“搞智慧粮食，单靠理论难有最终效果，单靠数据行不通，只有打通知行‘小周天’，才能抵达解决问题的门径”

粮食安全是“国之大者”。自2010年我国粮食科技战线创立“四合一”储粮技术以来，我国围绕常规安全储粮已经取得举世瞩目的成就，这为抵御国际贸易争端、新冠肺炎疫情爆发等突发事件夯实了基础。近年来，国家又吹响了发展绿色智慧保鲜储粮的号角，高质量、高水平满足人民“吃得好、吃得健康”的要求。2025年国家粮食和物资储备局年公布了粮食行业十大科技创新成果，其中由河南工业大学、中储粮集团公司、吉林大学、国家粮食和物资储备局粮食科学研究院等10家单位共同完成的“粮仓智慧绿色储粮关键技术创新与应用”项目位列榜首。这项历经十余年攻关的重大科技成果，为破解我国上万家粮库数量质量动态监管难、现有仓储工艺装备绿色保鲜水平低、收储产业链数量质量损失严重等瓶颈问题，提供了成套有效的一体化技术解决方案。

理论突破：解开粮堆生物活动“密码”

粮食是会呼吸的生命活体，粮食储存看似简单，实则涉及复杂的生物、物理、化学多场耦合效应。粮堆内部温度、湿度、虫害、霉菌相互作用，是一个长周期非线性的生态系统。尽管现代信息技术已有涉及粮食储藏研究与技术应用，但粮堆仍然是一个“灰箱”，长期以来难以实现精准测定和定量化计算。如果没有适用理论的支撑，就如同在黑暗中行走。科研团队潜心攻关，研究了全国七大储粮生态区域及其亚区域的粮堆多场耦合规律，首次提出了生物场的概念和模型（发表在NATURE子刊，2020年），结合多参数平衡模型以及经典的传热传质理论，找到了生物活动所致非线性问题的定量化工程计算难题的方法；以机理约束数据深度学习方向，以及以实测数据精准锚定边界条件和不断迭代优化物性参数为策略，避免通用数据驱动AI方法易发散和局部最优的缺陷、现有机理驱动AI方法精细但不精准、全面但难实时的缺陷，凝练提出了机理数据双驱动粮食人工方法（2019年），为发展智慧绿色储粮技术奠定了坚实的理论、模型和方法论基础。

图2 从生态理念到原创粮堆生态多场耦合与生物场理论

技术革新：打造“智慧天眼”监管体系

“天下粮仓”分布广、漏洞多、易滋生腐败，动态监管难度极大。粮堆形态复杂、自动分级、密度不匀带来致使数量监测难题，团队构建了粮堆密度场模型，研制了高精度粮堆体积监测设备，研发了储粮数量实时在线动态监测技术，结束了清仓查库靠人力丈量、采样和计算的落后现状，提高监管效率，也有效防范了数量监管作弊的漏洞。结露、霉变、生虫、劣变等储粮质量风险是与生物活动密切相关，传统物理和大数据分析难奏效，预测预警难以有效量化，团队创新了储粮粮情云图指纹风险预警和模态智能识别技术，让粮情数据云图化、指纹化，让大粮堆内部质量风险“看得见、透得明”。以上两项创新技术联用，形成储粮数量和质量监管的内/外防伪“黄金组合”，同被列为2018-2019年国务院组织“政策性粮食安全大检查”的指定技术，应用于20个省/市，预警6100余次，经核验平均准确率大于87%，监管效率提高90倍，让粮食监管真正实现了“耳聪目明”，成为大数据在粮食领域成功应用的典型。

图3 储备粮数量精准检测与质量风险“穿透”扫描技术

因地制宜：构建绿色生态储粮新模式

“吃得饱”是历史上对粮食供给的底线要求，新时期面临向“吃得好”、“吃得健康”的重大转变，要求常规储粮升级为绿色生态储粮，提升自然能源和绿色能源使用比例，淘汰化学药剂熏蒸等成为时代要求。针对我国幅员辽阔、南北气候差异显著的特点，科研团队因地制宜，在研究生态储粮亚生态区域和生态储粮等级的基础上，创新了适合不同区域的绿色生态智能体储粮技术；在北方，高效利用自然冷源的内环流控温技术，降低能耗65%以上；在南方，光伏控温专有设备的研制，让低温储粮实现“零电费”；针对传统蓄冷、内环流控温等关键作业，开发了以等效积温、绝对水势为综合量化因子的“四智一体”的绿色保鲜智慧储粮集成技术系统，充分发挥了粮食物联网、大数据的事件联通作用，突破了长期困扰行业的“信息孤岛”和“技术割裂”难题，使得储备环节损失高质量保持在1%以内的较优水平。

