农业生产与粮食仓储一体化管理

农业生产与粮食仓储一体化管理

目录一项目背景 9二研究目的 10三研究意义 113.1案例设想 113.2GIS在系统中应用的意义 113.3物联网在粮食生产中的意义 113.4大数据和云计算应用的意义 12四农业生产管理子系统 134.1概述 134.2系统建立意义 134.3国内外同类技术 144.4先进性及解决的关键问题 144.5应用推广前景 154.6系统总体架构 164.7系统网络拓扑 164.8系统功能介绍 174.8.1系统组成 174.8.2数据采集系统 17五粮食仓储管理子系统 215.1粮食仓储总论 215.2智能仓储 215.2.1传感器的定义及作用 225.2.2几种在粮食仓储中常用的传感器： 225.3粮食的构造 245.4粮仓的分类 245.5粮食的流散特性 265.5.1散落性 265.5.2自动分级 275.6粮食仓储的影响因素 295.6.1温度因素对粮食仓储的影响 295.6.2湿度因素对粮食仓储的影响 305.6.3虫害因素对粮食仓储的影响 305.6.4气密性因素对粮食仓储的影响 31六发展现状 326.1粮食生产方面 326.1.1智能化培育控制。 326.1.2农产品质量安全 326.1.3信息监测 326.2仓储方面 326.2.1储藏技术应用基础性研究的新进展 326.2.2粮食整理技术的新进展 336.3农业专家系统的发展 33七涉及概念与采用技术 357.1地理信息系统 357.2物联网 357.2.1定义 357.2.2关键技术 357.2.3“物”的涵义 357.2.4技术及架构 367.3大数据 367.3.1定义 367.3.2农业大数据的特征 367.3.3大数据关键技术 377.3.4基于大数据的数据挖掘和分析功能 387.4云计算 407.4.1定义 407.4.2特点： 407.5专家系统 417.5.1定义 417.5.2构造 417.6智能决策支持系统 427.6.1定义 427.6.2系统结构 427.6.3农业专家系统的概念 437.6.4农业专家系统应用领域 43八系统功能 448.1农业生产与粮食仓储一体化管理总体架构图 448.2农业生产子系统 458.2.1基于GIS的农田划定 458.2.2基于物联网的农业资源动态监测 458.2.3生产用地的管理监测 468.2.4生产过程跟踪和监控 468.2.5农产品收获和质量检测 478.2仓储监测系统 488.2.1智慧仓储 488.2.2基于GIS的粮食调配 488.2.3仓储监测 498.2.3.1粮食储藏专家系统介绍 508.3数据库系统 518.4大数据分析子系统 51九前景展望 52参考文献： 54

一项目背景现代科技的飞速发展，智能科技的概念也应运而生，随着人们对生活品质的要求逐渐提高，传统的农业配置已经远远不能满足人们的需求，因此，基于物联网的智能农业控制正慢慢地走进人们的生活中来。这种新型的智能农业控制系统是在已有的基础上，把快捷，安全的农业工作很好的融进人性化的高科技管理模式，不仅可以实现设备和设备之间的控制，还可以实现人为的远程控制，通讯功能，其最终目标是实现设备，安防设备以及通信设备通过无线网络连接到智能控制系统中，由控制系统对农业设备和安防等设备进行异地监视和控制，为人们营造出更美好的生活环境。基于物联网和智能农业相结合，实现对农业生产环境中的光线，温度,湿度等因素的实时监测，并通过通信模块和管理系统作出相应的控制，以提升环境的安全性、舒适性、便利性。我国是一个农业大国，是世界上最大的产粮国家，平均粮食产量稳定在4.6亿吨左右，其中粮食作物产值占农业产值的70%。随着农业生产的不断发展，粮食、油料及油脂储备任务与日俱增，但粮食产后损失严重，仅粮食仓储环节中虫、霉及品质劣变、损耗，每年达数百万吨，据联合国粮农组织对20个国家的调查，世界平均每年的储粮损失占产量总数的10%——18%，不发达国家甚至高达30%，由此可见，搞好粮、油储藏，减少产后损失已是世界性引人关注的问题，因此粮食安全仓储与粮食生产放到同等的地位也许并不过分。“民以食为天”，粮食仓储受到政府和人民的重视力度越来越大，因为它关系到军需民食、食品、工业原料、备战、救灾等国民经济的各个方面。无论是在热带国家还是在寒带国家，也不论发达国家或是不发达国家，全世界每个生产粮食的农民、粮商或政府都在将部分甚至全部粮食储藏起来，然后送到下一阶段的经营管理者那里。因此粮食储藏是将粮食从生产者运送给加工者，再将粮食加工产品从加工者运送给消费者的复杂供销流转过程中重复出现的一个中间环节，在整个流通领域中，包括粮食的收打、清理、干燥、装卸、储藏、加工、运输、销售的全过程，到处都会发生着量与质的变化。粮食仓储这门应用科学旨在关切和改进这一中间状态的品质控制问题，从而减少收获后的损失至最低限度。在这个新工业革命兴起的时代，物联网、云计算、大数据等新概念的兴起造就了一大批的智能管理与分析系统，尤其是物联网在各个行业的全面应用使得生活发生了巨大的变化。物联网是通信网络的延伸，他能够使我们的社会更加自动化，减低生产成本和提高生产效率；能够更加及时的获取信息，借助通信网络，随时获取远端的信息；能够让我们的生活更加便利；能够让生产更加安全，及时发现安全隐患，便于实现安全的监管和监控；能够整体提高社会的信息化程度。总体来说，物联网将在提升信息传送效率、改善民生、提高生产率、降低管理成本等社会各方面发挥重要的作用。信息技术的快速发展，使信息应用范围得以不断延伸。

二研究目的本文旨在建立一个融合粮食生产、仓储、物流全过程管理并对采集到的数据进行分析从而辅助决策的一体化系统。在粮食生产方面，物联网应用在了从生产到销售的各个环节，从生长信息监测、智能化培育控制到农产品质量安全监测都应用了物联网技术。系统将各个传感器采集到的信息汇集到一个监测平台上，管理人员可以通过管理系统显示的信息对生产过程监控和管理。仓储方面同样如此，在粮食仓储阶段，粮仓里同样布满了各种类别的传感器，实时监测空气温度、湿度等各项指标。而在物流调度方面，智能物流的概念也早已被提出并实施，各种识别设备都已经成功应用且产业趋于成熟。但是就目前的情况来看，各个系统都是独立的，数据并没有交互，只在系统内应用。现在是一个数据的时代，谷歌公司成为一个无法超越的存在，其多年来积累的大量数据是一笔宝贵的财富，是其短时间内领先的重要原因。站在一个更高的层面上，将多个系统的数据整合，基于大数据分析，挖掘出隐藏的信息，对未来某段时间的调配未雨绸缪，正是本项目研究的目的所在。

