智能网联农业烘干机一体化建设

王 雪

(宁夏工商职业技术学院,银川 750021)

0 引言

我国是粮食生产大国，粮食的高质量存储是推进农业现代化的重要环节。农业烘干机是粮食存储的关键技术设备，智能网联农业烘干机一体化建设是未来粮食仓储的核心内容，能进一步推进农业现代化向着更加智能化、信息化的方向发展。智能网联农业烘干机一体化建设有利于改善农作物烘干时长、水分值等参数的计算和测定，推动我国粮食烘干技术的发展和进步，对于我国农业现代化发展具有重要促进作用。

1 农业烘干机市场需求变化与发展

1.1 农业烘干机的用途及市场分布

中国很多的粮食作物与经济作物都有烘干需求，其中玉米、水稻和小麦等粮食作物的烘干需求最大，大豆、油菜籽和种子、水果、蔬菜、药材等经济作物的烘干需求次之。最大的农业烘干机市场主要集中在江西、湖南、安徽、湖北、江苏和闽浙等南方水稻生产区，占据农业烘干市场需求的80%以上。

1.2 农业烘干机的市场需求变化

农业烘干机的市场需求受到国家粮食收储政策、补贴政策和环保要求等因素影响较大。目前，市场上的主流农业烘干机为15 t级别和30 t级别两种，随着市场需求的变化，15 t级别农业烘干机市场需求逐步下降，30 t级别农业烘干机的市场需求逐步上升。散户、粮贸商及种植粮食大户对于农业烘干机的市场需求在逐步下降，国家粮库与粮食加工企业对于农业烘干机的市场需求在逐步上升。处理量小的农业烘干机市场需求在逐步下降，处理规模大、集中化的农业烘干机的市场需求在逐步上升。农业烘干机客户对于产品的需求从单个设备逐步发展为配套烘干设备，最后发展为烘干、储运一体化成套烘干系统[1]。

2 新型经营主体对农业烘干机的新需求

农业烘干机的数量需求总体上呈现上升趋势，其中的谷物烘干机需求上升趋势明显，机械烘干的粮食数量也逐步提升。新型农业经营主体呈现出多主体并存、多领域融合和跨区域联动的新格局。我国属于“大国小农”的基本国情，新型农业经营主体数量多、分布广，对于农业烘干机的需求呈现出不断增加、需求旺盛、差异显著等特点。其中，东北地区的粮食烘干以连续性烘干系统为主，南方地区的粮食烘干主要分为热泵辅助加热通风烘干系统和连续式烘干系统。新型经营主体对于粮食烘干过程中所使用的能源也千差万别，包括煤、生物质燃料、柴油、天然气和电能等，在节能环保、杂质筛选、操作难易程度、市场价格、使用周期、生产效率、规模结构等方面也呈现大的差异[2]。

3 智能网联农业烘干机一体化建设

3.1 技术路线

智能网联农业烘干机所采用的智能控制系统，以PLC作为主要控制元件，在烘干过程中实时监测水分和温度，控制烘干作业的各个操作环节，实现农业烘干机的智能化控制，形成智能网联农业烘干机一体化建设。在粮食进入的过程中，内部的料位传感器可以实现粮食在粮仓内料位的实时监控，当粮食的进料量达到指定料位后，料位传感器会发出信号，PLC系统在接收信号后，可以发出烘干机进料停止信号，停止粮食进料作业。在烘干过程中，操作人员可通过设置智能网联农业烘干机的水分采集颗粒数、采集时间、采集次数等不同参数，控制水分仪的水分检测，将水分检测结果传输到PLC，经过计算确定农业作物的平均水分情况，并在控制系统的屏幕显示。PLC还能够接收仓内温度传感器传出的温度信号，根据烘干需要调整烘干温度。完成烘干作业以后，智能网联农业烘干机会自动排出粮食，并在粮食排出的过程中，通过皮带末端的重量传感器传送重量信号到PLC，在控制系统的显示屏上显示，并实现烘干重量的记录。

3.2 控制原理

智能网联农业烘干机控制系统借助大数据功能，能通过统计和分析确定粮食水分指数、干燥参数和粮食品质检测信息，通过系统修正和人工校订，不断完善控制系统，达到烘干效果精准、高效、高标准要求。针对水分较高的粮食作物或者经济作物，采用两段干燥工艺法，达到节能、高效的效果。针对种子等要求高的烘干作物，选择专门的烘干工艺，根据不同水分情况，选择不同的烘干程序，确保种子的干燥效果和出芽率。智能网联农业烘干机能够自动识别烘干机装载量，根据具体的装载量选择不同的烘干工艺，能够实现可变温度烘干，既节约了能源，也实现了经济、环保。智能网联农业烘干机可靠性更强，可以集中操作，智能化控制水平高、自动化程度高。智能网联农业烘干机可以实现对于多样性的数据监控，实现了从烘干设备到烘干系统、烘干工程、烘干一体化的转变，通过系统能实现设定烘干作业温度、传输水分值等，通过辅助工程设置确定粮食烘干流程。

