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糧食在整個(gè)人類發(fā)展歷史中都占有舉足輕重的地位，糧食的生產(chǎn)、儲(chǔ)藏是世界各國(guó)都必須要考慮的重要戰(zhàn)略問題。我國(guó)是人口大國(guó)，也是糧食的主要生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。2020年我國(guó)糧食種植面積11677萬(wàn)公頃，比上年增加70萬(wàn)公頃。全年糧食產(chǎn)量66949萬(wàn)噸，比上年增加565萬(wàn)噸，增產(chǎn)0.9%。在我國(guó)農(nóng)業(yè)良好的發(fā)展形勢(shì)下，隨著糧食產(chǎn)量的不斷增加，對(duì)于糧食儲(chǔ)藏的技術(shù)和要求也隨之不斷的提高。糧食在儲(chǔ)藏的過程中，依然存在著生物的呼吸作用，而溫度這一影響生物生理活動(dòng)的重要參數(shù)，對(duì)儲(chǔ)糧的影響尤為重要[1]。此外，儲(chǔ)糧中的蟲霉災(zāi)害也與溫度關(guān)系密切。據(jù)估計(jì)，我國(guó)糧食收獲后的損耗率在10%以上，其中由于蟲害霉變的損失達(dá)到了10%～15%[2]，因此做好儲(chǔ)糧溫度監(jiān)控對(duì)于預(yù)防蟲霉災(zāi)害，做好儲(chǔ)糧管理有著十分重要的意義。目前倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)技術(shù)主要分為接觸式和非接觸式兩大類。

目前倉(cāng)儲(chǔ)糧的溫度檢測(cè)，大多采用接觸式測(cè)溫，其原理是是依靠檢測(cè)設(shè)備的溫度敏感元件與糧食接觸，通過熱平衡原理實(shí)現(xiàn)對(duì)糧食溫度的檢測(cè)。常規(guī)的接觸式溫度檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，并在測(cè)溫領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。其中在倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)上使用較為廣泛的接觸式測(cè)溫技術(shù)有液體溫度計(jì)測(cè)溫、熱電偶測(cè)溫、熱敏電阻測(cè)溫、數(shù)字式溫度傳感器測(cè)溫。

(1)液體溫度計(jì)利用的是熱脹冷縮的物理現(xiàn)象，不同溫度下所對(duì)應(yīng)的液體體積不同，通過測(cè)量毛細(xì)管內(nèi)液柱高度間接計(jì)算溫度。液體溫度計(jì)具有精度高，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，但由于其設(shè)備尺寸大，易碎以及部分含汞測(cè)溫計(jì)存在泄漏隱患等問題，使其使用范圍受到了一定的限制。

(2)熱電偶[3]溫度計(jì)，它是由兩種不同的導(dǎo)體材料焊接而成，當(dāng)導(dǎo)線兩端之間存在一定熱梯度時(shí)，導(dǎo)線兩端會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，將焊接導(dǎo)線的一端插入被測(cè)介質(zhì)中，測(cè)量另一端的電勢(shì)差從而根據(jù)電勢(shì)差所對(duì)應(yīng)的溫度，間接計(jì)算被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶溫度計(jì)有著測(cè)溫范圍大的特點(diǎn)，溫度量程可達(dá)到-200℃至1200℃，但由于其是由兩端導(dǎo)線材料焊接而成，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，可能出現(xiàn)因焊接處開焊等缺陷導(dǎo)致的較大的測(cè)量誤差。

(3)熱敏電阻[4]，是一種應(yīng)用較為廣泛的半導(dǎo)體器件，其利用熱敏材料對(duì)溫度的敏感性即電阻隨溫度變化而變化的特點(diǎn)，通過測(cè)量器件的電阻值間接計(jì)算溫度值。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，穩(wěn)定性強(qiáng)，工業(yè)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，受限于電阻隨溫度的變化關(guān)系呈非線性，其測(cè)溫范圍通常為-60℃至150℃。