三研究意义3.1案例设想设想一个案例：在全国范围内，各个地区的土质是不同的，适合生长的作物也就不同。一大片相同土质土地的土壤肥力也是不均匀分布的，自然也会造成作物成熟阶段产品质量和数量的不均匀。如果提前将土质信息采集，基于GIS进行种植品种分析，可以得到各个地区最适合种植的作物品种。在作物生长过程中利用物联网技术进行监测，通过专家系统分析，可以估算出产量分布。根据粮食的作用（比如食用、酿酒、工业利用等），与工厂和粮仓位置叠加分析，可以得到粮食的最佳存储粮仓，当然也可以作为工厂选址的一项辅助参考。对已存在的粮仓的存粮信息和其位置信息分析，在应急调度中可以分析出最快、最合适的调度方案。3.2GIS在系统中应用的意义随着我国对粮食安全的重视，对土地资源如何有效持久利用的探索，对基本农田合理布局严格保护的政策引导，建立基于GIS的基本农田划定有着极其重要的研究意义。依据地理信息系统(GIS)的永久性基本农田划定，以第二次土地调查和农用地分等定级的工作技术成果为依托结合耕地保护的实际工作，运用先进的空间分析技术将各耕地地块的各项评价因素进行缓冲区分析、叠加分析、距离量算;并将空间矢量信息转换成栅格信息输出，对促进空间信息数据的融合和工作成果可视化具有积极意义。有助于实现永久性基本农田空间属性信息的快速查询和更新，以及其空间布局的动态变化的演变。为未来研究基本农田数量和质量上的动态平衡和具体的调控工作提供了有效的技术支撑。农业地理信息系统以计算机技术为基础的，以遥感技术、地理信息技术、全球定位技术、人工智能技术和网络技术为支撑而建成的，集农业信息采集、发布、预告、决策为一体，建立农业数据库。以Internet为平台、以GIS和Web技术为手段，对农业生产、经营和管理的信息化起到一定的推动作用。它可指导农业生产，促进农业现代化，推动农业的高产丰收，为“三农”服务，为社会贡献。3.3物联网在粮食生产中的意义（1）降低生产能耗，提高生产效率。物联网技术在农业中的应用和推广，使粮食行业实现了精细化、远程化、虚拟化、自动化，对加强粮食生产的安全管理，促进现代高效农业发展具有至关重要的作用。利用物联网可以搜集、监测和分析农作物的相关信息，为粮食生产者、农业生产流通部门以及政府管理部门提供及时、有效、准确、可靠的数据，使其及时采取相应对策。如利用无线传感器网络和其他智能控制系统对农田、温室的生态环境进行监测，可以及时、精确地获得农作物的信息，帮助生产者及时发现问题，进而准确锁定发生问题的位置，并根据相关参数的变化适时调控基础设施，使作物处于良好的生长环境中，减少资源的浪费并降低污染。（2）提升农产品附加值，促进农业生产转型升级物联网技术在农业中的推广应用将会为我国农业科技化发展提供一个全新的平台，也将推动我国农业的改造升级。通过建设农业环境自动监测系统，完成多种环境参数的采集和环境控制，能为粮食生产全过程提供智能化服务，并有效提高农业集约化生产的程度，进而提升农产品的附加值和市场竞争力。物联网技术能实现农产品生产的规模化与精细化的协调，有利于增强农业的生态功能。对于规模化农产品可以进行精细化培育，精细化培育又能够规模化展开，在提高产量的同时又保持了多样性，实现了农业的生态功能。利用物联网在不同的地域建设新的生产、加工和仓储基地，推进了农业的产业化。应用智能系统实时远程监控和管理多种类、大规模农产品生产，让农田实现了超市型连锁的模式。这样的一个一体化管理系统，从粮食生产之前开始，利用各项技术虚拟出最后仓储后的情况，对于大范围宏观上的调控有一个先知先觉的作用。国家正处于一个高速发展期，各个行业都在努力利用资源、创造资源。针对于粮食行业来说，利用系统提前对生产后的各项措施提前规划安排，可以为社会提供更高效安全的粮食管理，创造更多的价值。3.4大数据和云计算应用的意义农业是大数据理念、技术和方法在农业的实践。农业大数据涉及到耕地、播种、施肥、杀虫、收割、存储、育种等各环节，是跨行业、跨专业、跨业务的数据分析与挖掘，以及数据可视化。国内第一个农业大数据的研究和应用推广机构"农业大数据产业技术创新战略联盟"于2013年6月18日在山东农业大学正式成立，标志着国内大数据技术在农业领域的应用又有了实质性突破。大数据之“大”，并不在于其表面的“大容量”，而在于其潜在的“大价值”。当今社会，数据已经成为和自然资源、人力资源一样重要的战略资源。如何利用数据资源发掘知识、提升效益、促进创新，使其为国家治理、企业决策乃至个人生活服务，是大数据技术的追求目标。现在一些国家已经把更多地占有数据，科学地分析提炼数据，视为争夺今后发展制高点的重要机遇。

四农业生产管理子系统4.1概述.智能农业生产是通过光照、温度、湿度等无线传感器，对农作物温室内的温度，湿度信号以及光照、土壤温度、土壤含水量、CO浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数进行实时采集，自动开启或者关闭指定设备(如远程控制浇灌、开关卷帘等)。同时在温室现场布置摄像头等监控设备，实时采集视频信号。用户通过电脑或智能手机，随时随地观察现场情况、查看现场温湿度等数据和控制远程智能调节指定设备。现场采集的数据，为农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。前端设备支持多种传感器接口，同时支持音频、视频功能，可以有效的为农业专家提供第一手的现场专业数据。4.2系统建立意义作为粮食大国，我国农业总产量中科技进步的贡献率由1972—1980年的27％提升到1981—1985年的30％～40％，2010年农业科技进步贡献率达到52%。在知识经济迅猛发展的今天，科学技术作为第一生产力在中国农业现代化建设中将发挥越来越大的作用。现阶段我国农业发展正处于从传统向现代化大农业过渡的进程当中，急需用现代物质条件进行装备，用现代科学技术进行改造，用现代经营形式去推进，用现代发展理念引领。因此，物联网作为新一代信息科学技术的重要组成部分，它的快速发展，将会为我国农业发展与世界同步提供一个国际领先的全新的平台，也必将为传统产业改造升级起到巨大的推动作用。鉴于我国农业物联网建设正处于起步阶段，结合在农业和农村信息化领域已经有了的初步应用，如智能化培育控制、农产品质量安全、远程监测和遥感系统等。如何将这些初步的成果进一步融合、规范化、系统化。是我们现阶段建设农业物联网平台的目标和方向。使农产品生产不同的阶段，都可以用物联网技术来提高工作效率。在种植和培育阶段，应用物联网技术分析实时的土壤信息，来选择合适的农作物；在农产品的收获阶段，应用物联网技术可以实现一个廉价的信息采集，从而在种植收获阶段进行更精准的测算。由此可见，物联网科技的发展也必将深刻影响智能农业的未来。农机企业要抓住物联网建设的重大历史机遇，在“感知中国”的宏伟战略目标的推动下，全方位的推进农业物联网系统建设，积极探索物联网与现代农业应用的结合点，加快我国农业物联网的前进步伐。