储藏是保障粮食安全的重要环节,而在储藏过程中因微生物和害虫的发生和活动所带来的粮食生物安全问题,已经受到世界范围内的普遍关注。据此,本文研制了一套基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术的储粮生物安全多参数检测系统,旨在为储粮生物安全的现场快速检测和分析提供一种有效的工具。TDLAS技术是一种高分辨率且高灵敏度的气体检测技术,其利用半导体激光器的波长调谐特性,可用于提高粮仓CO2浓度的检测精度及稳定性,实现对粮仓生物安全状况的快速分析和判断。同时本文所设计检测系统还可在粮仓温湿度检测的基础上,利用相关模型及数据处理方法,实现粮仓平衡水分、水分活度、绝对水势以及积温积势的多参数检测,智能判断储粮生物安全等级,生成粮仓多参数云图,并结合水势图分析给予通风指导建议,从而对储粮生物安全状况做出有效检测与指导,减少粮食在仓储过程中因虫害霉变等现象所造成的损失。本文主要研究内容如下:（1）储粮生物安全多参数检测系统的总体方案设计。通过对粮食安全现场检测需求的分析,确定了检测系统的功能及系统结构;通过分析影响粮食储藏的主要因素,确定以粮仓内CO2浓度、温度及湿度为基本检测参数,利用相关模型及数据处理方法,实现粮仓平衡水分、水分活度、绝对水势以及积温积势的多参数检测;以TDLAS理论为基础,提出了提高粮仓CO2浓度检测精度及稳定性的策略。（2）储粮生物安全多参数检测系统的硬件设计。为实现粮仓多参数检测,提高粮仓CO2浓度的检测精度及稳定性,本检测系统硬件设计由三大部分组成,分别为硬件电路设计、基础硬件设计以及系统结构布局与设计。硬件电路主要包括主控电路、激光器控制电路、模数转换电路、前置放大电路及电源电路等。控制电路以STM32H743VIT6为核心,MCU接收到检测指令后,驱动气泵抽气,同时驱动激光器输出稳定的2004nm中心波长进行扫描,CO2气体分子吸收光子后,光强衰变,并由光电探测器接收衰变光强,将其转为电信号,经后级电路处理后,传输至MCU进行浓度反演,同时MCU对温湿度进行检测,最终将检测数据传输至上位机。为适应粮仓复杂工作环境,本文利用工业平板电脑实现人机交互,同时检测系统外壳采用手提箱形式,并选用12V锂电池作为供电电源,使检测系统的灵活性得到有效提高。（3）储粮生物安全多参数检测系统的软件设计。上位机程序采用Lab VIEW软件进行设计,功能主要包括数据存储、远程传输、储粮生物安全判断、多参数云图以及水势通风等。上位机在利用水势模型、CAE等模型及算法完成多参数检测后,对数据进行处理分析,并通过判断模型,智能判断储粮生物安全,结合图形化分析,可更加直观地对粮仓整体状况做出判断与预测。下位机程序设计采用模块化思想,主要分为系统主程序、串口通讯子程序、温湿度采集子程序、浓度反演子程序以及激光器控制子程序等。软件系统中的各部分程序进行相互配合,有效实现储粮生物安全状况的检测与判断。（4）储粮生物安全多参数检测系统的应用与验证。在完成标定实验后,分别设计了性能测试实验及应用实验。通过性能测试实验得出:检测系统能够长时间稳定工作,且对CO2浓度的检测,其重复性为0.4%,检测精度达到5ppm,检测范围为0～10000ppm。同时,为系统性验证检测系统的工作性能及实用性,拓展其应用范围,分别设计了平行对照组实验与中储粮龙嘉直属库实验,通过分析实验数据后得出:针对不同储藏条件下的玉米,各检测参数均表现出良好的区分度,尤其对CO2浓度具有较高灵敏度;其次,根据实验结果,建立了玉米含水率、粮均温及储藏时间与CO2浓度之间的非线性函数模型,拟合指标R~2为0.82;在实仓实验中,针对不同粮食的入仓时间、通风时长以及环境对储粮的影响,检测系统能准确且快速地对储粮生物安全状况进行检测与判断,结合云图分析等功能,可更好反映粮仓生物安全状况,同时也验证了检测系统的实用性及人机交互功能的友好性。