(4)數(shù)字式溫度傳感器測(cè)溫[5]，其原理是內(nèi)部存在著低溫系數(shù)和高溫系數(shù)振蕩器，利用兩種振蕩器的晶振頻率對(duì)溫度敏感性的差異間接測(cè)量溫度。以目前運(yùn)用最為廣泛的DS18B20型為例，其溫度量程為-55℃至125℃，精度±0.5℃。該類測(cè)溫儀器具有低成本，便于集成和陣列的特點(diǎn)，可將多個(gè)傳感器連接形成測(cè)溫線路，是目前糧食溫度檢測(cè)的主要方式。

大型儲(chǔ)糧設(shè)施中往往堆積了大量的糧食，接觸式測(cè)溫由于其傳感器測(cè)量范圍小的原因，為保障儲(chǔ)糧安全，不得不高密度的鋪設(shè)測(cè)溫設(shè)備。這既增加了儲(chǔ)糧設(shè)施的建設(shè)成本，也增加了設(shè)備維護(hù)上的困難，而且接觸式的測(cè)溫方式都不可避免的侵入儲(chǔ)糧環(huán)境，侵入設(shè)備還存在對(duì)污染儲(chǔ)糧的風(fēng)險(xiǎn)。如果減少溫度檢測(cè)設(shè)備，接觸式檢測(cè)設(shè)備有限的檢測(cè)范圍又會(huì)使得倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)的難度大大增加。眾多學(xué)者不斷研究更為有效的倉(cāng)儲(chǔ)糧接觸式傳感器分布方式的同時(shí)，各種新興的倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)技術(shù)也在不斷興起。。

隨著科技不斷發(fā)展，新的溫度檢測(cè)技術(shù)不斷推動(dòng)著倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)技術(shù)的革新。近年來(lái)新興的接觸式測(cè)溫技術(shù)，光纖測(cè)溫和光柵測(cè)溫技術(shù)正有著越來(lái)越多的運(yùn)用。

(1)光纖測(cè)溫技術(shù)是利用布里淵散射[6]或拉曼散射對(duì)溫度敏感性不同的原理，由熱敏材料制成的感光光纖，其上的每個(gè)傳感器都會(huì)反射與自身溫度相對(duì)應(yīng)的窄譜脈沖信號(hào)，通過檢測(cè)光纖中反射光的信息即可間接計(jì)算得到光纖各處的溫度分布。(2)光纖光柵測(cè)溫技術(shù)，利用的是布喇格光柵的溫度敏感性和光的反射原理，光纖中的光遇到光柵會(huì)反射回部分光，而反射光的波長(zhǎng)除了由光纖本身折射率影響外還由光柵的周期影響，而光柵周期則由環(huán)境溫度而決定。通過測(cè)量反射光的波長(zhǎng)信息即可間接計(jì)算沿光纖感溫點(diǎn)的溫度情況。兩種光纖檢測(cè)技術(shù)都適用于大范圍溫度測(cè)量，但由于光纖本身較為昂貴和脆弱，加大了系統(tǒng)的建設(shè)成本和維護(hù)難度。2019年，陳晴川[7]等人采用分布式光纖測(cè)溫技術(shù)對(duì)糧倉(cāng)溫度進(jìn)行監(jiān)控，該方法可以有效監(jiān)控糧倉(cāng)溫度，溫度測(cè)量精度最高達(dá)±0.35℃。

光纖測(cè)溫和光柵測(cè)溫技術(shù)雖然有著許多優(yōu)勢(shì)，但接觸式測(cè)溫方式的種種問題依然存在，而另外一種倉(cāng)儲(chǔ)糧的非接觸式測(cè)溫方式正不斷興起。非接觸式測(cè)溫是指測(cè)量設(shè)備不與被測(cè)對(duì)象接觸，可以在不入侵測(cè)量對(duì)象、不破壞測(cè)量對(duì)象溫度場(chǎng)的前提下實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。目前非接觸測(cè)量主要有紅外線測(cè)溫法和聲波測(cè)溫法。

