粮食干燥机智能系统应用前景展望及建议*

2022-09-06王赫

粮食加工 2022年4期

王赫

（辽宁省粮食科学研究所，沈阳 110032）

粮食是国民经济的基础，是关系国计民生的特殊战略物资，粮食问题始终是关系我国国民经济发展和全面建设小康社会的重大战略问题，粮食的数量、质量与安全直接关系到国民经济发展和社会稳定的大局，确保粮食安全是我国经济与社会协调发展的基础，是我国农业可持续发展永恒的主题。

根据国家统计局官网2021 年12 月6 日发布《关于2021 年粮食产量数据的公告》显示，2021 年全国粮食总产量6 828.5 亿kg，比上年增加133.5亿kg，增长2.0%，全年粮食产量再创新高，连续7年保持在0.65 万亿kg 以上。粮食干燥作为粮食储藏的第一道关键性作业程序，是保障粮食安全的基础。有关试验研究表明，我国各粮食储备库的粮食从入库到干燥、装袋损耗粮食7%左右。因此，了解粮食干燥机智能系统应用前景，改造提升现有大型粮食干燥机控制技术水平，减少我国粮食在干燥环节中数量和质量的损失很有必要。

1 粮食干燥生产工艺及存在的问题

目前我国需要干燥的粮食品种主要是玉米、水稻及小麦等。玉米干燥多使用热风式高温快速干燥的塔式干燥机，水稻则采用低温循环式干燥机。塔式干燥机主要干燥方式有混流、顺逆流、顺流及横流等。干燥机系统生产工艺流程基本相同，典型的生产工艺流程见图1。

粮食干燥工艺对烘后粮食品质的影响举足轻重，特别是高温快速干燥时玉米烘后品质劣化明显。粮食干燥工艺主要存在的问题：粮食干燥塔结构不合理，干燥室内粮食受热存有死角，粮食干燥过程中产生焦糊粒、破碎率及粮食经干燥后品质劣化，粮食干燥技术参数的设定不科学，粮食干燥机系统智能控制水平较低等。

2 智能控制系统在粮食干燥机上的应用情况

实现粮食干燥机的智能控制，对保证出机粮食水分均匀一致、干燥后粮食品质、减轻操作人员劳动强度及充分发挥干燥机生产能力等具有重要意义。由于粮食干燥过程的复杂性、大滞后、多变量和强非线性的特点，给智能控制系统应用带来很多困难[1]。

目前粮食干燥机控制水平还较低，很多单位曾经配置了一些粮食干燥控制系统现在基本成为摆设。粮食干燥机智能控制系统应包含粮食干燥机流程的监控（顺序控制）、排粮水分的自动控制（过程控制）和生产过程的计算机管理。目前国内研制的粮食干燥机自动控制系统已具有粮食干燥机流程的监控、生产过程的计算机管理。但排粮水分的自动控制国内外还处于研究开发阶段，目前国内还没有一例实施，主要原因在于粮食干燥过程及机理的复杂性、众多的影响因素及其不确定性[2]。

3 关于开发粮食干燥机智能系统几点建议

要真正实现粮食水分的良好控制必须解决两项技术难题，一是研究准确可靠的粮食水分在线监测装置或快速的取样测量装置；二是建立一套合理、精度较高、适用面较广的控制模型，如此才能很好地研发适合我国粮情的粮食干燥机智能控制系统。

图1 典型干燥生产工艺流程

3.1 建立粮食干燥过程中干燥品质在线识别模型

粮食干燥质量取决于粮床厚度、粮食流速、初始含水率、粮食温度、粮食密度膨胀率、最终含水率、热风温度和湿度等多种因素，而且粮食的初始含水率及粮食品质(密度的膨胀率)变化的随机性比较大。不同品质的粮食干燥速度不同，而干燥过程工艺参数直接影响粮食干燥后的品质。因此，研究建立粮食干燥过程中干燥品质在线识别模型，对于实现干燥过程工艺参数的实时控制，保证粮食的干燥质量具有重要意义。

3.2 研究粮食干燥机内宏观统计参数及其变化规律

粮食干燥是一个包含生物活性变化在内的复杂传热传质过程，粮食干燥机是一个开放式热力学系统。深入研究干燥过程粮食传热传质机理将是解决粮食干燥过程参数控制和保证粮食干燥质量的基础。在干燥过程中，传热传质过程将直接影响粮食干燥系统内部的宏观参数，如温度、压力等。因此研究干燥机内宏观统计参数及其变化规律，并将其作为干燥过程传热传质量度的指标来间接判断干燥机内粮食的干燥特征与传热传质速度。