智能农业控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与农业生产有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让工作更加舒适、安全、有效。与普通农业生产相比，智能农业可以提供方便快捷的生产环境其网络化功能可以提供遥控温湿度采集,防盗报警,电话远程控制,可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。与普通农业相比，智能农业不仅提供舒适宜人且高品位的生活空间，实现更智能的农业安防系统;物联网中的无线传感器应用对智能防灾，灯光控制，以及联网都提供了一种很好的解决办法。而且使用GPRS通信模块，可以将农业生产中的突发事件信息告知户主，并且进行智能报警。这样就极大降低了意外灾难的损失。使生活更加舒适、便利和安全。因智能农业控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。4.3国内外同类技术充分利用物联网信息管理技术发展现代化农业已成为当今各个发达国家农业发展的热点之一。以欧美为代表的世界发达国家，在农业信息化网络建设、农业信息技术开发、农业信息资源利用等方面，全方位推进农业物联网的发展步伐，利用“5S”技术（GPS、RS、GIS、ES、DSS）环境监测系统、气象与病虫害监测预警系统等，对农作物生产进行精细化管理和调控，有力地出尽了农业整体水平的提高。上个世纪90年代，在我国随着互联网技术的成熟和普及后，计算机物联网开始进入农业领域，从事农业人员甚至普通农民，既可以随时随地及时快捷的获得各项科技信息、管理信息、市场供求信息、气象与土壤信息、作物与病虫害信息等等。物联网和计算机信息技术的结合，正在改变农业高度分散、生产规模小、时空变异大、量化与规模化程度差、稳定性和可控程度低等行业弱点。随着物联网在农业领域的应用和普及，目前初步形成可应用于各类农业环境监测和诊断的网络化技术和产品，已经在设施农业、农田作物、野外台站、工厂化养殖等领域示范应用。如果不断扩大应用范围。进一步完善相关技术，即可形成农业环境监控物联网。应用该研究成果可针对大规模农业园区、设施农业和野外农田，离散部署无线传感器节点，组建无线传感器网络，对作物生长环境、农业气象要素，如空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等进行动态实时采集，并通过GPRS／CDMM3G移动通信网络实时传输至远程中心服务器，中心服务器接收存储数据，结合对应的诊断知识模型对数据解析处理，以达到分布式监测，集中式管理。真正的使“运筹帷幄决胜千里”的农业管理调控理念梦想成真。4.4先进性及解决的关键问题通过采用传感器、视频监控、建立农业监测与设施信息库、状态库、调度服务库及智能分析平台等手段提高投入资源的附加值、减少资源损耗，提升农业生产竞争力。(1)在现代化温室栽培领域，物联网技术精确地呵护着果蔬和作物的秧苗。在这个过程中，温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、离子传感器、生物传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境，从而达到增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。(2)在节水灌溉方面，无线传感网自动灌溉系统利用传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的，构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。可在温室、庭院花园绿地、高速公路中央隔离带、农田井用灌溉区等区域，实现农业与生态节水技术的定量化、规范化、模式化、集成化，促进节水农业的快速和健康发展。(3)在农田、果园等大规模生产方面，借助物联网技术把农业小环境的温度、湿度、光照、降雨量等，土壤的有机质含量、温湿度、重金属含量、PH值等，以及植物生长特征等信息进行实时获取传输并利用，对于科学施肥、灌溉作业来说具有非常重要的意义。(4)在果蔬和粮食的储藏中，温度传感器发挥着巨大的作用，制冷机根据冷库内温度传感器的实时参数值，实施自动控制并且保持该温度的相对稳定。气调库相比于冷藏库将成为更先进的贮藏保鲜方法，除了温度之外，气调库内的相对湿度(RH)、O2浓度、CO2浓度、乙烯(C2H4)浓度等均有相应的控制指标。控制系统采集气调库内各种物理量参数，通过各种仪器仪表适时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证有一个适宜的贮藏保鲜环境。(5)在生鲜农产品流通方面，需要对储运环境的温度和农产品的水分进行控制，环境温度过高可能会发生大批农产品的腐烂，水分不足品质会受到影响，在这个环节如果借助物联网的帮助，将能大大提高农产品运输的品质。(6)在作物的生长过程中还可以利用形状传感器、颜色传感器、重量传感器等来监测物的外形、颜色、大小等,用来确定物的成熟程度，以便适时采摘和收获；可以利用二氧化碳传感器进行植物生长的人工环境的监控，以促进光合作用的进行。(7)在动物饲养中也有传感器应用，如有可用来测定畜、禽肉鲜度的传感器。它可以高精度地测定出鸡、鱼、肉等食品变质时发出的臭味成分二甲基胺(DMA)的浓度，利用这种传感器可以准确地掌握肉类的鲜度，防止腐败变质。也有用来检测鸡蛋质量的传感器。4.5应用推广前景物联网技术在农业中的应用，既能改变粗放的农业经营管理方式，也能提高动植物疫情疫病防控能力，确保农产品质量安全，引领现代农业发展。在传统农业中，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，在现代化农业中，看到的却是另一番景象：瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好花。此前我国出台的多项利好政策也大大的促进了农业农村信息化的发展，成为农业物联网发展的强大后盾。现如今，我国很多农村的通讯网络基础条件已经成熟，物联网技术的应用会为之带来巨大的经济和社会效益。近年来，随着智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽。