粮食干燥产业的智能化转型之路探讨

2022-09-21 16:46:13 来源:写作指导

我国的粮食烘干机从无到有,先后经历了全进口引进、消化吸收、改进创新和同步发展等几个阶段。近年来,国家高度重视粮食产后干燥技术与装备的发展,为我国粮食干燥技术与装备的快速提升创造了最佳发展机遇。中国地域广阔,各地区的气候条件、粮食品种品质、粮食烘干要求各不相同,这也必然要求我国的粮食烘干机相比国外要具有更高兼容性和适应性。从北方地区高寒、高水分的玉米烘干,到南方高湿度低温水稻烘干,我国的粮食干燥工程技术人员经过几十年的摸索研究,目前已开发出一系列适用于各地不同要求的各类粮食烘干机。从针对水稻烘干的批次循环式烘干机到大吨位连续式烘干机,我国的粮食干燥工艺技术和装备水平已经不低于国外先进水平,甚至在对于多种粮食品种、原粮水分均匀度低等复杂情况的适应性方面,相比国外技术更具优势。然而,国产粮食烘干机在不断地推广应用中,暴露出许多行业中亟待解决的问题。

一方面,随着我国“老龄化”时代的到来,如何在利用更少的人力成本实现更高的经济价值,同样也成为粮食烘干机产业急需解决的问题。尤其是广泛分布于我国农村地区的粮食烘干机的操作、维护等技术工作岗位,长期存在人员短缺和不稳定的困境,这种状况在一定程度上影响了粮食烘干机的稳定运行和烘干品质;

另一方面,各个厂家的粮食烘干机各自为战,从整个产业来看,无法准确掌握不同厂家、不同地域的粮食烘干机使用状况,甚至同一厂家的不同地区的产品也无法通过互联互通形成数据共享,造成粮食烘干机单机“信息孤岛”。智能化是实现粮食干燥行业转型升级的根本途径。随着物联网和信息化技术的不断完善和普及,粮食烘干机产业实现数字化、智能化转型也逐步被提上日程。通过数字化的手段对烘干过程实施运行监测、数据分析、故障预警、动态调整,最终实现粮食干燥的智能化管理将是未来我国粮食烘干产业的发展方向。高端智能化机械装备将成为未来我国抢占国际市场的主力军。我国粮食干燥技术起步较晚,但是经过多年以来的不断创新,粮食干燥技术与装备已形成与国外技术齐头并进的态势,在已经到来的5G和物联网时代,企业应该抓住最佳的发展机遇,及早着手研发智能化粮食干燥技术,形成一批具有自主知识产权的高端技术。从市场反馈看,用户尤其是大客户在选择粮食干燥机时,价格已不是第一要素,市场上表现好的品牌和技术水平先进的高端装备制造厂家成为首选。受高端客户需求越来越多的影响,国内具有研发实力的大型粮食干燥机生产企业,主要的努力方向是开发智能化粮食干燥系统技术与装备,提升我国粮食干燥装备的智能化水平以满足新形势下的用户和生产需要。随着我国农业生产和经营方式的进一步变化,土地规模化进一步集中,烘干能力要求越来越大,设备智能化程度要求也越来越高,传统意义上的粮食干燥机装备及系统已不能满足生产要求,将为具备远程诊断控制、智能化操作功能的粮食烘干机提供广阔的发展空间。智能化升级是粮食干燥产业节能增效的有力手段。

长期以来,粮食烘干机的自动化水平不高,更谈不上智能化,在粮食烘干机的运行过程中需要有人时刻在现场值守,随时检查和排除各类故障和突发状况。尤其是对于连续式粮食烘干机来说,设备需要24小时不间断运行,需每天配备2班或3班工人值班,其中涉及中控、巡检、司炉、机修等多个岗位,设备运行成本中的人力成本高昂。对于大型连续式粮食烘干机来说,烘干机内暂存的粮食较多,一旦出现设备故障,不但会影响生产进度,更会造成暂存在烘干机内的湿粮变质,造成巨大的经济损失。如何能够利用大数据分析手段,自动优化工艺参数,使烘干机始终处于最佳的工作状态,也正是智能化干燥技术与装备所要解决的关键问题。粮食干燥系统的数字化、智能化升级,也即是在粮食烘干机生产线的关键节点和控制节点设置各类感知仪表,如温湿度、压力、电流、风速等。将现场的各类仪表通过Modbus通讯协议,485总线接入到串口服务器内,PLC通过TCP的方式读取串口服务器内的Modbus协议数据,物联网网关通过TCP的方式读取PLC数据块,将Modbus协议数据通过MQTT协议上传到远程的云服务器数据库,动态数据通过粮食烘干智能大数据云平台界面进行展示,通过云平台的操作界面和管理后台能够直观清晰地读取、展示现场工艺运行数据。通过云平台上智能专家诊断系统对生产线实时数据的监测、分析,并使现场数据参与模型数据运算,分析预判现场设备运行状态和烘干效果,为烘干机各项运行参数的动态调整提供数据判断支撑。通过长期数据的积累与模型运算的相互叠加印证,不断优化迭代数据模型,为实现粮食烘干机的智能控制提供更加精准的数据支撑。智能化粮食干燥技术与装备,能够将烘干机的运行状态实时监测,并运用大数据分析技术对远程采集的数据实时分析、比对,动态智能调整运行参数,减少人为干预调整行为,则能够有效减少现场工作人员数量,降低人力成本。智能化烘干系统能够对设备的故障进行提前预警,提醒维护人员及时排除故障隐患,则能够很好地避免以上情况的发生,确保设备无故障连续运行,烘干设备连续良好运行也直接提高了设备的工作效率。粮食烘干机的运行成本中,燃料能耗成本约占运行总成本80%以上,一套粮食烘干机设备的单位能耗的高低,直接决定了烘干机的运行成本的高低。智能粮食干燥系统能够智能化的控制烘干机的工艺运行参数,始终使烘干机处于最优的工作状态,有利于实现烘干机的节能减排和成本降低。粮食储藏是保证国家粮食安全的一个重要环节,智能粮食干燥解决方案,通过智能控制技术、软件技术、移动通信技术、大数据技术、专家诊断系统等技术手段,全面提升粮食干燥设施自动化和信息化水平,进而最大程度地降低粮食产后环节的粮食损失,同时为粮食从业人员提供一个优质生活和工作环境,为经营者创造一个更有利于经营发展环境。粮食烘干是一个非常复杂的系统工程。

一个完整的粮食烘干过程需要耗时8-10小时,在此过程中,粮食烘干的影响条件和干扰因素非常多,因此要建立起一个与实际比较吻合的干燥过程数据模型,并实现全因素的智能调节控制,是一个非常漫长且艰巨的过程。只有不断深入开展粮食干燥过程的智能优化研究,不断增加大数据平台的数据采集接入量,对分布于全国各地不同生产条件的粮食烘干场景进行数据采集和数据分析,逐步建立起覆盖全国的数据网络,对各种场景的粮食干燥过程的海量数据进行收集、分析、整理,运用基于深度学习理论的大数据技术对粮食干燥过程数据进行建模分析,优化烘干工艺和装备,以保障干燥粮食品质指标为目标,研究粮食干燥作业和工艺工程优化和控制模型,改进粮食干燥工艺流程,实现对粮食烘干机的智能控制,提高设备利用效率和烘干效果。粮食烘干机作业补贴也正被主管部门纳入未来规划,如何有效掌握烘干机烘干作业量将成为智能化粮食烘干系统的有一个重要功能。

作者:张德榜 单位:无