本发明涉及粮食储藏，尤其是涉及一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构及其监测储粮方法。
背景技术：
1、目前，粮食储藏技术领域面临着一系列关键问题。传统粮食储藏方法存在着能耗高、粮食质量下降、以及粮食储量数据不透明等问题。在传统方法中，粮仓通常仅仅依赖于温度控制，而不适时的通风调节可能导致粮食陈化不均匀，容易产生霉变、害虫滋生等问题，进而影响粮食质量。此外，能源消耗较大的通风系统也导致能耗问题，同时，对于储粮量的实时监测和管理方面，传统技术方法显得不够透明和高效。因此，有必要研发一种新的低碳智能化冷冻储粮技术来应对这些挑战，以提高粮食储藏的效率、降低能耗、并确保粮食质量。
2、为解决传统粮食储藏方法存在的问题，目前许多粮仓采用机械制冷技术，通过降低储粮环境的温度来延缓粮食陈化，以维持粮食质量。然而，这种借助于制冷设备的方法需要大量能源供应，导致能耗高，且没有充分考虑环境温度变化对储藏的影响。一些现有技术采用了智能温湿度监控系统，通过实时监测温湿度变化来调整通风策略。然而，这种方法仍然面临着能耗高的问题，而且无法很好地解决粮食储藏中的质量问题。如何开发既节能又高效的粮食储存手段是亟待解决的问题。在我国东北及北方严寒地区的冬季，自然冷源成为一种有潜力的可利用资源。此外，随着大数据、自动控制技术和智能监测技术的不断发展和广泛应用，粮食储存技术正面临着深刻的变革和前所未有的挑战。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构及其监测储粮方法，解决传统粮食储藏过程中能耗高、粮食质量下降、粮食储量数据不透明等问题，有效利用北方地区冬季自然冷源，在粮仓下方建造低温储能池，以及配套的自动控制系统与大数据监测平台，当库外温度升高时，缓慢有序释放储存的冷能，达到粮仓全年低温冷藏的效果，实现既节能、环保，又减损、节本、提质、增效的效果。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构，包括粮仓、通风管道和低温储能池，所述低温储能池设置在所述粮仓下方，所述通风管道连通所述低温储能池和所述粮仓，所述通风管道的出入口和关节处均设置有电动风阀，所述通风管道上设置有风机，所述低温储能池周围四面设置有保温层。
3、优选的，所述通风管道包括进风管道、内管道和出风管道，所述进风管道分别与所述粮仓和所述低温储能池连接，所述内管道设置在所述粮仓内部，所述内管道与所述进风管道连接，所述出风管道设置在所述低温储能池远离所述低温储能池的一侧。
4、优选的，所述风机设置有两组，所述粮仓外侧与所述进风管道连接处设置有第一风机，所述低温储能池外侧与所述进风管道连接处设置有第二风机。
5、一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，步骤包括：
6、s1、构建低温储能池；
7、s2、在粮仓内部布设部署温度传感器和数据储存设备；
8、s3、构建粮仓粮食陈化知识库；
9、s4、构建粮仓通风条件知识库；
10、s5、设置粮仓执行风量变频调节的自动控制装置，根据不同工况，对粮仓内部进行风量调节；
11、s6、建立智能监测与在线分析大数据平台，对粮仓内部情况进行监测与分析，依据步骤s3中构建的粮食陈化知识库实时获得粮食质量信息；基于人工神经网络模型建立监测温度和相应点位的粮食储量的映射关系，实时获取粮仓内粮食储量变化数据，并将这些信息和数据加密与可视化，上传至云平台，以实现同时监测粮食质量与粮食储量
12、优选的，所述步骤s2中温度传感器的布设依据粮食的堆放特点，下方密集，上方稀疏，温度检测范围覆盖粮仓内所有空间。
13、优选的，所述步骤s3采用人工神经网络模型构建粮仓粮食陈化知识库，具体步骤包括：
14、s31、对粮食进行陈化试验；
15、s32、对陈化试验后的粮食进行粮食质量指标的评价；
16、s33、对得到的粮食质量指标进行整合，利用长短期记忆人工神经网络对粮食质量指标进行验证，输入环境因素，输出粮食质量，训练得到环境因素与粮食质量关系模型。
17、优选的，所述步骤s4中步骤具体包括：
18、s41、建立粮仓通风模型；
19、s42、确立粮仓通风控制方程；
20、s43、根据外界条件确定求解的初始条件与边界条件，对控制方程进行离散化，所述外界条件为自然条件和通风条件，所述初始条件为初始状态下粮仓内温度场分布，所述边界条件为粮仓与外界环境边界处，温度场随时间的变化规律；
21、s44、采用有限差分法或有限元方法来对其温度场进行仿真研究；
22、s45、对温度场进行求解，得到粮仓的温度场分布，并对粮仓内温度场进行实测，从而验证仿真结果；
23、s46、改变不同的通风条件，得到不同的温度场分布，将通风条件与温度场分布采用人工神经网络模型进行外界条件与粮仓环境关系模型的构建。
24、优选的，所述步骤s5中采用模糊逻辑控制方式调节风量，基于模糊控制器，输入粮仓内测量温度t与设定温度t0的偏差e＝t-t0，及其偏差变化de，通过控制器输出改变风机电机转速u调节风量。
25、优选的，所述步骤s6中，智能监测与在线分析大数据平台包括粮情测控系统和信息管理平台；