图1 智能网联农业烘干机烘干工程控制系统图

3.3 远程监控系统组成和工作原理

智能网联农业烘干机远程监控系统的开发和应用基于较为成熟的远程监控技术，实现了烘干机对于多样化烘干数据的监控，能对烘干系统进行整体性控制，实现烘干全过程的智能化监测和智能化监管。智能网联农业烘干机远程监控系统包括烘干信息录入、远程控制、数据回传、设备故障报警、报表统计等多种功能，实现智能控制烘干作业全流程。在智能网联农业烘干机远程监控系统上开发上位机监控功能，通过监控功能发出各种指令，进而实现PLC和工控机之间的信息交换，执行控制指令(图2)。上位机监控功能增加以后，远程监控系统界面更加清晰、控制更加安全、精度更加准确、数据存储量更大，用户可以根据自身需求自定义开发监控系统。工控机作为上位机，利用传感器采集有关数据以后，通过PLC的处理，送入到上位机，可以形成一个监控系统。上位机可以对所收集到的数据进行分析、存盘、计算、打印、显示、报警等一系列作业活动。智能网联农业烘干机远程监控系统通过数据的大量收集，可以全面掌握农业烘干机的烘干时长、烘干温度、烘干农作物种类分布、水分值及烘干设备的工作状态等，通过长时间的数据积累和分析，实现对智能网联农业烘干机远程监控系统的升级和改造，进一步提高智能网联农业烘干机的工作效率和农作物烘干经济效益[3]。

3.4 综合作业管理系统

智能网联农业烘干机的综合作业管理系统采用模块化设计思想，采用云服务器+自动化控制系统的方式进行作业，实现作业系统网页发布，设备操作人员随时可以查看智能网联农业烘干机的工作情况，对相关数据进行采集、整理、分析，通过大数据的加持，进一步完善智能网联农业烘干机的工艺流程，提高作业效率。智能网联农业烘干机可以根据物理设备结构的不同、功能的差异来分配和调整服务器，根据系统需求设立专门的服务器，为了降低用户安装和维护设备的工作量，降低使用维护成本，智能网联农业烘干机配备了可以统一管理、自动部署的客户端软件和工程技术手段，形成一套通过网页发布功能的烘干机作业系统，保证系统管理工作的实时性，即只要能够上网，就可以随时查看烘干机的作业状态，甚至可以通过智能手机的软件随时查看系统的作业状态。为了将智能网联农业烘干机的设备功能需求转化为产品需求，可以通过人机交互进一步优化智能网联农业烘干机的综合作业管理系统。智能网联农业烘干机的综合作业管理系统可以实时显示接入烘干机的数量、设备的运行情况及设备所处的位置，以便于系统管理者把控设备的运行情况和相关维护工作。用户进入系统以后，可以清晰查看设备运行状态和位置信息，当设备运行出现问题时会自动报警，并自动进入设备运行监控画面，便于下一步对设备运行问题进行操作处理。通过智能网联农业烘干机的综合作业管理系统可以随时查看烘干机所处的工艺环节、运行时长及相关参数。报警系统能够查看烘干机历史报警信息和目前的报警状况，帮助设备维护人员提供维护作业的参考，提高维护人员的维护效率。

图2 PLC控制烘干机工作流程

3.5 应用推广前景

智能网联农业烘干机操作简单，对管理人员技术水平要求不高，通过操作说明或者简单培训即可完成设备的操作，有效控制各项烘干技术指标。智能网联农业烘干机可以科学设定粮食的水分，保证生产经营者的经济效益。例如，在粮食作物烘干季节，一台烘干机的原粮烘干量为6万t，通过智能网联农业烘干机可以设定在保证安全水分的前提下，多保留0.5%的水分，可以降低300 t粮食的损失，假设每吨粮食作物价格为2 000元人民币，每年可以帮助生产经营者提高经济收益60万元。智能网联农业烘干机可以科学设定粮食烘干参数，提高粮食品质。通过智能网联农业烘干机烘干后的粮食水分更为均匀，在贮存的过程中不至于出现局部发热的问题，粮食的色泽度较好，破碎、损坏的概率低，大大提高了粮食的烘干品质。智能网联农业烘干机工艺流程短，所需人工室外作业的时间大大缩短，极大降低了工作人员劳动强度，提高了智能网联农业烘干机的工作效率。因此，智能网联农业烘干机一体化建设操作简单、粮食品质有保障、降低人力资本，大大提高了生产经营者的经济效益，具有广泛的应用推广前景。

4 总结

智能网联农业烘干机充分结合互联网应用技术，实现了从简单的农业烘干机到集合了视觉神经传输系统、温度传感系统、运动神经系统和中枢神经系统于一身的一体化智能农业烘干系统。智能网联农业烘干机一体化建设，使粮食机械烘干实现质量控制、故障报警、智能分析、精准定位等多功能、高智慧服务，大大提高了农业烘干机的工作效率，节约了人力资本，节省了燃料消耗，提高了粮食品质，保证了经济效益和生态效益。

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