随着全球人口的增长和经济的发展，粮食安全问题日益凸显。粮食是人类生存和发展的基础，保障粮食安全是各国政府和人民共同关注的焦点。为了确保粮食安全，各国纷纷投入大量资金和技术，研发和应用各种粮情环境监测系统。

　　粮情环境监测系统是一种集数据采集、处理、分析和传输于一体的现代化农业信息化技术。其核心原理是通过安装在农田中的各类传感器，实时采集农田土壤、气象、作物生长等环境参数，然后通过无线通信技术将数据传输到数据中心，经过数据分析和处理后，为农业生产和管理提供决策支持。

 

　　一、粮情环境监测系统研制的意义所在

　　1、保障国家粮食安全

　　粮食作为人们必需的食物，其质量和供应情况直接关系到国家人民的健康和生命安全。因此，建设粮情环境监测系统是保障国家粮食安全的一项重要手段。

　　2、提升粮食生产效率

　　粮情环境监测系统可以实时监测粮食生产的环境变化，及时发现病虫害、干旱、水浸等问题，可以针对性地采取措施，提升粮食生产效率。

　　3、增强食品安全监管能力

　　通过粮情环境监测系统的建设，我国可以实现对于粮食生产、储存、运输等各个环节进行全方位监测，及时发现问题，并且可以对食品安全进行有效监管。

一、粮仓环境监测系统介绍
　　（1）粮食仓储概述
　　我国现有14亿人口，粮食储藏好坏是关系到人民健康、市场供给、国家稳定的大事。随着人口增长迅速、耕地逐年减少、人类对社会物质生活的需求愈来愈高。粮食的利用与保护得到社会的更加重视，人类必须杜绝粮食浪费与霉烂现象发生，珍惜粮食。
　　我国是世界上最大粮食生产和消费国。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输等过程中的损失高达15％，远远超过粮农组织规定的5％，在这些损失中因未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食又占到5％。
　　粮食在储藏期间，如果水分超标，粮堆内部的水分就表现出向表面及粮粒间隙中的空气缓慢游离的趋势，因粮食水分从不流动的空气中逸出比较困难，它在粮粒间聚集，当湿度达到饱和点时即开始凝结，随之产生发酵和局部温度升高现象，这又促使粮粒释放出水分和加速相应的发酵过程。当环境温度升高，粮食中带有的粉尘、杂质、特别是有机物杂质加速了上述过程，严重威胁到安全储粮，导致粮食腐烂。
　　因此粮仓粮库环境应保持通风、干燥，内外整洁有序。粮库中应采取防鼠、防蝇、防虫、防盗等设施，杜绝有害虫类的滋生。

 

　　（2）应用背景
　　建国以来，经过六十多年的发展，我国粮食仓储技术得到了长足发展，在某些领域已经达到一定水平，但就整体而言，我国粮食仓储技术与发达国家相比，仍与一定的差距。目前，大部分粮仓库仍为人工监控管理，如降仓温通风是仓房日常管理中，尤其是低温储粮管理中的一项操作较为频繁、辛苦的工作，经常需要在半夜开机：由于粮食呼吸，储粮稳定性较差，保管员需不断翻动粮面，通风降温散湿，因此国家需要投入大量人力。粮情，粮仓温度靠人工监测，保管员需要频繁巡查，工作强度大，并且监测结果不准确。

 

　　（3）粮库环境监测系统的作用
　　粮仓环境监测系统可以实时全面的掌握粮库内的温湿度变化，一旦发现异常及时做出正确处理，保证粮食长期安全存储。本系统采用世界上先进的微电脑技术、PLC技术、传感器技术、自动控制技术，带有LCD显示和键盘操作，能够自动监测粮仓粮库内的粮情、温度、湿度，并能与粮仓粮库内的加热、制冷、除湿、通风等设备进行联动，控制加热、制冷、除湿、通风等设备进行工作，也可根据人工设定的数值定时控制设备或根据需要进行人工开启，使仓内粮温、水分、仓内气体的有效浓度与配比维持稳定状态，保证粮食仓储的安全。

 

　　二、主要组成部分

　　粮库环境监测系统主要包括：上位管理主机、数据通讯部分、现场控制监测点、数据采集终端等。
　　1、上位管理主机
　　可选用物联网感知应用平台或者是为客户专门定制的操作监测平台。能够实现监测、查询、运算、统计、控制、存储、分析、报警等多项功能，并能与粮仓内设备联动，自动计算和控制加热、制冷、降湿、通风等设备运行工作。