在监视农作物灌溉情况、土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量，有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤pH值等方面，物联网技术正在发挥出越来越大的作用，从而实现科学监测，科学种植，帮助农民抗灾、减灾，提高农业综合效益，促进了现代农业的转型升级。在传统农业中，人们获取农田信息的方式很有限，主要是通过人工测量，获取过程需要消耗大量的人力，而通过使用无线传感器网络可以有效降低人力消耗和对农田环境的影响，获取精确的作物环境和作物信息。在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集信息，可以帮助农民及时发现问题，并且准确地捕捉发生问题的位置。这样一来，农业逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备，促进了农业发展方式的转变。4.6系统总体架构系统采用物联网安全保障体系与物联网标准与规范体系两大体系贯穿系统多个层面的架构模式，即接入层、中间层、共享层、支撑层、应用层、展现层，共六个层面。ZigBee协议栈定义了四层，分别是物理层、媒体访问控制层、网络层、应用层。物理层和媒体访问控制层由IEEE802.15.4-2003定义，上层的网络层和应用层由Zigbee联盟定义。应用层分别包括ZDO（Zigbee设备对象），APS（应用支持子层）和AF（应用框架）组成。Zigbee协议栈每一层负责完成所规定的任务，并且向上层提供服务，各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。4.7系统网络拓扑系统在网络方面采取了多种制式。在远程通讯可根据现场情况选择3G或GSM无线网络，近距离传输采取ZigBee模式，保证了网络系统的稳定运行。在整个系统的建设期间，网络系统设计和硬件选型是十分关键的，它涉及到系统的运行效率和稳定性，是系统实施成功的首要条件。1.物理层物理层由半双工的无线收发器及其接口组成，主要作用是激活和关闭射频收发器；检测信道的能量；显示收到数据包的链路质量；空闲信道评估；选择信道频率；数据的接受和发送。2.媒体访问控制层媒体访问控制（MAC）层建立了一条节点和与其相邻的节点之间可靠的数据传输链路，共享传输媒体，提高通信效率。在协调器的MAC层，可以产生网络信标，同步网络信标；支持ZigBee设备的关联和取消关联；支持设备加密；在信道访问方面，采用CSMA/CA信道退避算法，减少了碰撞概率；确保时隙分配（GTS）；支持信标使能和非信标使能两种数据传输模式，为两个对等的MAC实体提供可靠连接。3.网络层网络层负责拓扑结构的建立和维护网络连接，主要功能包括设备连接和断开网络时所采用的机制，以及在帧信息传输过程中所采用的安全性机制。此外，还包括设备的路由发现和路由维护和转交。并且，网络层完成对一跳(one—hop)邻居设备的发现和相关结点信息的存储。一个ZigBee协调器创建一个新网络，为新加入的设备分配短地址等。并且，网络层还提供一些必要的函数，确保ZigBee的MAC层正常工作，并且为应用层提供合适的服务接口。网络层要求能够很好地完成在IEEE802．15．4标准中MAC子层所定义的功能，同时，又要为应用层提供适当的服务接口。为了与应用层进行更好的通信，网络层中定义了两种服务实体来实现必要的功能。这两个服务实体是数据服务实体(NLDE)和管理服务实体(NLME)。网络层的NLDE通过数据服务实体服务访问点(NLDE—SAP)来提供数据传输服务，NLME通过管理服务实体服务访问点(NLME—SAP)来提供管理服务。NLME可以利用NLDE来激活它的管理工作，它还具有对网络层信息数据库(NIB)进行维护的功能。在这个图中直观地给出了网络层所提供的实体和服务接口等。NLDE提供的数据服务允许在处于同一应用网络中的两个或多个设备之间传输应用协议数据单元(APDU)。NLDE提供的服务有：产生网络协议数据单元(NPDU)和选择通信路由。选择通信路由，在通信中，NLDE要发送一个NPDU到一个合适的设备，这个设备可能是通信的终点也可能只是通信链路中的一个点。NLME需提供一个管理服务以允许一个应用来与协议栈操作进行交互。NLME需要提供以下服务：①配置一个新的设备(configuringanewdevice)。具有充分配置所需操作栈的能力。配置选项包括：ZigBee协调器的开始操作，加入一个现有的网络等。4.应用层应用层包括三部分：应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和应用框架（AF）。应用支持子层的任务是提取网络层的信息并将信息发送到运行在节点上的不同应用端点。应用支持子层维护了一个绑定表，可以定义、增加或移除组信息；完成64位长地址（IEEE地址）与16位短地址（网络地址）一对一映射；实现传输数据的分割与重组；应用支持子层连接网络层和应用层，是它们之间的接口。这个接口由两个服务实体提供：APS数据实体（APSDE）和APS管理实体（APSME）。APS数据实体为网络中的节点提供数据传输服务，它会拆分和重组大于最大荷载量的数据包。APS管理实体提供安全服务，节点绑定，建立和移除组地址，负责64位IEEE地址与16位网络地址的地址映射[4]。ZigBee设备对象负责设备的所有管理工作，包括设定该设备在网络中的角色（协调器、路由器或终端设备），发现网络中的设备，确定这些设备能提供的功能，发起或响应绑定请求，完成设备之间建立安全的关联等。用户在开发ZigBee产品时，需要在ZigBee协议栈的AF上附加应用端点，调用ZDO功能以发现网络上的其他设备和服务，管理绑定、安全和其他网络设置。ZDO是一个特殊的应用对象，它驻留在每一个ZigBee节点上，其端点编号固定为0。AF应用框架是应用层与APS层的接口。它负责发送和接收数据，并为接收到的数据寻找相应的目的端点。4.8系统功能介绍4.8.1系统组成由数据采集系统、视频监控系统、无线传输系统、远程控制系统、数据处理系统和专家系统组成。4.8.2数据采集系统数据采集管理系统主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量等传感器采集的数据以及视频监控数据的采集和管理。可为用户在电脑与手机终端上实时、直观的展示采集到的数据。用户可以在平台上查看自己的数据，包括实时数据采集、历史数据管理，以及为用户提供自定义打印报表、提供各种汇总统计图形、对数据库备份等服务，从而方便的得到数据信息，辅助决策。(1)实时数据采集实时采集的数据主要为各类传感器采集的数据和视屏监控采集的现场视频数据。