粮仓通风决策信息融合模型的研究与分析

陈博+薛小庆+任神河

摘 要：粮食是人类不可或缺的资源，是社会稳定和经济快速发展必要基础，在粮食仓储过程中，合理的对粮仓通风是防止仓储粮霉变的重要方法之一。但粮仓的温度、湿度、CO2浓度等众多信息无法凭借单一信息即可判断是否合理通风，过度通风甚至有害通风均会影响粮食安全，文章通过分析多信息融合模型，为粮仓通风提供更智能化的辅助决策。

关键词：粮食；智能通风；信息融合

中图分类号S379.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）32-0013-02

前言

粮食问题是关于民生的头等大事，粮食储备情况关系到社会的和谐与稳定，关系到国民经济的持续健康发展，关系到全面建设小康社会宏伟目标的实现[1]。近几年来，“智慧粮库”的概念也得到越来越多人的肯定和支持，如何建立智能粮库存储体系也是研究的热点问题之一。所谓“智慧”粮库主要是利用智能化电子设备取代传统的人工作业，既有效节约了人力资源，同时也提高了管理效率，例如本文所研究的粮库通风问题。众所周知影响粮食品质及安全的因素众多，例如粮库室内温度、湿度、CO2浓度、O2浓度以及PH3浓度等，如何合理的对粮仓进行通风并非一件简单的事，过度通风甚至有害通風均会直接影响粮食的品质，而不通风又会加速粮食的结露、霉变、虫害等现象发生，同样危害粮食安全[2]。在过去，我国粮库大多是采用人工通风的方式，完全凭借粮库工作人员的经验来判断是否需要通风，既缺乏准确性又缺乏稳定性[3]。本文利用传感器采集多种影响粮食安全的例如温度、湿度、气体浓度等信息，将采集到的信息发送至上位机，通过构建合理的信息融合模型对采集到的数据进行分析，最终给出合理的辅助决策。

1 智能通风控制系统

智能通风控制系统主要由两部分构成，以单片机为核心的下位机负责粮库信息的实时监测以及对通风设备的直接控制，而以通风分析软件为核心的上位机负责对采集到的粮库信息进行实时判别以及对下位机发送控制指令。其系统原理图如图1所示。

2 信息融合技术

信息融合技术起源于上世纪70年代，最早是美国学者提出的，主要应用于军事领域。而我国的信息融合技术起步稍晚，大约发展于上世纪80年代，其极高的应用价值很快得到了国内学者的热切关注，对它的研究也一直火热的进行着。信息融合技术是一种信息处理技术，主要针对多种信息源提供的数据或信息，通过相关、融合等方式加以处理并综合利用，比以往利用单独的数据或信息进行决策更合理、更稳定、更准确。

在本文中，信息源主要来源于采集各类粮仓信息的众多传感器，例如温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、O2浓度传感器、PH3浓度传感器、风雨传感器等，综合考虑采集到的所有会影响粮食品质及安全的因素加以分析并做出准确预估，给出更合体的通风决策方案。

3 粮仓通风决策信息融合模型

智能通风采集的实际粮情是多种多样的，每一种粮情都不能单独作为条件决定采用哪种模式进行通风，而通风条件计算结果还有可能支持不同的通风模式[4]。因此，为了使通风决策更加正确合理，就需要综合利用所有的粮情信息。从理论上讲，采集到的影响粮食品质和安全的因素越多，模型就相当越复杂，而给出的决策信息往往更加准确和稳定，但考虑到成本以及现阶段传感器的发展现状，本文主要引入了粮仓外气体温度、粮仓外气体湿度、粮仓室内气体温度、粮仓室内气体湿度、上层粮温、中层粮温、下层粮温、CO2气体浓度、O2气体浓度、PH3气体浓度等信息作为信息源，建立相应的融合模型，信息融合框架模型如图2所示。

该融合模型可以对从实时粮情中获取的多重储粮状态信息进行融合，并对是否通风以及通风模式做出合理的决策，但由于传感器数量较多，个别传感器损坏造成的数据失真会影响到整个决策的准确性，因此本模型可在实时粮情数据的基础上，按照一定的采集策略，采集不同时间点和空间点的多组数据进行叠加式融合，来得到更准确、更稳定的融合结果。D-S证据理论作为一种多用于决策层融合的融合算法，自其提出以来，它的应用范围一直在不断扩大。D-S证据理论强调证据的推理，可以认为其本身就是一种决策模型，可用于解决决策领域的问题，在现有智能通风系统的基础上，对通风模式的决策方法进行改进，将D-S证据理论引入到通风模式的决策中，利用改进的D-S融合模型在决策级上对通风模式进行融合判断，以此提高整个模型的稳定性和准确性。

4 结束语

粮食安全问题永远是人类最关心的热点问题之一，关于“智慧粮库”的研究也会持续的研究下去，本文在目前国内粮库现有的实时监测的硬件基础上研究了如何对采集到的粮情信息进行信息融合，并对信息融合模型的合理性进行了分析，笔者在今后的研究中会对该模型进行进一步优化以期得到更准确的辅助决策系统。

参考文献：

[1]余汉华，王录民，王振清，等.我国地下粮仓应用的现状及前瞻[J].河南工业大学学报（自然科学版），2008，29（6）：79-81.

[2]李刘艳.粮食危机下的中国粮食安全问题研究[J].世界农业，2013（7）：11-15.

[3]龙方.新世纪中国粮食安全问题研究[J].湖南农业大学学报（社会科学版），2007，8（3）：7-14.

[4]孙彪瑞.基于信息融合的粮仓通风智能决策研究[D].2015.

[5]宋立明.粮食数量信息探测和智能识别方法的研究[D].2015.endprint