粮食储藏气体在线监测方案

我国存储的粮食大部分是直接入库，很容易出现腐烂、发霉和生虫等问题危害储备粮的安全。为了保证储备粮食的品质，储备粮库采用各种储藏技术，对储备粮库进行科学管理，如进行充氮及二氧化碳以便改变粮堆中氮气、氧气和二氧化碳其中的比例，或者进行药物熏蒸、通风和倒仓。不管哪种方式都会产生有毒气体，这些气体的比例多少会直接影响清除害虫的功效，而且也会对人体产生较大伤害。因此建立一套粮仓有害气体检测系统非常必要，可以为粮库工作人员提供一个粮仓气体浓度量化指标。

解决方案

监测位置：储藏廒间

监测气体：氮气、氧气、二氧化碳、磷化氢

数据传输：根据现场实际情况，在每个廒间堆粮线上安装气体监测装置，堆粮线以下选择若干监测点，不同位置、不同深度进行气体监测。可以通过RS485总线制、4-20mA电流信号、RTU433短距离无线传输或GPRS远距离无线传输形式将检测到的气体浓度值传输到控制室的气体报警控制器，或者DCS、PLC系统，实时监控现场气体浓度情况，做到防范未然。

方案要求

粮情检测：监测装置具有检测气体浓度（氧气、二氧化碳、磷化氢）基本功能，能够扩展温湿度、虫害、粮食水分等参数的检测功能。

巡测功能：可实现对各被测参数以定时巡测和适时检测两种方式进行数据采集、存储及分类检索。

粮情分析：可根据气体浓度变化分析、判断粮食储藏状态，找出粮情异常仓位。

数据存储与检索：具有气体浓度数据存储、历史数据查询、数据打印等功能。

行业背景

食是人类生活所必需的基本物质，粮食的贮藏和保存是关系到国民生计的大事。

而粮库是粮食宏观调控的基础。因此，粮库的智能化控制和精准管理是实现安全高效储粮的关键。这其中最重要的是对粮库的粮食存储和除虫处理。

一：粮食存储

粮食存储过程中首先要对温度和湿度进行测量和控制，但单有温度和湿度测量效果往往不能尽如人意，部分粮食仍会受微生物、虫子活动或者本身粮食的呼吸作用的影响而腐坏、发霉和生虫等问题。

所以要对粮食存储环境条件进行控制，以限制各种使粮食变质的条件，从而避免引起腐坏。做到环境条件控制，要确保粮仓低氧或无氧环境条件。目前有效的方式是向粮仓中通入氮气以降低空气中氧气浓度，从而破坏微生物生理活动、虫子的生存条环境、抑制本身的呼吸作用。而粮仓中氮气的浓度可以通过氮气探测器进行实时监测，以保证储藏环境中是低氧或者无氧环境。

这是需要我们的对氮气的实时检测，一旦出现氮气浓度低于限定值，便能够通过控制系统进行报警，然后由人工或自动方式启动充气(氮气)操作，直至氮气传感器的测量值大于限定值。由于粮食起初是放在空气中的，而空气中的氮气气浓度是78%，然后往粮仓慢慢充入氮气，直至很高的氮气浓度，此时需要能检测100%氮气的传感器。

二：除虫处理

为了保证储备粮食的品质，建立一套粮食储藏气体监测系统非常必要。

粮食的宏观调控是维护国家粮食安全的主要手段，而粮库是粮食宏观调控的基础。因此，粮库的智能化控制和精准管理是实现安全高效储粮的关键。

粮食储藏最主要的是除虫处理。磷化铝是我国粮食部门推广应用的一种很有效的储粮灭虫剂 ，广泛用于粮仓的储粮灭虫当遇水或吸湿后即可潮解 ,放出毒性剧烈的磷化氢气体。粮库化验员在取样化验及保管员进库测温度、湿度和检查粮情、虫情时会接触磷化氢气体 ，有的因缺乏安全卫生知识而引起磷化氢中毒。

为探讨熏蒸时粮仓内磷化氢浓度以及熏蒸后降至国家卫生标准以下的时间，需要对熏蒸后仓内磷化氢气体浓度变化及O2、CO2等气体环境浓度进行监测 ,为保护人员健康提供科学依据。在熏蒸期间，仓内及粮堆内磷化氢浓度均很高，仓内48h达峰值,粮堆内96h达峰值，且在刚开始的两天磷化氢浓度仓内比粮堆内高得多。但随着时间推移,两者的差别变小并有趋于平衡的趋势，说明磷化铝潮解后产生的磷化氢很快在仓内扩散,并逐步向粮堆内渗透弥散,开仓放气两天后仓内磷化氢浓度降至国家卫生标准附近。二次闭仓后粮堆内磷化氢浓度逐步下降,而仓内是先上升再下降，说明二次闭仓后粮堆内的磷化氢又逐步向仓内空间释放引起仓内浓度升高。直到第9天粮堆及仓内磷化氢浓度才降到国家卫生标准以下。从熏蒸后开始开仓放气算起,大约半月后进仓才较为安全。

仓储业务管理系统粮情测控预警模块在现有数字测温基础上，还应融合粮堆的气体、湿度、虫害的检测自动分析功能，所测数据写入历史数据库，为科学储粮的精确决策提供大数据支撑，在此基础上逐步建立粮情专家决策系统。当在粮情发生异常变化时，系统发出的报警直接短信通知到相关责任人手机，并根据本地区储粮生态数字模型，经系统综合分析后，推荐处理意见；甚至直接和智能通风、熏蒸杀虫、气调储藏等设备相关联，授权后自动采取相应措施，真正实现“测”与“控”的完美融合。如下图粮库综合监测系统模型：