温度包括空气温度、浅层土壤温度(土下2cm)、深层土壤温度(土下5cm)；湿度主要包括空气的湿度、浅层土壤含水量(土下2cm)、深层土壤含水量(土下5cm)。传感器采集数据的上传采用ZigBee无线传输模式，ZigBee发送模块将传感器的采集数据传送到zigBee节点上。用户可以在农业物联网平台上或通过手机终端等查看现场的实时采集的数据，并且在界面上可显示实时采集数据的曲线图。系统监测参数多样化，可根据客户现场情况自由定制。(2)历史数据管理历史数据管理是将采集到的数值通过直观的形式向用户展示时间分布状况和空间分布状况，提供日报、月报等历史报表。用户可随时随地通过电脑和手机等终端查看现场采集的历史数据，并且支持条件查询历史数据，并生成曲线、饼图等。错误报警允许用户制定自定义的数据范围，超出范围的错误情况会在系统中进行标注，以达到报警的目的。(3)数据备份该系统对采集的数据进行存储和信息处理。数据存储可对历史数据进行存储，形成知识库，以备随时进行处理和查询。数据备份支持将备份的数据以电子表格的方式下载到用户本机。3视频监控系统视频监控系统采用高精度摄像机对农田或大棚等进行视频监控，系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。(1)实时视频监测对园区内的农田、果园、花卉等进行在线实时视频监控。用户随时随地通过3G手机或电脑可以观看到温室内的实际影像，对农作物生长进程进行远程监控。定时图像监测(2)定时图像监测对园区内的农田、果园、花卉等进行定时的图像监测，时间可由用户自行定制，平台提供可查询列表，方便用户随时查询不同时间段的图片信息。4智能预警系统当采集数据超过系统预先设置的限制时，将开启系统报警功能，并发送短信告知相关管理人员，便于对农作物生产的管理。(1)报警设置当采集设备采集到的温度，湿度等基本参数超过预先设置的限制时，报警系统将提供数据报警，并且在报警的同时发送短信息给相关管理人员。告警数据的上下限数值均可在平台上由用户自行设定，系统也可以提供专家阈值设定建议，为用户提供参考。(2)超限记录系统会对历史告警信息进行存储，形成告警知识库，方便用户查询历史报警记录。5设备远程控制系统设备远程控制系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成，通过继电器可以自由控制各种农业生产设备，包括喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。用户可通过电脑和手机终端对设备直接操控，完成日常工作。(1)风机控制用户从远程登入系统可根据条件查询风机，在选定风机后可观察风机的工作情况，给风机下达控制命令。风机控制有送风、停止、风速控制（可调节风机转速）、自动化（按照设备管理模块的设备参数进行自动调节）等功能，用户操作功能键可通过GSM或NET向下位机（PLC）发送命令，PLC接收命令转成指令下发给自动化风机，从而实现远程操作风机的功能。(2)灌溉控制用户从远程登入系统可根据条件查询给水器，选定给水器后可观察给水器的工作情况，向给水器下达控制命令。灌溉控制有送水、停止、水流控制（可调节每秒出水量）、自动化（按照设备管理模块的设备参数进行自动调节）等功能，用户操作功能键可通过GSM或NET向下位机（PLC）发送命令，PLC接收命令转成指令下发给自动化给水器，从而实现远程操作给水器的功能。(3)卷帘控制用户从远程登入系统可根据条件查询卷帘，选定卷帘后可观察它的工作情况，给卷帘下达控制命令。卷帘控制有展开、关闭、角度控制（可调节展开大小）、自动化（按照设备管理模块的设备参数进行自动调节）等功能，用户操作功能键可通过GSM或NET向下位机（PLC）发送命令，PLC接收命令转成指令下发给卷帘，从而实现远程操作卷帘的功能。6设备管理系统设备管理系统可以对网关、采集节点、控制节点、设备参数等设备信息进行综合管理。可提供直观的页面，方便用户对设备信息进行查找和管理。(1)网关管理管理网关的基本信息，包括网关基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。(2)采集节点管理管理采集节点的基本信息，包括采集节点基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。(3)控制节点管理管理控制节点的基本信息，包括控制节点基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。(4)设备参数管理管理设备参数的基本信息，包括设备参数基本信息的增加、删除、修改、按条件查询的功能。8专家服务系统专家服务系统提供专业的农业病虫害管理、农机农具管理等一系列可定制功能。病虫害防治系统建立病虫害防治数据库，提供病虫害预防与智能推理诊断服务。1专家防治专家防治系统是结合农业特点推出的一项农业物联网新技术服务。它将信息技术和农业技术相结合，解决农业病虫害的综合防治等问题。专家防治系统在基层用户需求的基础上，运用专家总结出来的经验作为分析判断的基础和原则，建立了高效、完善的蔬菜病虫害防治知识库。系统在为用户详细分析农产品知识特点的基础上，可以为用户提出适合该领域的知识分类及各种建议。系统主要由农产品管理、病害管理、蔬菜病害、无公害防治方案等几大模块构成，集成了多种常见农作物的病虫害防治技术、农资使用技术等。可实现多种农作物病虫害的文字、图片文件等多种媒体方式的信息存储、添加、删除、修改和查询。(2)专家在线系统提供专家在线服务，由农业专家对用户提出的问题进行实时交流，帮助用户解决农业问题，指导农机操作。服务内容主要包括平衡施肥、控制水分、病虫害综合防治、延长保鲜期等多方面内容。

