关规定要求。本仓现存2019年山东省产省级储备小麦3131.724吨，实际装粮平均高度4.94米，经测定，水分为12.2%，容重为788g/L，不完善粒4.5%，杂质0.6%。粮情稳定，质量符合相关要求。

（二）应用效果的实验方法

本公司于2021年底与光纤粮情测控系统的研发方面达成合作，选取2号仓布设光纤粮情测定系统的相关硬件和设施设备。本系统于2022年1月开始试运行，于2022年3月正式进行数据收集与粮情分析工作，数据信息收集周期为一年。

实验方法为每星期二使用此系统测定一次粮温，通过探查粮温变化的方式查看和分析粮情变化情况。累计收集一年的数据后，按照具体的温度数据绘制测定期间按时间变化的层均温曲线图（如图6）和光纤连续测温曲线图并且绘制测温报表并与上一次测温相对比。用以检查光纤粮情测控系统的应用效果，并与现有正在使用的数字粮情检测系统的应用效果进行对比。

（三）应用效果与分析

通过一年的使用和对应用效果的具体分析，得出以下几点结论：

同时，这项系统可以通过多种表格的表现方式，直观反映了粮情情况。另外，系统内还添加了自动绘制三温图的功能，该系统还运用了3D仓房的展示结合了现实仓房，分析每一个测温点的温度变化，此3D展示图可以分为三个温度变化区间，在0℃以下时该温度点用蓝色表示，在0到25℃之间时温度则显示为绿色，说明该点粮温为正常变化，当粮温一旦到达25℃以上时系统就会用红色点来标识，需要保管员对此重点关注。

设置了此项功能，可以帮助保管人员迅速确定相关点位，并进行下一步措施或进行温度点分析。可以说明，光纤测温系统的应用效果卓著，可以极大地提升保管员的工作效率，同时确保了粮食安全

五、光纤粮情测控系统与数字粮情测控系统在实际应用效果中的对比

在外部环境因素的展示与分析方面分析，数字粮情测控系统则能对气温和空气湿度以及仓内的温度与湿度均能直观地反映，但是光纤粮情测控系统未设置这些测控设备，无法直观展示这些情况，保管人员需要借助温度表和湿度表进行辅助粮情分析。

（一）温度检测层可设置

通过测温表格进行分析，光纤粮情检测系统可以将整仓分为八层，可以通过设置进行更加细致地分层，以便于对粮情进行综合分析。而数字式粮情测温系统，每根线缆布点格式限制；而光纤测温技术，可以将粮面层规格上分成多份，每个采集区间都可以获取到温度数值。

（二）测温连续性

凭借光纤的连续布设，系统可以任意分段并分别读取每个区间的温度数据。针对粮堆的温度数据，可以生成如下的连续测温曲线。

（三）仅粮温的对比

通过近一年的粮温对比可以得出以下的对比结论：

1、在最高粮温方面进行对比，发现在夏季时光纤粮情测控系统测定的数据比数字粮情测控系统测得的数据要普遍高，光纤粮情测控系统夏季时常能够测得40℃左右的高粮温，不符合相关粮温变化规律，并且普遍比数字粮情测控系统测定的粮温高8℃左右。而在冬季时，光纤粮情测控系统与数字粮情测控系统测得的数据差距不大，差值往往在1.0℃以内。经分析，夏季测得的最高粮温差距较大，显示为光纤粮情测控系统普遍比数字粮情测控系统测得的数值大。而冬季两系统测得的数据差距基本不大。

2、在最低粮温方面对比，发现在夏季时光纤粮情测控系统测定的数据与数字粮情测控系统测定的数据总体差距不大，通常在4.0℃之间。而在冬季，特别是在11月月底到12月中旬期间，光纤粮情测控系统测得的数据普遍极低，均在零下11℃左右，而数字粮情测控系统测得的数据则均在零上。二者数据差在13℃左右。

3、在平均粮温方面对比，考虑季节因素在内，分析数字粮情测控系统和光纤粮情测控系统测得的数据均差别不大，数字粮情测控系统测得的数据偏高。二者的数据差均在5℃以下，总体差额不大。且二者分析粮情均显示为稳定状态。

