向“躺平”的糧食尋答案

文/本刊實習記者 陳一海

糧食收儲到糧庫并不是終點。植物有靈，在糧庫里的糧食還不斷進行著呼吸作用，糧庫的環(huán)境等因素也在影響著儲糧損耗。（資料圖）

習近平總書記在2020年全國政協(xié)十三屆三次會議上強調(diào)：“手中有糧、心中不慌在任何時候都是真理?！?/p>

我國連續(xù)6年糧食產(chǎn)量超過1.3萬億斤，人均糧食占有量超過470公斤，高于國際規(guī)定的400公斤安全線。一個擁有超過14億人口的大國，用不到世界9%的耕地，養(yǎng)活了世界近1/5的人口，將飯碗牢牢地端在自己手中。

未雨綢繆，防患于未然，我國不僅要在糧食增產(chǎn)上“下功夫”，也要在糧食收儲運方面“出實招”“見實效”。

“粟者,王者大用,政之本務。”我國歷史上各朝代無不重視屯糧。在《史記·平準書》里，司馬遷用“貫朽粟陳”記載了漢朝文景之治的繁榮景象：國庫里錢幣堆成山，穿錢的線都腐朽了，糧庫里積壓的糧食無數(shù)，堆積的谷子腐爛，無法再食用。戰(zhàn)爭年代，兵馬未動，糧草先行，和平年代糧食儲備同等重要，既可供應非農(nóng)業(yè)人口的糧食消費需求，也可調(diào)節(jié)糧食供求平衡、穩(wěn)定糧食市場價格、應對重大自然災害或其他突發(fā)事件，我國古代的軍事制度以屯田出名，例如李牧雁門關屯田、諸葛亮漢中屯田。目前，中國儲備糧管理集團有限公司直接管理和地方代管的糧庫在全國分布了200多座。

主糧作物收獲后，通過一系列操作送到糧庫中，就這樣，糧食“躺平”在糧庫中，數(shù)以億計的聚集在一起，在糧庫里堆成了山。

但是，糧食收儲到糧庫并不是終點。植物有靈，在糧庫里的糧食還不斷進行著呼吸作用，糧庫的環(huán)境等因素也在影響著儲糧損耗。如何更好地對糧食進行監(jiān)測預警呢？

糧食“躺平”得是否“舒適”不能無人知曉。

為提高我國糧食保障能力，國家重點研發(fā)計劃“現(xiàn)代食品加工及糧食收儲運技術與裝備”重點專項“糧情監(jiān)測監(jiān)管云平臺關鍵技術研究及裝備開發(fā)”項目實施。項目組研發(fā)出基于多傳感器融合的綜合糧情檢測系統(tǒng)，向“躺平”的糧食尋答案。

科技鎖“鮮” 穩(wěn)定糧情

從主糧作物到成為商品糧上市銷售，糧食要“過五關”：收購、運輸、入庫、監(jiān)測、加工。其中，糧食入倉、科技鎖“鮮”、常儲常新，最難的是中間環(huán)節(jié)。

糧食倉儲不能像“薛定諤的貓”，糧食的監(jiān)測預警，一靠政策，二靠科技。電子測溫、機械通風、內(nèi)環(huán)流控溫，科技儲糧已是常態(tài)，質(zhì)量達標率常年穩(wěn)定在95%以上。而科技創(chuàng)新的技術瓶頸則主要體現(xiàn)在兩個方面：一是糧堆安全預警模型耦合技術方法還處在較為原始的階段，還不能完全反映糧堆安全儲藏的趨勢，進而形成精確系列控制策略；二是糧堆參數(shù)檢測裝備已經(jīng)發(fā)展到了瓶頸，目前的體系無法達到預測預警所需要的檢測空間密度，需要對糧情檢測系統(tǒng)進行革命性的突破，滿足經(jīng)濟性與應用性的統(tǒng)一。

“現(xiàn)有糧情測控系統(tǒng)架構不合理、測控指標單一、方法適應性較差。”“糧情監(jiān)測監(jiān)管云平臺關鍵技術研究及裝備開發(fā)”項目負責人、國家糧食和物資儲備局科學研究院研究員趙會義帶領團隊構建一個糧情監(jiān)測預警平臺，為糧食安全提供大數(shù)據(jù)級策略支撐。