五粮食仓储管理子系统5.1粮食仓储总论随着我国社会主义市场经济的不断发展，我国储粮科学技术研究事业发展较快，也取得了不少新成果、新技术，掌握了粮食在不同储藏条件下的演变规律和理论根据，不同生态环境中虫霉消长规律及防治方法；粮堆机械通风、低温及气调技术已形成多形式的选型、定型的工艺设计与设施；我国已制订出粮油储藏技术规范；粮食储藏的基础研究也取得了新进展，如不同温度、水分、气体成分对不同粮种在储藏期的变化、陈化机理及品质劣变指标的研究成果，从而提出了储藏保鲜可能性的限期。然而，同其它科学一样，粮食仓储研究也是无止境的，况且，我们在仓储科学领域里所做的努力还没有完全满足实际储藏工作的需要。现阶段，我国粮食仓储管理的信息化水平较低，粮食系统的信息集成分析能力有限，近些年来，随着信息技术的发展，越来越多的新的信息技术被应用到了粮食仓储方面，而物联网技术便是其中之一，综合这些因素，这就需要国家组建面向粮食行业的物联网，加大粮食仓储的信息化管理和智能化控制，提高我国粮食仓储的信息化水平。本文将详细的介绍粮食仓储的过程，涉及影响粮食仓储的多个方面，如粮仓的温度、湿度、虫害、气密性以及防水防漏监测等，分别讲如何智能的控制这些因素，从而达到降低粮食仓储损失的目的。粮食储藏过程是由群体籽粒（种子）组成的生态体系来体现的，它本身是活的有机体，内部不断进行着有生命的、生物化学的复杂变化，这种生命的、生理的、化学的现象必须加以定向控制，以保持它固有的品质，同时还受环境条件的、物理的、物理化学的因子制约（如粮食及所处环境的水分、温度、湿度及空气组成等）。故粮食仓储的过程是一种多学科的、采取自然调节或调控技术相配合的科学。所以，设计和运用现代化的科学技术进行粮食储藏是必须的，也是刻不容缓的。随着信息技术的快速发展，信息化逐渐应用于各行各业，粮食仓储行业也开始信息化，智能化，物联网技术是近些年来信息化产业的诞生物，所以物联网技术应用于粮食仓储方面，也是一种智能仓储的表现，运用物联网技术，可以实时掌握粮食粮情数据，提高粮食仓储管理水平。利用传感器等信息感知设备实时监测粮仓内粮食的温度、湿度，并实现对这些条件的自动调节;利用压力传感器监测粮仓内粮食的总量变化，为合理控制库存创造条件。本文按顺序依次介绍物联网技术在粮食仓储上的应用，粮食的组成，粮仓的分类，粮食的散落特性，影响粮食仓储的因素以及粮食仓储的发展趋势这几个大的模块来写，每个大的模块下又分别包含不同小的部分，从而将整个粮食仓储环节的智能化完整的展现出来。5.2智能仓储传感器是构成物联网系统的基础单元，是机器感知物质世界的“感知器官”，是物联网获取物质世界相关信息的主要来源点。具体的说，传感器就是一种能够实时感知识别物体当前信息的元器件。5.2.1传感器的定义及作用国家标准GB766_5-87对传感器描述的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。”传感器是能够检测物体信息的一种检测装置，并能将检测到的信息按照一定的规律转换成电信号或其他信号形式输出，达到为网络系统的处理、传输、分析提供原始信息的目的。在现代工业生产，尤其是在自动化行业中，单靠人们的自身感觉器官无法准确采集和控制生产过程中的各个参数，而传感器是获取这些参数的途径和手段，使设备工作在最佳状态，产品达到更高的质量标准。同理在粮食仓储过程中，如果依靠人工定期的清仓查库来获取粮情数据及粮食是否霉变等信息，将会耗费大量的人力及财力，而采用传感器能准确地获取粮仓内的粮情数据，为仓管人员控制熏蒸通风设备提供可靠的依据。传感器技术在经济发展，推动社会进步方面发挥着极大的作用。如今，传感器的应用己经遍及到工业生产、海洋探测、宇宙开发、医疗卫生、环境保护等各个领域。同时随着科技的不断发展，传感器也正向信息化、智能化和网络化方向发展。物联网组网的目的是实现信息共享和智能化控制。控制技术和控制方式的智能化将是物联网控制技术发展的主要方向。面向仓储的粮情监测物联网是通过感知粮情数据，通过分析粮情数据的变化来智能控制熏蒸系统及通风装置等控制设备的启动和关闭，实现粮仓粮食控制与管理的综合化及一体化。5.2.2几种在粮食仓储中常用的传感器：1.温度传感器低温储藏使粮食的呼吸活动大大减弱，可延缓粮食的陈化，保持粮食的新鲜度并降低储粮自然减量损失。粮食在10℃时储藏，由于呼吸产生的干物质损失要比在20℃和30℃时储藏分别少4倍和15倍。当粮温达到13℃时，害虫的繁殖和活动就基本停止，粮温降至10℃时完全停止，因此低温储藏可以避免粮食遭受虫害而造成的损失。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。下面为该传感器的一些主要特点：(1)独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；(2)在使用中不需要任何外围元件；(3)可用数据线供电，电压范围：+3.0~+5.5V；(4)测温范围：-55~+125℃。固有测温分辨率为0.5℃；(5)通过编程可实现9~12位的数字读数方式；(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值；(7)多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温；(8)负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；2.湿度传感器粮食在通常储藏过程中，含水量一般在12%以下为安全状态，不会产生温度突变，一旦粮仓进水、结露等使粮食的含水量达到20%以上时，由于粮粒受潮，胚芽萌发，新陈代谢加快而产生呼吸热，使局部粮食温度突然升高，必然引起粮食“发烧”和霉变，并可能形成连锁反应，从而造成不可挽回的损失。常温下稻谷储藏的安全水分是13.5～14%。测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。下面介绍HS1100/HS1101湿度传感器及其应用。湿度检测采用HS1101型湿度传感器，HS1101是HUMIREL公司生产的变容式相对湿度传感器，HS1101湿敏电容是基于独特工艺设计的电容元件。下面为该传感器的主要特点：(1)高精度：±2%RH，极好的输出线性；(2)宽量程：1—99%RH，宽工作温度-40—100℃；(3)湿度输出受温度影响小，常温使用不需温度补偿；(4)响应速度快：5秒；浸水或结露后迅速恢复10秒；(5)抗静电，防灰尘，有效抵抗各种腐蚀性物质；(6)长期稳定性可靠性好：0.5%RH/年；3.气体检测传感器气体浓度监侧试验研究小麦自身呼吸及昆虫和霉菌活动产生CO2气体的特点。结果表明安全水分小麦呼吸水平较低，6个月中检侧的CO2浓度最高值仅为0.06%。昆虫活动可显著提高粮堆中的CO2气体浓度；另外发现安全水分的粮食自身呼吸作用微弱，产生CO2气体量很少，不会影响虫霉活动的监测.当粮堆中有昆虫或霉菌进行生长活动时，不仅在生长部位可检测到CO2气体浓度的显著升高，其产生的CO2气体还可以通过扩散作用，快速向周边传导，可以在虫霉活动点以外的部位检测到CO2气体浓度的变化。因此，可以通过在粮堆中设置适当的监测点，准确、灵敏地监测粮堆中的虫霉活动。与粮堆侧温方法相比，当模拟霉变点的温度随着霉菌的活动升高16℃时，水平相距1m和2m的部位未检侧到温度的显著变化(p>0.05)。因此，在粮仓中采用侧定CO2气体的方法监侧虫霉活动可显著提高监侧灵敏度。