　　2、数据通讯部分
　　可根据需要选择有线传输与无线传输方式，对于仓内布线不方便的粮库，可以采用无线通讯方式，利用GPRS/3G或Zigbee无线通讯。

　　3、现场控制监测点
　　现场控制监测点主要由数字温湿度变送器、数据采集仪、通讯转换器、配电控制柜及安装附件组成。所有监测点的温湿度测量值最终转换为数字信号，被传送到上位管理主机，通过配套的数据管理软件对数据进行分析、处理、存储、打印等。

　　4、控制方式
　　（1）自动控制-----根据设定的参数，智能控制箱按照预先编制的程序自动运行。
　　（2）手动控制-----根据需要，可以选择现场手动控制方式，启动各种模式。
　　（3）集中监控-----监控中心室能够实时显示并自动记录粮仓粮库内的监测数据以及外围设备的工作状态，远程设定每台控制箱的工作参数，自动报警。
　　（4）3G互联网监控------通过安装配套的物联网监控软件，或者视频监控软件，可以通过英特网实时了粮库内的环境变化信息及设备的运行状态等。

 

　　5、系统功能特点
　　（1）粮库环境温湿度监测
　　通过温湿度传感器监测粮仓粮库内的环境温湿度，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。
　　（2）O2、CO2浓度监测
　　粮食是生命的有机体，具有呼吸功能。为了解储藏条件是否适宜，常需要了解粮食在储藏期间的生理状态，需要测定储粮的呼吸系数。
　　在粮仓内部署二氧化碳或氧气浓度传感器，实时监测粮库中的气体含量，当浓度超过系统设定的阙值范围时，通过有线或无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应调整。
　　（3）数据存储功能
　　具有大容量数据存储功能，现场可显示、查询监测数据和设备工作参数。
　　（4）设备联动控制功能
　　--降温、散湿、通风是仓房日常管理中的一项操作较为频繁、辛苦的工作，经常需要在半夜开机，由于粮食呼吸，储粮稳定性较差，保管员需不断翻动粮面，通风降温散湿。实现仓窗、制冷、制热、通风等设备自动开关，对提高工作效率、降低劳动强度意义重大。
　　--上位机控制平台可根据粮库环境的要求，对已设置的温湿度数学模型进行分析，自动计算和控制加热、制冷、降湿、通风等设备状态，也可根据人工设定的数值定时控制设备或根据需要进行人工开启。
　　（5）防火自动报警功能
　　可提供现场声光报警，监测系统报警，并通过电话语音拨号报警或发送报警短信通知相关人员。
　　（6）现场报警功能
　　用户可设定某些参数指标的上限和下限，根据温湿度实测值与人工设定的超限值进行对比分析，若实测值超过设定的范围，则通过屏幕显示报警或现场声光报警。
　　（7）远程传输和网络管理功能
　　可联网远程传输现场监测到的各种信息，上级部门可随时调用、检查粮库环境的各项数据、报表，提供集中式系统管理及数据检索功能，可与其它信息系统共享数据，支持TCP/IP协议。

 

　　监测软件数据平台
　　我公司自主研发的粮仓粮库温湿度系统软件，实时采集粮仓粮库现场数据，经传感器数据模块传送至ZigBee节点或RS485节点上，然后通过光纤、GPRS/3G网络传输到数据平台，按照相关设定进行分析运算、控制、存储等功能，并进一步与粮仓内设备（如通风、制冷、制热、熏杀等）联动完成相应控制。
　　（1）友好的用户登陆管理界面
　　规定用户使用权限，不同用户提供不同的操作权限，非用户不能登陆系统，保证系统安全，操作简单而富有人性化。
　　（2）实时/历史、曲线/报表数据分析
　　系统将采集到的数据信息以实时曲线的方式显示给用户，并根据需要按照日、月、季、年参数变化曲线生成历史报表。便于对粮仓粮库的运转情况进行分析并做出改进，提高粮食仓储的效率与安全。
　　（3）多种形式的报警功能，适合不同场合需要
　　工作人员根据粮仓粮库内的具体情况，设置温度、湿度等参数限值。在监测时，如发现有监测结果超出设定的阈值时，系统会自动发出报警提醒工作人员，报警形式包括：声光报警、电话报警、短信报警、报警等。
　　（4）远程控制
　　现场采集设备将采集到的数据通过有线、无线、GPRS/3G网络传输到中控数据平台，用户从终端可以查看粮仓粮库现场的实时数据。并使用远程控制功能，通过继电器或采集输出模块对粮仓粮库内的相关设备进行自动化控制，如自动通风系统、自动制冷制热系统、自动除湿系统等。
　　（5）监控终端
　　监控终端通过可视化、多媒体的人机界面实现以下主要功能：
　　①粮仓内粮情、温湿度、CO2浓度全面显示，可查询，包括各种参数以及历史数据等；
　　②向粮仓内监控终端发出调度命令、调整设备运转状况，确保粮仓内环境维持稳定状态，保证粮食仓储安全。