向“躺平”的粮食寻答案

文/本刊实习记者 陈一海

粮食收储到粮库并不是终点。植物有灵，在粮库里的粮食还不断进行着呼吸作用，粮库的环境等因素也在影响着储粮损耗。（资料图）

习近平总书记在2020年全国政协十三届三次会议上强调：“手中有粮、心中不慌在任何时候都是真理。”

我国连续6年粮食产量超过1.3万亿斤，人均粮食占有量超过470公斤，高于国际规定的400公斤安全线。一个拥有超过14亿人口的大国，用不到世界9%的耕地，养活了世界近1/5的人口，将饭碗牢牢地端在自己手中。

未雨绸缪，防患于未然，我国不仅要在粮食增产上“下功夫”，也要在粮食收储运方面“出实招”“见实效”。

“粟者,王者大用,政之本务。”我国历史上各朝代无不重视屯粮。在《史记·平准书》里，司马迁用“贯朽粟陈”记载了汉朝文景之治的繁荣景象：国库里钱币堆成山，穿钱的线都腐朽了，粮库里积压的粮食无数，堆积的谷子腐烂，无法再食用。战争年代，兵马未动，粮草先行，和平年代粮食储备同等重要，既可供应非农业人口的粮食消费需求，也可调节粮食供求平衡、稳定粮食市场价格、应对重大自然灾害或其他突发事件，我国古代的军事制度以屯田出名，例如李牧雁门关屯田、诸葛亮汉中屯田。目前，中国储备粮管理集团有限公司直接管理和地方代管的粮库在全国分布了200多座。

主粮作物收获后，通过一系列操作送到粮库中，就这样，粮食“躺平”在粮库中，数以亿计的聚集在一起，在粮库里堆成了山。

但是，粮食收储到粮库并不是终点。植物有灵，在粮库里的粮食还不断进行着呼吸作用，粮库的环境等因素也在影响着储粮损耗。如何更好地对粮食进行监测预警呢？

粮食“躺平”得是否“舒适”不能无人知晓。

为提高我国粮食保障能力，国家重点研发计划“现代食品加工及粮食收储运技术与装备”重点专项“粮情监测监管云平台关键技术研究及装备开发”项目实施。项目组研发出基于多传感器融合的综合粮情检测系统，向“躺平”的粮食寻答案。

科技锁“鲜” 稳定粮情

从主粮作物到成为商品粮上市销售，粮食要“过五关”：收购、运输、入库、监测、加工。其中，粮食入仓、科技锁“鲜”、常储常新，最难的是中间环节。

粮食仓储不能像“薛定谔的猫”，粮食的监测预警，一靠政策，二靠科技。电子测温、机械通风、内环流控温，科技储粮已是常态，质量达标率常年稳定在95%以上。而科技创新的技术瓶颈则主要体现在两个方面：一是粮堆安全预警模型耦合技术方法还处在较为原始的阶段，还不能完全反映粮堆安全储藏的趋势，进而形成精确系列控制策略；二是粮堆参数检测装备已经发展到了瓶颈，目前的体系无法达到预测预警所需要的检测空间密度，需要对粮情检测系统进行革命性的突破，满足经济性与应用性的统一。

“现有粮情测控系统架构不合理、测控指标单一、方法适应性较差。”“粮情监测监管云平台关键技术研究及装备开发”项目负责人、国家粮食和物资储备局科学研究院研究员赵会义带领团队构建一个粮情监测预警平台，为粮食安全提供大数据级策略支撑。

在赵会义的叙述中，“粮情监测监管云平台关键技术研究及装备开发”项目的宏图徐徐展开：研发多指标危险粮情预测和新型集成粮情测控技术及装备，形成预判处理和多项介质组织风险应急处理技术及规范；通过对区域性、历史性多指标粮情数据的系统处理，建立粮情“早知道”系统；通过全国政策性粮食大数据深度挖掘，研究清仓查库反欺诈、质价关联和追溯关键技术，研究建立基于大数据云计算技术的国家级粮情监测预警和智能分析咨询决策系统。

项目实施五年来，赵会义带领团队攻坚克难，研发出一套基于多传感器融合的综合粮情检测系统。这套系统主要利用多传感器融合技术采集粮堆二氧化碳、磷化氢、氧气、粮食温度、粮仓温湿度、虫害等粮情参数，实现粮情信息的实时监测预警与趋势分析。

旧时的粮情采集系统各自独立，安装使用维护成本高，且数据集成困难。基于多传感器融合的综合粮情检测系统解决了以上难题。它集成空气温度/湿度、虫害、气体等低功耗传感器，并基于多传感器集成与动态融合技术，通过结构优化、工艺改进，研制适于粮库的专用分布式光纤温度传感器和集成分布式光纤传输和传感于一体的监控设备，实现粮库多参数、多通道数据实时获取。

国家粮食储备库技术人员在演示智能化粮库管理平台（资料图）

该成果创新地实现了在仓外使用一套系统，可同时对仓内粮食进行温湿、虫、气多项指标综合检测，从而更准确地判断分析仓内粮情发生变化情况及其活动规律：一是通过对粮情多因素交叉影响下的有效光谱信息的响应机理分析，研制基于无线传感网络的综合粮情快速检测装置，检测误差均小于5%，响应时间不超过4秒；二是集成新型智能化、低功耗的传感器模块实现对粮仓内粮食温湿度进行“穿透”测量，传感器功耗低于0.25瓦，支持12伏-36伏的宽电压供电。