在趙會義的敘述中，“糧情監(jiān)測監(jiān)管云平臺關鍵技術研究及裝備開發(fā)”項目的宏圖徐徐展開：研發(fā)多指標危險糧情預測和新型集成糧情測控技術及裝備，形成預判處理和多項介質(zhì)組織風險應急處理技術及規(guī)范；通過對區(qū)域性、歷史性多指標糧情數(shù)據(jù)的系統(tǒng)處理，建立糧情“早知道”系統(tǒng)；通過全國政策性糧食大數(shù)據(jù)深度挖掘，研究清倉查庫反欺詐、質(zhì)價關聯(lián)和追溯關鍵技術，研究建立基于大數(shù)據(jù)云計算技術的國家級糧情監(jiān)測預警和智能分析咨詢決策系統(tǒng)。

項目實施五年來，趙會義帶領團隊攻堅克難，研發(fā)出一套基于多傳感器融合的綜合糧情檢測系統(tǒng)。這套系統(tǒng)主要利用多傳感器融合技術采集糧堆二氧化碳、磷化氫、氧氣、糧食溫度、糧倉溫濕度、蟲害等糧情參數(shù)，實現(xiàn)糧情信息的實時監(jiān)測預警與趨勢分析。

舊時的糧情采集系統(tǒng)各自獨立，安裝使用維護成本高，且數(shù)據(jù)集成困難?；诙鄠鞲衅魅诤系木C合糧情檢測系統(tǒng)解決了以上難題。它集成空氣溫度/濕度、蟲害、氣體等低功耗傳感器，并基于多傳感器集成與動態(tài)融合技術，通過結構優(yōu)化、工藝改進，研制適于糧庫的專用分布式光纖溫度傳感器和集成分布式光纖傳輸和傳感于一體的監(jiān)控設備，實現(xiàn)糧庫多參數(shù)、多通道數(shù)據(jù)實時獲取。

國家糧食儲備庫技術人員在演示智能化糧庫管理平臺（資料圖）

該成果創(chuàng)新地實現(xiàn)了在倉外使用一套系統(tǒng)，可同時對倉內(nèi)糧食進行溫濕、蟲、氣多項指標綜合檢測，從而更準確地判斷分析倉內(nèi)糧情發(fā)生變化情況及其活動規(guī)律：一是通過對糧情多因素交叉影響下的有效光譜信息的響應機理分析，研制基于無線傳感網(wǎng)絡的綜合糧情快速檢測裝置，檢測誤差均小于5%，響應時間不超過4秒；二是集成新型智能化、低功耗的傳感器模塊實現(xiàn)對糧倉內(nèi)糧食溫濕度進行“穿透”測量，傳感器功耗低于0.25瓦，支持12伏-36伏的寬電壓供電。

糧情上“云”一招到位

“糧情監(jiān)測監(jiān)管云平臺關鍵技術研究及裝備開發(fā)”項目與糧食行業(yè)智能化升級的時代背景同步。綜合糧情檢測系統(tǒng)研發(fā)的背后，是一支以糧食儲運國家工程實驗室為核心，集“產(chǎn)學研”一體的研發(fā)團隊。研發(fā)團隊已研發(fā)的“四合一”糧食儲藏技術，獲得國家科技進步一等獎；多參數(shù)糧情裝備已經(jīng)初步研發(fā)成功，糧情預警技術獲得了多項專利，糧食追溯領域已經(jīng)完成了多項數(shù)據(jù)標準，初步完成了多參數(shù)糧情平臺和我國儲糧蟲霉專家系統(tǒng)的搭建工作。

綜合糧情檢測系統(tǒng)的研發(fā)是趙會義團隊構建糧情監(jiān)測監(jiān)管云平臺的一塊重要拼圖。它的意義在于構建了標準化的糧情多參數(shù)數(shù)據(jù)集合，為其他課題的模型研發(fā)提供數(shù)據(jù)基礎和標準化傳輸與儲藏機制，并形成基于多參數(shù)糧情的預測預警發(fā)布機制。

過去，全國性糧情大數(shù)據(jù)匯集困難，與品質(zhì)、價格、物流等周邊數(shù)據(jù)難以整合，基于大數(shù)據(jù)的區(qū)域性指導技術體系不完善。因此，管理部門無法掌握儲糧安全狀態(tài)，也無法實現(xiàn)以大數(shù)據(jù)為基礎構建可追溯、清倉查庫和質(zhì)量安全等服務，造成數(shù)據(jù)與監(jiān)測監(jiān)管脫節(jié)。該項目依據(jù)指南在充分梳理了行業(yè)需求基礎上，進行糧情監(jiān)測監(jiān)管云平臺關鍵技術研究及裝備重點攻關，確保糧食行業(yè)信息化建設順利進行，保障了國家糧食安全。