(3)紅外線測(cè)溫法，通過被測(cè)物體所輻射出的紅外線能量間接測(cè)量物體溫度。物體的溫度越高其輻射出的紅外線能量就越高，反之則越小。該技術(shù)具有不接觸測(cè)溫物體，測(cè)溫范圍大，精度高的特點(diǎn)，在許多工業(yè)場(chǎng)景都有著較多的應(yīng)用，但紅外測(cè)溫只能通過測(cè)量物體表面的紅外線來(lái)間接的計(jì)算測(cè)量溫度分布[8]，在糧食庫(kù)多灰多塵的環(huán)境中，由于糧食表面的塵土影響實(shí)際測(cè)量以及塵土對(duì)光學(xué)零部件的干擾等因素，該技術(shù)通常只是作為一種溫度檢測(cè)的輔助手段而不能作為倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)的主要方式。(4)聲學(xué)法溫度檢測(cè)技術(shù)，在測(cè)溫區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)聲波發(fā)生器[9]，檢測(cè)系統(tǒng)在一定周期內(nèi)有規(guī)律的啟動(dòng)關(guān)閉聲波發(fā)生器，收集分析各個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲音信息傳入計(jì)算機(jī)，綜合各測(cè)點(diǎn)位置信息和聲波傳播時(shí)間等信息，進(jìn)而計(jì)算得到聲波路徑上的溫度信息，并通過適當(dāng)?shù)臏囟葓?chǎng)反演算法、重構(gòu)算法估算整個(gè)溫度場(chǎng)的溫度分布。2017年，齊仁龍[10]等人采用無(wú)線無(wú)源聲表面波溫度檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境溫度信息數(shù)據(jù)的采集，該技術(shù)大幅提高了對(duì)糧倉(cāng)溫度信息的檢測(cè)效率。

非接觸式測(cè)溫，側(cè)重于對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)糧整體溫度場(chǎng)的測(cè)算。而當(dāng)倉(cāng)儲(chǔ)糧內(nèi)部產(chǎn)生劣變區(qū)域時(shí)，雖然糧食劣變會(huì)產(chǎn)生熱量，但受限于小麥、稻谷或是玉米等糧食導(dǎo)熱系數(shù)較低，其附近的正常儲(chǔ)糧溫度變化可能極小或是由于與接觸式測(cè)溫傳感器間距較遠(yuǎn)難以確定糧食劣變區(qū)域。而通過非接觸式測(cè)溫法，可以對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)糧整體溫度場(chǎng)進(jìn)行估算，可以更為直觀有效的掌握儲(chǔ)糧的溫度情況，當(dāng)倉(cāng)儲(chǔ)糧內(nèi)部出現(xiàn)劣變時(shí)，也能更為靈敏的發(fā)現(xiàn)和定位因糧食劣變而導(dǎo)致的溫度異常區(qū)域。

倉(cāng)儲(chǔ)糧中，溫度異常點(diǎn)的位置和數(shù)量具有很大的隨機(jī)性，極大地增加了儲(chǔ)糧管理的難度。接觸式溫度傳感器可以準(zhǔn)確得到傳感器附近小范圍內(nèi)的溫度信息。但由于糧食自身導(dǎo)熱性差的原因，對(duì)于稍遠(yuǎn)離傳感器的區(qū)域范圍的溫度難以檢測(cè)。而非接觸式測(cè)溫方法，雖然可以有效對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)糧整體溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)算，但其對(duì)如倉(cāng)儲(chǔ)糧中心、角落等位置的溫度檢測(cè)難以做到精準(zhǔn)。而隨著各種算法，如機(jī)器學(xué)習(xí)，人工智能的發(fā)展。對(duì)于糧食測(cè)溫的檢測(cè)方法也越來(lái)越趨向于自動(dòng)化，智能化，不同的測(cè)溫方式也在不斷的交叉使用嘗試創(chuàng)新，將傳統(tǒng)的接觸式測(cè)溫方式與非接觸式測(cè)溫方式相結(jié)合，得到倉(cāng)儲(chǔ)糧關(guān)鍵位置溫度的同時(shí)也得到其整體的溫度場(chǎng)信息，將這兩者信息結(jié)合相應(yīng)的智能算法實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度場(chǎng)更為全面、精準(zhǔn)的檢測(cè)。倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)技術(shù)正朝著，傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)與新興檢測(cè)技術(shù)相互配合，同時(shí)融合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的方向發(fā)展。