红外CO2传感器利用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的CO2进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。英国Clairair公司高分辨率红外CO2传感器Prime2传感器利用NDIR技术检测CO2气体浓度。该传感器内部有一个红外光源，一个双元件红外探测器，一个独特的光波导让气体扩散进去，ARM7内核微处理器，输出电压与电源极性无关。内部的集成电路可以实现的功能如驱动光器件，提取检测信号，把信号强度转化为浓度，进行温度补偿和量化输出值等。在催化燃烧配置时，Prime2可以在满足电源供电要求的条件下，不改变电路并完全替代催化燃烧传感器。当Prime2用于恒流催化燃烧电路时，外围元件需要满足电源要求。该传感器的主要特点为：(1)工作不受供电极性影响；(2)线性电压输出或模拟催化燃烧电桥输出；(3)工作电压范围3.0V-5.0V；(4)工作电流典型值为80mA；(5)最新的MEMS探测器技术；(6)量程：从0-5000ppmCO2到0-10%VolCO2；(7)全金属结构，绝缘外壳；(8)体积小；(9)灵活的电路访问设置；(10)用户可以通过硬件连接进行标定；(11)宽温度工作范围；(12)快速响应；5.3粮食的构造粮食是小麦、稻谷、玉米、谷子、大麦等禾谷类籽粒及薯类、豆类等的总称。不同的粮食种类因为受到遗传特性、地理环境和栽培条件等众多因素的影响，每一种粮食的形态特征也各不一样，具有独特的形态结构、物理性质和化学性质，既有共性，又有个性，这些都对粮油储藏产生有利或不利的影响。从粮食仓储的角度出发，粮食中包围在胚和胚乳外部的种皮，形成了抵御不利储藏环境的保护组织，对粮食储藏是有利的。而粮粒的胚部则含有较多的营养成分和水分，生命活动旺盛，最容易受到虫霉感染。一般说来，胚越大，储粮稳定性越差，这是储粮不利的一面。因此，各种粮食构造不同，是导致各种粮食储藏稳定性差异的原因之一。下面介绍下粮粒和粮堆的概念：粮食颗粒堆聚而成的群体叫做粮堆。粮食储藏研究的对象是粮食群体，而不是单一的粮食籽粒。据测定500克稻谷约20000粒、小麦15000粒、玉米1500——2000粒、蚕豆400——600粒、油菜籽170000——240000粒。通常粮仓装粮50——250万千克，形成数目相当大的粮粒组成的粮食群体——粮堆。影响粮食储藏稳定性和粮食储藏质量的主要物理因素是粮食的散落性、自动分级、孔隙度，对于各种蒸气和气体的吸收、吸附和解吸能力以及粮食的热传导、湿热扩散与热容量等。在粮堆这个特定的环境中，这些基本物理因素直接影响储粮稳定性。5.4粮仓的分类二十世纪末，我国利用国债资金兴建了大批以高大平房仓、浅圆仓和立筒仓为主要仓型的国家储备粮库，广泛推广应用了粮情测控、环流熏蒸、机械通风和谷物冷却技术“四项储粮新技术”，配备了环流熏蒸系统、粮情测控系统、谷物冷却机、粮食烘干系统以及“四散”作业设施等一批先进的粮食储藏新技术设备。同时，根据新时期储藏技术需求特点，相继研发推广了智能控制储粮机械通风技术，低剂量磷化氢环流熏蒸技术、智能粮情检测分析技术和高效谷物冷却技术，并将四项技术进行了集成创新和标准化设计，制定发布了《粮油储藏技术规范》、《粮食仓库安全操作规程》等一批技术性规范和操作规程，大大提高了粮食储藏装备水平，提升了技术和设备的整体效能，有效解放和发展了生产力。下面介绍我国目前广泛使用的粮仓种类。第一类是以苏式仓为主体的老库，这些库目前占已命名的国家粮食储备库的40%。这些粮库容量较大，可以存粮为1亿斤，仓房类型主要是苏式仓。近些年来己经有一些对粮仓的吊顶进行了改造、提升和加高。因为使用时间较长，有些粮库的环境己经很差，几乎没有机械化的设备与之配套，只能采用自然通风手段对粮食进行保管。由于粮仓没有通风设施，只能在粮库的顶部开一些自然通风口对粮库室内外的空气进行交换。这些粮库普遍存在于经济条落后、电力供应不足的地区，这种通风方式只适合临时性储藏粮食的一些比较矮的仓体。对于一些仓体比较高的粮库，自然通风没有办法满足粮食储藏的要求。通常是把粮食晾晒到其水分达到一定标准后再把粮食存入粮仓，如果发生粮温过高，还得再把粮食出仓，进行晾晒，等粮温再次降至标准才能放入粮仓，这样的管理方式相当不方便，而且储粮的经济效益很低。第二类库为六十年代和七十年代建的库，目前在我国己命名的国家粮食储备库中占约10%。这部分仓库主要是简易仓，仓库类型包括房式仓、砖砌圆筒仓、地下库以及山洞库。虽然这些粮库的机械通风设施也比较少，但是对于长期储藏粮食却有着自身的优势，尤其是其中的地下库和山洞库，得益于常年较低的温度，粮食放入进去，呼吸作用缓慢，对其品质的影响很小，因此节省了不少的保管费用。这些粮库目前主要采用的通风形式是机械卧式通风，该通风方式用于方型仓和圆型仓的设计中。而实际上，这种通风方式只对方型仓体较为实用，因为方型仓属于低矮面积大的仓型，正好符合卧式通风的设计，而对于圆型仓，由于仓体很高，从外界通入的新风只能对粮库最地下的粮堆起到效果，对于一个储存量较大的圆型粮库，粮堆密度较大，位于中部及中部以上的粮堆几乎没有得到通风效果。第三类库建于八九十年代初期，目前在我国储备粮仓中占35%左右。这些粮库主要有高大房式仓、楼房仓、钢筋混凝土立筒库，这些仓库整体条件好，库存量比较大，配备的机械设备也较齐全。由于粮库较大，粮堆较高，即使配备有地上笼和地下槽通风系统「35]，仓库仍然存在通风不均匀、作业时间较长、能源消耗比较大等缺点，熏蒸杀虫作业也有很多问题。由于粮仓的密封性不佳、磷化氢损失较多(特别是粮面没有覆盖薄膜，PH3从仓顶部泄漏较多)，维持一定的有效浓度比较困难(如普遍认为“防治难’，、“谷蠢杀不死”等)，因此粮堆内虫害、发热、潮湿、霉变、结块、变质问题比较普遍。第四类库是现代粮仓。我国近些年来加快了粮库的建设步伐，一些按照统一高房仓标准修建的新型国家粮食储备仓不断涌现，主要包括高大房式仓、立筒仓以及大直径浅圆仓。一般仓房的条件要求高，设计合理，机械化配置齐全。高大房式仓仓顶采用拱板屋盖，具有整体性能好、跨度大、自重轻、隔热好和节省投资等优点，拱板的现浇技术代替预制的使用，再加上配备优质的放水材料进一步提高了效果。风道形式可以采用地上笼通风道或地槽通风道，一般由库区具体情况选择，但是地槽通风关系到地下水的防水问题，因此普遍采用的是倒“U”形地上笼通风道。地笼与风机靠空气分配器来连接，为了不漏粮，空气分配箱与墙壁采用对接方式，与横向主管采用插接方式，管道之间采用搭接方式来避免螺栓固定拆卸不方便。立筒库的特点是造价比较高，占地少，机械化设施齐全，密闭性能极佳。筒仓单仓整体设一个通风单元，整仓设两风道，一条风道接1台式离心风机，可移动，安置于仓外进行通风。