26、粮情测控系统，包括粮食在库期间的信息检测和智能化控制，包括仓内温湿度的监测、仓储粮食数量检测、气体浓度检测、仓内自动通风控制；
27、信息管理平台，包括粮食入库、出库、在库管理基于仓储管理过程的信息管理与共享，同时记录储藏粮食种类与品质信息，所述信息管理平台包括入库管理单元、在库信息管理单元、出库管理单元、可视化展示单元、历史数据查询和风险预警单元。
28、优选的，所述信息管理平台各单元内容具体为：
29、入库管理单元，设置于仓库入口处，用于执行粮食的接收、分类及质量检验流程，通过数据库连接记录入库粮食的种类、数量、等级、生产年度及水分信息，同时，对粮食杂质含量进行控制，入库管理单元还包括清扫和检查储存设施模块，用于粮食的安全存储；
30、在库信息管理单元，部署多个传感器，实时监控粮食的温度、湿度和存储量，该单元配备有盘点模块，用于核实实际库存与系统记录是否一致，并计算库存损益；
31、出库管理单元，指导和记录粮食的出库操作，包括准备工作、出库方案的制定、粮食的称重记录以及出库粮食的总量核算；
32、可视化展示单元，利用数据处理和图形呈现技术，生成入库、在库及出库数据的统计报表，为用户提供通过网络浏览器查看粮情数据和库存动态的接口；
33、风险预警单元，信息管理平台链接到市、省、国家三级粮食管理部门，用于提供储备粮数量、质量数据，达到预警峰值数据峰值时，三级同时发出警报，基层粮库管理人员在规定的时间内向三级管理部门同时报告预警发生的原因，原因包括自然灾害原因，管理失职原因，盗窃犯罪原因等。
34、因此，本发明采用上述一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构及其监测储粮方法及实施方法，具有以下有益效果：
35、(1)本发明该采用了低温储能池、循环通风系统以及智能化大数据监测平台等创新技术，通过根据外部环境温度智能切换通风方式，最大程度地利用自然冷源，从而显著降低了储粮过程的能耗。这有助于减少电力和资源的消耗，减轻对环境的负担，实现了低碳节能的目标；
36、(2)本发明通过低温储能池和循环通风管道来维持粮仓内的稳定温度，降低了粮食质量下降的风险，还通过智能化大数据监测平台来监测粮食质量和储量变化，有助于及时发现潜在问题，采取必要的措施，确保粮食的质量和安全储存，此外，提供透明的储粮数据，有助于决策者更好地了解储粮情况，进行合理的资源分配和管理。
37、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构，其特征在于：包括粮仓、通风管道和低温储能池，所述低温储能池设置在所述粮仓下方，所述通风管道连通所述低温储能池和所述粮仓，所述通风管道的出入口和关节处均设置有电动风阀，所述通风管道上设置有风机，所述低温储能池周围四面设置有保温层。
2.根据权利要求1所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构，其特征在于：所述通风管道包括进风管道、内管道和出风管道，所述进风管道分别与所述粮仓和所述低温储能池连接，所述内管道设置在所述粮仓内部，所述内管道与所述进风管道连接，所述出风管道设置在所述低温储能池远离所述低温储能池的一侧。
3.根据权利要求2所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构，其特征在于：所述风机设置有两组，所述粮仓外侧与所述进风管道连接处设置有第一风机，所述低温储能池外侧与所述进风管道连接处设置有第二风机。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，其特征在于，步骤包括：
5.根据权利要求4所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，其特征在于：所述步骤s2中温度传感器的布设依据粮食的堆放特点，下方密集，上方稀疏，温度检测范围覆盖粮仓内所有空间。
6.根据权利要求4所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，其特征在于，所述步骤s3采用人工神经网络模型构建粮仓粮食陈化知识库，具体步骤包括：
7.根据权利要求4所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，其特征在于，所述步骤s4中步骤具体包括：
8.根据权利要求4所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，其特征在于：所述步骤s5中采用模糊逻辑控制方式调节风量，基于模糊控制器，输入粮仓内测量温度t与设定温度t0的偏差e＝t-t0，及其偏差变化de，通过控制器输出改变风机电机转速u调节风量。
9.根据权利要求4所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，其特征在于：所述步骤s6中，智能监测与在线分析大数据平台包括粮情测控系统和信息管理平台；
10.根据权利要求9所述的一种汲取天然冷源的节能通风粮仓结构的监测储粮方法，其特征在于，所述信息管理平台各单元内容具体为：