粮情上“云”一招到位

“粮情监测监管云平台关键技术研究及装备开发”项目与粮食行业智能化升级的时代背景同步。综合粮情检测系统研发的背后，是一支以粮食储运国家工程实验室为核心，集“产学研”一体的研发团队。研发团队已研发的“四合一”粮食储藏技术，获得国家科技进步一等奖；多参数粮情装备已经初步研发成功，粮情预警技术获得了多项专利，粮食追溯领域已经完成了多项数据标准，初步完成了多参数粮情平台和我国储粮虫霉专家系统的搭建工作。

综合粮情检测系统的研发是赵会义团队构建粮情监测监管云平台的一块重要拼图。它的意义在于构建了标准化的粮情多参数数据集合，为其他课题的模型研发提供数据基础和标准化传输与储藏机制，并形成基于多参数粮情的预测预警发布机制。

过去，全国性粮情大数据汇集困难，与品质、价格、物流等周边数据难以整合，基于大数据的区域性指导技术体系不完善。因此，管理部门无法掌握储粮安全状态，也无法实现以大数据为基础构建可追溯、清仓查库和质量安全等服务，造成数据与监测监管脱节。该项目依据指南在充分梳理了行业需求基础上，进行粮情监测监管云平台关键技术研究及装备重点攻关，确保粮食行业信息化建设顺利进行，保障了国家粮食安全。

完善粮情监测预警体系是市场条件下粮食宏观调控的重要基石，也是确保我国粮食安全、推进“供给侧改革”的重要支撑技术手段。赵会义计划重点突破行业云平台构建公共技术与标准，在统一设计下对清仓查库反欺诈、质价关联和追溯等监管关键技术进行研发，同时攻克感知层粮情测控装备和粮堆时空阈的危险粮情预测与调控技术，进而建立多参数的区域性储粮安全预警技术，形成统一标准和规范的粮情监测监管支撑体系。

全国粮情上“云”，指日可待。

落地应用 寻找答案

综合粮情检测系统研发过程难关重重，最主要的困难来自粮食数据自动采集与传输方案。目前，粮情模块主要采用基于485总线技术，云端系统无法直接扫描到板卡，数据不可直接获取。同时，仓房除了粮情外，有很多其他设备需要近端采集数据与控制，例如：通风控制柜、虫情采集设备、气体检测设备等。因此，团队通过自主研发“粮情大数据信息采汇设备”来解决这一问题。设备通过串口（输出）与原厂家粮情监测分机连接，并通过网络（有线网络、2G、3G、4G、NB-IOT等）将数据上传到云平台，实现与粮情云平台系统的通讯，以及不同厂商的远程数据采集。同时设备采用MQTT传输协议与云平台通信，在确保数据安全的同时，能够解决百万级以上设备连接、传输等并发问题。

将“粮情大数据信息采汇设备”作为一个数据采集控制节点，可以做到上下穿透，既能将实时粮情传送到云平台，又能对仓房进行实时粮情数据采集及智能设备控制，达到数据交互无障碍。同时云盒可接入多家粮情模块，可建立数据模型对相关设备进行智能化控制。

然而，问题又来了。受到系统集成性不足等问题的影响，综合粮情检测系统应用成本较高。推广应用时，许多企业虽然有兴趣，也知道各项参数监测的重要，但安装积极性不高。

赵会义从事粮食储藏工艺及信息化领域科研和技术推广工作多年，深知企业是直接联系应用和研发的中间环节，对成果的应用场景、成本控制以及适用性等方面具有超强的敏感性，发挥他们的作用对于成果落地和推广应用具有决定性的作用。

项目组只好一方面对系统的集成性进行攻关，不断降低应用成本，同时也将系统应用后降低保管员的劳动强度、提高预测预警能力等成效一遍一遍向企业推介。陆陆续续有企业释清疑惑，安装和应用系统的热情得到了释放。目前综合粮情检测系统已应用于南京灵山粮食储备库有限公司、徐州市贾汪区青山泉粮油管理所、南京恒祺农业科技有限公司等多家粮食相关企业，对多家企业进行了信息化升级改造，实现了粮食质量的全程监管，降低产后粮食损失，大幅度提高作业效率，效果显著，整体上达到了国内领先水平。

对于未来的发展规划，赵会义希望研发团队在短期内通过优化成果和提升成果的易用性以及构建技术支撑团队，加大推广和应用力度，延长项目的实际生命期。面向“十四五”，一是加强基础理论研究，进一步推动信息技术在粮食行业应用基础理论研究；二是加强核心技术创新，特别是粮食智能化装备的研发工作；三是突破行业边界，与相关行业形成互动性研发。

爱默生曾言：“谁能了解地上的糖果和美德，了解水、了解植物、了解天空，还了解这些东西从何而来，那么他就是一个真正富有的、高贵的人。”安静“躺平”在粮库里的一粒粒粮食，大概不会料想到，世上有人在四处奔波，只为要得到它是否“舒适”的答案。