屋顶安置3台式轴流风机，并设有1个自然排风口。风机在运行的时候，轴流风机同时进行排风。当了为排走粮面上层的空气积热，开启轴流风机并打开自然排风口进行排气。风机也采用移动式，这样可以节省初投资。立筒仓的风道形式同样为倒“U”形地上笼风道系统，风道设置距仓体层底板2.lm标高的位置，地笼靠静压箱连接风机接管。前部风道的1/3开孔率为25%,中部风道的1/3开孔率为30%，后部风道的1/3留35%的开孔率，风道形状呈鱼鳞状或者为桥式送风孔，风孔的最大尺寸保证粮食的不泄漏为标准。浅圆仓采用的通风形式为地槽式，风道呈放射形、梳形或者环形，一般采用放射形，能够均匀地分布风量。仓体结构为钢筋混凝土，风道是变截面的，设计要求为能够承载水泥盖板、分配器和上部粮堆所产生的压力。为了人员可以搬动，通风孔板一般制造成分段形式，各段长约为lm。空气分配器采用2mm的冲孔金属板，其开孔率一般在30%-35%。5.5粮食的流散特性5.5.1散落性粮食在自然形成粮堆时，向四面流动成为一个圆锥体的性质称为粮食的散落性。粮食的颗粒大小、成熟度的差异、杂质数量的多少等都和散落性密切相关。粮食散落性的好坏通常用静止角表示。静止角是指粮食由高点落下，自然形成圆锥体的斜面与底面水平线之间的夹角。静止角与散落性成反比，即散落性好，静止角小；散落性差，静止角大。粮粒的大小、形状、表面光滑成度、容量、杂质含量都对粮食的散落性有影响。粒大、饱满、圆型粒状、比重大、表面光滑、杂质少的粮食散落性好，反之则散落性差。不同粮食之间，外观特征明显不同，因此，具有不同的散落特性。此外，粮食中含杂量增加，其散落性会降低，粮食水分含量增加散落性也降低。这是由于粮食水分增加，使粮食表面粘滞，粮粒间的摩擦力增大的结果。当粮食发热霉变后，散落性会完全丧失，形成结顶。

粮食散落性的另一量度是自流角。自流角是粮粒在不同材料斜面上，开始移动的角度，即粮粒下滑的极限角度。自流角是一个相对的值，它既与粮粒的物理特性有关，又与测试时用的材料有关。同种粮食在不同的材料上测定的自流角不同，不同种粮食在相同的材料上自流角也不相同。粮食的自流角是粮堆的外摩擦角。自流角表示的是某种粮食在某种材料上的滑动性能。自流角愈大，滑动性能愈差；自流角愈小，滑动性能越好。粮食的散落性在粮食储藏、装卸运输机械及储藏设施的设计中都是一个重要因素。储藏期间散落性的变化，可在一定程度上反映粮食的稳定性。安全储藏的粮食总是具有良好的散落性。如果粮食出汗、返潮，水分增大，霉菌滋生，就会使散落性降低；严重的发热结块会形成90度角的直壁状，完全丧失散落性。散落性好的粮食，在运输过程中容易流散，对于装车、装船、入仓出库操作较方便，可节省劳力与时间。但是散落性较大的粮食对装粮容器的侧压力也大。装粮时对散落性大的粮食就要降低堆装高度，对散落性较小的粮食则可酌情增加高度。散落性是确定自流设备的理论依据。当使用输送机送粮食时，输送机皮带和水平面的夹角应小于自流角和静止角；当安装淌筛和自流管时，淌筛面、自流管面和水平面的夹角应大于自流角和静止角，这样才能保证设备的正常运转。5.5.2自动分级一般说来，任何一批粮食，都是非均质的聚集体。粮粒有饱满的、瘪瘦的、完整的、破碎的，形态多种多样。杂质也轻重不同，大小不一。在散落时彼此受到的摩擦力和重力不同，运动状态也不同。因此粮食在震动、移动或入库时，同类型、同质量的粮粒和杂质就集中在粮堆的某一部分，引起粮堆组成成分的重新分布，这种现象称为自动分级。例如，小麦在形成粮堆时的自动分级现象，从顶部到底部各个部位的组分呈现出有规律的分布：破碎粒、轻浮夹杂物、杂草种子在底部比顶部多

自动分级现象的发生与粮食输送移动时的作业方式、仓库类型密切相关。作业方式不同，自动分级状况也不相同；仓房不同，自动分级现象也不相同。按其作业方式、仓房类型和粮堆形成的条件可大体分为四种情况：（一）自然流散成粮堆粮食自高点自然流散成粮堆时，粮粒与粮粒之间、粮粒与杂质之间以及杂质与杂质之间受到的重力、摩擦力不同，同时落下时受到的气流浮力也不相同。这些差异相互作用的结果使较重的杂质落在圆锥体的中心部位，而较轻的、破碎的粮粒及杂草种子就沿着斜面下滑至圆锥体的底部。因此，随着圆锥体的不断扩大，杂质就在圆锥粮堆的底部不断积累，最终形成基底杂质区。（二）房式仓入粮房式仓粮食入库一般有输送机进粮和人工入粮两种。输送机进粮又分移动式和固定式。若移动式入库，一般是输送机头先从仓山墙处开始，随入粮逐步由内向外退移。因此，饱满的粮粒和沉重的杂质多汇集于机头落下的粮堆中央部位；沿输送机两侧的粮食含有较多的瘪粒和较轻的杂质，形成带状的杂质区；在皮带输送机下形成糠壳杂质区。若固定式入库，粮食入库就有多个卸粮点，那么像自然流成堆一样，在一个仓房内部形成多个圆窝状杂质区，即每个卸粮点有一个基底状杂质区。房式仓人工入粮时，由于倒粮点分散，边倒边匀，自动分级就不明显，杂质组合比较均匀。（三）立筒仓进粮立筒仓因筒身较高，粮粒从高处落下，下落的粮食流动会带动空气运动，在仓内形成一个涡旋气流（图1-4），涡旋气流的运动，将粮面细小的、较轻的杂质吹向筒壁。随着粮面在仓筒内逐渐升高，靠近筒壁处形成环状轻型杂质区。而沉重的杂质多集中在落点处，形成一个柱状重型杂质区。出仓时正好相反，比较饱满和比重大的粮粒首先流出，靠近仓壁的瘪小籽粒和轻浮杂质后流出。所以粮食品质也因出仓的先后不同而差异。按自动分级形成的原因，自动分级又可归纳为重力分级、浮力分级和气流分级。重力分级的情况明显地发生在有震动运输过程中。如散装粮食长途运输后，大而轻的物料就会浮在最上面，细而重的物料就会沉到底部，而较细、较轻、较重的物料分于两者之间，从而形成了分层现象。浮力分级是说明粮粒下落过程受力不同而造成自动分级的。粮粒g由高点下落，会受到空气的阻碍作用，空气对粮粒产生浮力p（见图1-5）。当P>g时，粮粒飘浮走；P<g时，粮粒下落；P=g时，粮粒悬浮。显然，当气流的浮力一定时，重的粮粒下落速度较快，轻的粮粒下落较慢。而轻的杂质在慢慢的下落过程中，由于物体重力、受力方向的改变也随时变化，使较轻的杂质飘移落点，从而形成分级现象。气流分级通常发生在露天堆粮的过程中。当输送机在风天卸粮时，在下风处就会聚集较多的轻杂质，从而形成自动分级现象。这种情况在皮带输送机、扬场机的作业中都会发生。自动分级现象使粮堆组分重新分配，这对安全储粮十分不利。杂质较多的部位，往往水分较高，孔隙度较小，虫霉易滋生，是极易发热霉变的部位，如不能及时发现还能蔓延危及整堆粮食。因此，对自动分级严重的地方，要多设检测层点，密切注意粮情变化。自动分级中灰尘集中的部位，孔隙度小，吸附性大，在熏蒸害虫时，药剂渗透困难，影响杀虫效果。同时，在通风降水降温过程中，也因空气的阻力加大，使风