完善糧情監(jiān)測預警體系是市場條件下糧食宏觀調(diào)控的重要基石，也是確保我國糧食安全、推進“供給側(cè)改革”的重要支撐技術手段。趙會義計劃重點突破行業(yè)云平臺構建公共技術與標準，在統(tǒng)一設計下對清倉查庫反欺詐、質(zhì)價關聯(lián)和追溯等監(jiān)管關鍵技術進行研發(fā)，同時攻克感知層糧情測控裝備和糧堆時空閾的危險糧情預測與調(diào)控技術，進而建立多參數(shù)的區(qū)域性儲糧安全預警技術，形成統(tǒng)一標準和規(guī)范的糧情監(jiān)測監(jiān)管支撐體系。

全國糧情上“云”，指日可待。

落地應用 尋找答案

綜合糧情檢測系統(tǒng)研發(fā)過程難關重重，最主要的困難來自糧食數(shù)據(jù)自動采集與傳輸方案。目前，糧情模塊主要采用基于485總線技術，云端系統(tǒng)無法直接掃描到板卡，數(shù)據(jù)不可直接獲取。同時，倉房除了糧情外，有很多其他設備需要近端采集數(shù)據(jù)與控制，例如：通風控制柜、蟲情采集設備、氣體檢測設備等。因此，團隊通過自主研發(fā)“糧情大數(shù)據(jù)信息采匯設備”來解決這一問題。設備通過串口（輸出）與原廠家糧情監(jiān)測分機連接，并通過網(wǎng)絡（有線網(wǎng)絡、2G、3G、4G、NB-IOT等）將數(shù)據(jù)上傳到云平臺，實現(xiàn)與糧情云平臺系統(tǒng)的通訊，以及不同廠商的遠程數(shù)據(jù)采集。同時設備采用MQTT傳輸協(xié)議與云平臺通信，在確保數(shù)據(jù)安全的同時，能夠解決百萬級以上設備連接、傳輸?shù)炔l(fā)問題。

將“糧情大數(shù)據(jù)信息采匯設備”作為一個數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點，可以做到上下穿透，既能將實時糧情傳送到云平臺，又能對倉房進行實時糧情數(shù)據(jù)采集及智能設備控制，達到數(shù)據(jù)交互無障礙。同時云盒可接入多家糧情模塊，可建立數(shù)據(jù)模型對相關設備進行智能化控制。

然而，問題又來了。受到系統(tǒng)集成性不足等問題的影響，綜合糧情檢測系統(tǒng)應用成本較高。推廣應用時，許多企業(yè)雖然有興趣，也知道各項參數(shù)監(jiān)測的重要，但安裝積極性不高。

趙會義從事糧食儲藏工藝及信息化領域科研和技術推廣工作多年，深知企業(yè)是直接聯(lián)系應用和研發(fā)的中間環(huán)節(jié)，對成果的應用場景、成本控制以及適用性等方面具有超強的敏感性，發(fā)揮他們的作用對于成果落地和推廣應用具有決定性的作用。

項目組只好一方面對系統(tǒng)的集成性進行攻關，不斷降低應用成本，同時也將系統(tǒng)應用后降低保管員的勞動強度、提高預測預警能力等成效一遍一遍向企業(yè)推介。陸陸續(xù)續(xù)有企業(yè)釋清疑惑，安裝和應用系統(tǒng)的熱情得到了釋放。目前綜合糧情檢測系統(tǒng)已應用于南京靈山糧食儲備庫有限公司、徐州市賈汪區(qū)青山泉糧油管理所、南京恒祺農(nóng)業(yè)科技有限公司等多家糧食相關企業(yè)，對多家企業(yè)進行了信息化升級改造，實現(xiàn)了糧食質(zhì)量的全程監(jiān)管，降低產(chǎn)后糧食損失，大幅度提高作業(yè)效率，效果顯著，整體上達到了國內(nèi)領先水平。

對于未來的發(fā)展規(guī)劃，趙會義希望研發(fā)團隊在短期內(nèi)通過優(yōu)化成果和提升成果的易用性以及構建技術支撐團隊，加大推廣和應用力度，延長項目的實際生命期。面向“十四五”，一是加強基礎理論研究，進一步推動信息技術在糧食行業(yè)應用基礎理論研究；二是加強核心技術創(chuàng)新，特別是糧食智能化裝備的研發(fā)工作；三是突破行業(yè)邊界，與相關行業(yè)形成互動性研發(fā)。

愛默生曾言：“誰能了解地上的糖果和美德，了解水、了解植物、了解天空，還了解這些東西從何而來，那么他就是一個真正富有的、高貴的人。”安靜“躺平”在糧庫里的一粒粒糧食，大概不會料想到，世上有人在四處奔波，只為要得到它是否“舒適”的答案。