玉米水分检测三种新方法概述

张帅

摘 要：目前粮油检验机构检测玉米水分的方法主要是烘干法，但是该方法耗费时间较长，效率不高。在研究人员的努力下，玉米水分检测方法有了新的进展，本文概述了电容法、容重法和MATLAB计算机图像处理法3种玉米水分检测新方法。

关键词：玉米水分检测;电容法;容重法;MATLAB计算机图像处理法

玉米是国家储备粮食的主要品种之一，玉米水分是玉米贮藏的关键指标，也是一个重要检测项目。在此前的国家临储粮检验检测工作中，吉林省通榆县粮油监测站以及省内多数粮油监测站均采用传统的烘干法进行玉米水分含量检测。烘干法的优点是，实验流程相对成熟，操作方法相对容易，数据处理和分析相对简单，对于从事粮油检验人员的专业能力要求不高。但烘干法检测水分耗费的时间较长，尤其是检测标准从GB/T 5497-1985 替换成GB 5009.3-2016之后，烘干时间延长，单位时间内有限设备可完成的检测量变少，降低了检验检测效率。所以，有必要了解和掌握一些新的检验检测方法，为日后的粮油检验工作打好基础。

玉米水分的检测方法有两大方向，其一是直接法，即烘干法，其二是间接法，利用玉米的理化特性，及数据模型间接计算水分含量。本文主要对电容法、容重法以及MATLAB计算机图像处理法3种新方法进行概述。

1 电容法

电容法检测玉米水分的关键数据是介电常数。当玉米中的水分含量变化时，其介电常数也会随之变化，存在一定的函数关系。实验中通过对介电常数的监测和分析，计算出玉米的水分含量。电容法因易操作、易维护、易上手等诸多优势得到行业的广泛认可，但是样品前处理、实验条件的稳定性以及数据处理的复杂性也困扰着科研人员。研究者们尝试通过优化检验检测设备解决上述问题，国内外出现了很多利用电容法检测水分的实验设备。

2011年罗承铭等人[1]在介电特性的基础上，又增加物理特性和环境温湿度特性，通过试验分析3种特性对于玉米等谷物水分检测的影响。串口通信技术在此试验中表现亮眼，机械设计理论被应用到玉米等谷物的水分测量实践当中。研究表明，介电特性、容积密度和环境温度在电容法测水分中是3个非常重要的影响因素。电容法水分检测系统的科学性和准确性进一步提升。

2013年甘龙辉等人[2]将高频电磁波应用到玉米等谷物的水分检测中。之前的电容法主要基于湿度传感器和高压脉冲技术，与它们相比，高频电磁波的超强穿透力既可以检测玉米表皮与内部的含水率，又可以降低对样品的损耗，减小因损耗而导致的误差，提高各项检测数据的准确性。研究表明，检测结果的准确性随着谷物样品含水率的升高而降低，水分含量20%是一个分水岭。临储玉米入库的水分含量一般在14%，所以高频电磁波检测法很适合对临储玉米的检验检测。

2 容重法

容重法与传统方法都需要对玉米样品进行干燥。不同的是容重法是通过建立水分含量和容重的数学模型间接计算得出水分含量数据。容重法可以实现在线检测，同时完成玉米容重和水分两个指标的检测，大大提高了工作效率。目前，很多检验检测机构已经开始使用相关的检测设备。

2014年李洪莉等人[3]对基于容重的玉米水分在线检测装置进行了研究和改进，对玉米干燥过程中玉米容重、水分、热风风速与热风温度进行分析，建立数学模型，实现了对容重和水分的實时检测。改进后的仪器易操作而且稳定性高，可连续检测。

2017年王桂英等人[4]将自制的玉米含水量检测试验装置安装在粮食烘干机上，进行了大量性能试验并进行了多次建模分析，结果表明，此方法可行。

3 MATLAB计算机图像处理法

MATLAB是当今世界上一款先进的数学软件，被广泛用于实验数据处理过程。图像处理是MATLAB的一大优势，既能做到高度的可视化，又能满足不同领域的数学建模要求。

2014年宋佳等人[5]将MATLAB用于谷物干燥过程中，进行了试验数据的数值模拟及数字化设计，使用MATLAB进行了偏微分方程计算，以及曲线和立体图像的绘制。模拟水分数据对谷物干燥系统有了很大改善。

2016年黄南等人用MATLAB对玉米水分检测结果进行分析，通过对玉米数字图像特征值的研究，建立了基于MATLAB GUI的粮食快速检测系统。该系统预测水分含量的准确率在95%以上，由此可见，机器视觉技术与计算机图像处理技术将成为今后检验检测技术研究领域非常重要的一部分。

4 结语

对于玉米水分的检测，希望可以做到快速、实时、准确和稳定。市场上已经出现了几款水分快检设备，确实做到了快速，但是准确性和稳定性还有待提高。技术的发展日新月异，相信以后会有越来越多的先进技术得到广泛应用，玉米水分的检测也会越来越高效、准确。

参考文献

[1]罗承铭.基于电容法的谷物水分检测系统研究与设计[D].咸阳：西北农林科技大学 2011.

[2]甘龙辉.基于高频电磁波的谷物水分测量研究[D].大庆：黑龙江八一农垦大学 2013.

[3]李洪莉.基于容重的玉米水分在线检测装置的研制[D].长春：吉林大学，2014.

[4]王桂英，吴文福，徐岩.容重法在线检测玉米含水量的研究[J].中国粮油学报，2017（11）：152-158.

[5]宋佳.基于MATLAB的谷物干燥过程数值模拟及数字化[D].长春：吉林大学，2014.