图4 “四智一体”绿色保鲜智慧储粮技术

全链管控：从田间到仓库的减损革命

粮食产后损失，不仅仅是粮食数量多少的问题，而是资源问题、可持续发展问题、乡村振兴等宏观问题，更是粮食产业高质量发展问题。纵观世界各国的粮食产业发展，粮食大国取决于产前技术，粮食强国更多地取决于产后收储产业的技术和管理水平。产后损失水平是粮食产业强弱重要标志之一。团队以收储全产业链的视角，探索研究了显性、隐性和隐性损失的发生的机制，以人理、物理和事理合一的先进策略，揭示粮食损失和品质演化与自然生长区块和自然生长通道的协同耦合管理，创新提出收储减损品控模型和5T事联数字管理方法，找出产业链薄弱环节，确定最佳品控参数和指标体系，优化作业工艺和装备，建立起适时收割—变温干燥—绿色储藏等协同应用技术模式。5T事联数字管理被誉为“高效的数据管理箱”，填补了粮食产业链系统管理方法的空白，可消除收获期损失60%以上，终端优质品率提高20%以上，带动农户增收10%以上。

图5 收储产业链5T事联减损品控技术

成果斐然：科技赋能粮食安全

该项目已获得行业特等奖1项、省部级一等奖7项、中国专利奖1项。项目成果基于理论、方法和技术储备的创新，对粮食行业科技进步有明显的引领作用，不仅在国内广泛应用，还为“一带一路”沿线国家提供了技术培训，展现了中国粮食科技的全球贡献。从“看天储粮”到“智慧管粮”，从“化学防治”到“绿色生态”，从粗放式作业到精细化管控，为我国粮食储备技术和管理的全面升级提供了成套技术方案，正推动着粮食行业智慧绿色新质生产力的蓬勃发展，为保障国家粮食安全注入强劲动能。

认识吴文福

吴文福，河南工业大学高层次引进人才，博士生导师，河南工业大学粮食和物资储备学院院长。吉林省B类高级人才，吉林大学原唐敖庆英才教授。近40年从事粮食储藏学科的科学研究和人才培养，培养毕业涉粮硕博研究生120多人。在基础研究方面，研究了粮堆生态多场耦合及生物场理论、粮仓哲学原理、机理数据双驱动的储粮AI方法、储备粮数字监管原理和收储产业链5T事联管理方法，解决了智慧绿色储运基础理论和方法论缺乏的问题，为生态储粮理论发展、粮食和物资储备知识体系做了有益的研究；在关键技术方面，引入绝对水势、等效积温等概念和模型，研究了储粮质量风险云图扫描、粮食连续干燥EAT窗口智能测控、循环干燥“真0.5%”精准检测控以及粮仓机械通风绝对水势图形化窗口调控技术，为解决粮食干燥、粮仓机械通风等关键装配量化精准预测控制的“卡脖子”问题奠定了基础。10多年以来，团队在6个方面开展了引领性研究和开发，最早开展粮堆生态生物场理论和模型的研究，最早发现和系统治理粮食产后的隐性损失、最早开展了生态储粮亚生态区域划分研究、最早以等效积温开展干燥和仓储关键作业的量化控制、是国内螺旋驱动粮仓机器人第一项发明专利的第一发明人、创制了大型干燥机工艺“数字孪生”原位微环境室内试验方法和装置。开发的6项产品曾列入国家农业机械购置补贴目录；参与国家农户科学储粮专项的机型开发与推广；在国家优质粮食工程实施中，技术支撑“吉林大米”品牌建设中管理方法创新、新标准制定和关键技术研究；支撑益海嘉里“六步鲜精控大米产业创新体系”研究和应用；为2018-2019年度国务院组织全国清仓查库专项活动，创造粮食大数据应用典型。建立全国首个以“储粮”命名的科技小院。研究成果的社会经济效益显著。获得省部级科技奖励15余项，其中行业特等奖1项（第2）、省部一等奖4项(其中2项第1、1项第2)，中国专利奖1项第2）。

大事记

2018年，粮情云图技术在国务院组织的清仓查库专项活动中20省应用。

2019年，凝练提出了机理和数据双驱动粮食AI方法。

2019年，提出了5T事联管理方法，首次在稻谷收储产业链中发现7.16%“隐性损失。

2020年，粮堆生物场在NATURE旗下学术期刊《Scientific Reports》发表。

2021年，储备粮数字监管原理在 《Biosystems engineering》期刊发表。

2023年，《粮食食品科技》重点特约专栏“智慧粮食基础研究探索”，发表12篇与粮仓哲学和智慧粮食相关论文。

2025年，加拿大皇家科学院院士Digvir Jayas教授评价：“该研究团队一直在开展储粮粮堆生物和非生物多因素动态耦合规律前沿性研究，对储粮生态系统研究作出了突出贡献”。同年“粮仓智慧绿色储粮关键技术创新与应用”项目被国家和粮食物资储备局评定为粮食行业十大科技创新成果，位列第一。

2026年，“粮仓哲学及机理数据双驱动智慧粮食新理念”等3项完成成果，被国家和粮食物资储备局评选为“十四五”时期粮食行业优秀研究成果。