（三）硬件设施与附属设施的对比

在硬件设施上对比，数字粮情测控系统测控箱内构造较为简单和轻便，维修方便，但是总体所布设的线缆较多，且必须附带专用的接收和传输设备，须在固定位置对粮温进行测定，不可远程进行测温操作，局限性较大。在安装成本方面，数字粮情测控系统除去分机的安装外，还需要包含总机的安装费用，均摊单仓的成本大约为15000元左右，但相比于光纤粮情测控系统，在安装成本方面会低一些。

光纤粮情测控系统在硬件设施方面较为笨重，测控箱内须有主机进行控制，且主机造价高昂。但除主机外没有其他接收和发送设备。只需要构建相关系统并与硬件连接即可以进行测温和粮情分析作业，且局限性小，支持远程测控粮温。可以使保管员随时掌握仓内的粮情变化情况，有利于粮食安全。

六、结论与探究

总体来说，通过对比两种粮情测控系统得知，二者之间均有一定的优点与不足。

第一，数字粮情测控系统有可以对外部环境进行分析，进行综合评估的优点，其次数字粮情测控系统测定的粮温变化较为稳定，且测定的相关数据结果得到了保管人员的认可，并有维修便捷等优点。

第二，数字粮情测控系统必须经由主机连接测温电脑进行粮情测定，故使用的局限性较大，这是数字粮情测控系统使用过程中的缺点。而光纤粮情测控系统局有测定粮温层数可设置、更方便系统地对粮情进行综合分析、不再拘泥于空间的限制且局限性较小的优点。但与此同时，光纤粮情测控系统也有测定温度差距较大，精准度较低并且测控硬件设施笨重，安装成本及使用价格高昂的缺点。

第三，数字粮情测控系统可根据电容或电阻原理配置仓内外温湿度传感器，并直接连接主机，达到同时测控仓外温度的目的。但光纤粮情测控系统根据其拉曼效应可以获取粮食的温度数据，但是无法实现仓内湿度检测，而湿度数据恰是粮情数据的必要基础数据，因此不利于保管员进行粮情情况的综合评估分析。

第四，数字粮情测控系统在测定粮温时，受限于测温点间的距离，无法有效果获取测点间温度数据。而光纤测温系统中的光纤介质采用连续性布设，通过设置系统可以读取任意一段距离的温度数值生成对应的温度变化曲线。

第五，数字粮情测控系统由于测温点均有接口，一经熏蒸，现有熏蒸气体会损坏测温原件影响正常测温甚至造成测温点失灵，直接影响保管员对粮情的判断。但是光纤粮情测控系统由于其特殊的材质，不会受到有熏蒸气体的干扰，所以稳定性好、不易受辐射、气体腐蚀，因而较数字粮情测控系统耐熏蒸。

第六，数字粮情测控系统的测温线缆所用的材料是普通的导线，而光纤粮情测控系统使用的是光纤材质，无法有角度的折弯否则极易损坏，一旦出现损坏对维修的专业性和成本都有较高要求，影响保管员对粮情情况的判断与评估。

所以通过两者的对比，总体而言，两种粮情测控系统各有优劣，现在在产品的研发技术方面仍然有部分缺陷和技术壁垒需要攻克。

在两个系统之间具体如何进行选择，则需要结合储粮区位、库区现状、保管经验、综合效益等方面做细致分析，才能扬长避短，实现安全、高效、经济、绿色的储粮目标。

另外，本次实验是我公司第一次进行相关实验，部分实验结果可能会在数据分析与总结方面尚有不足之处。相关测控系统的误差也可能与系统支持方和硬件研发方面的数据和研发能力不同而有所不同，我公司将在未来的工作实践当中，会不断探索更多的粮情测控系统的测控效果，也会不断探索不同厂家和现有设计的粮情测控系统进行对比。总结与提高相关数据方面搜集的经验，进行更加细致的对比。以期为各粮库和各粮食承储企业探索出更加优秀的粮情分析方式和更加精确的粮情测控系统，在尽可能压缩人力成本和硬件成本的情况下，共同探索新的保粮方法，共同守护粮食的安全。

参考文献

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