粮食问题是关系国计民生的重大课题,粮食的安全储藏显得尤为重要。利用干燥设备降低水分是粮食安全储藏的重要环节。而在粮食干燥过程中,水分在线检测和控制是制约干燥环节的主要问题。由于影响因素复杂,常规方法难以实现干燥过程水分在线快速测量及水分控制精确性。因此,应用现代新的技术手段与理论方法来检测粮食的水分,解决目前粮食水分检测中存在的问题,保证干燥过程中粮食的品质与经济效益,具有非常重要的意义。本文采用基于干燥仓内粮食局部压力变化实现对粮食水分的检测,通过大量试验探讨和证明了采用基于侧压力系数测量粮食含水率的可行性与理论关系。自行开发了智能水分在线检测系统,其中硬件包括压力传感器和单片机检测电路,软件包括以单片机C语言编写的下位机程序和以虚拟语言LABVIEW编写的上位机软件。同时,在大量的侧压力系数与粮食水分关系试验基础上,建立了基于BP神经网络水分预测模型,实现了温度补偿与非线性校正,提高了系统的检测精度。本文主要研究内容如下：(1)对基于侧压力系数测量粮食含水率开展了理论研究。从粮仓效应出发,结合模拟矩形筒仓,开展矩形筒仓底部各位置正压力、侧压力与粮食高度关系试验,试验结果表明：随填充粮食高度的增加,正压力与侧压力逐渐增加并趋向饱和,矩形筒仓与圆形筒仓的粮仓效应基本一致。通过试验为基于侧压力系数测量粮食含水率提供可行性依据。开展粮食含水率与休止角关系试验,分析玉米及水稻不同含水率条件下的休止角试验结果表明：谷物休止角随粮食含水率的上升而单调递增,休止角作为粮食内摩擦特性的外在表现,因此根据侧压力系数公式,粮食内摩擦角随其含水的上升而增大。因此,粮食含水率与侧压力系数呈负相关性,既侧压力系数随粮食含水率的增加而减小,通过试验为基于侧压力系数测量含水率提供了理论依据。(2)基于侧压力系数的在线水分检测系统的设计与研究,主要完成压力式水分传感器的结构及电路的设计。硬件电路主要包括电阻应变电桥电路、信号放大电路、模数转换电路、线性光电隔离电路及单片机数据采集与串行通讯电路等；软件系统由下位机与上位机两部分组成,其中下位机程序由单片机C语言开发,实现信号的预处理与上位机通信功能,上位机软件基于LabVIEW软件平台开发,具有人机界面友好,和操作简便直观等优点。该系统实现了对粮食水分的在线检测。(3)建立基于侧压力系数的水分预测模型。利用智能水分检测系统,采集不同粮食高及不同粮食含水条件下,粮仓底部正压力与侧压力频值,分析侧压力系数与含水率间的关系,试验结果表明：侧压力系数随着玉米含水率的下降而先减小后增大,呈现近似“V”型的变化趋势。其中玉米含水率在29%-23.7%范围内,侧压力系数呈现下降的趋势,玉米含水率范围在23.7%～14.6%内,侧压力系数表现为单调递增的上升曲线。第二阶段侧压力系数K的变化趋势基本与粮食仓储特性公式中侧压力系数随便含水率变化理论趋势基本相符。对粮食高度为1.2米,玉米含水率为14.6%～23.7%的试验数据进行回归分析,侧压力系数与粮食含水率相关性非常显著,其中对数关系最为显著R2达到0.957。进一步在大量试验数据基础上,利用数据融合技术建立基于BP神经网络的水分预测模型,实现了非线性矫正与温度补偿,使粮食含水率的测量将变得更加精确。(4)针对长春吉大科学仪器设备有限公司生产的5HSZ型小型横流谷物干燥设备进行系统的现场验证,该系统操作方便,运行稳定,具有一定的抗干扰能力。为干燥机在线水分检测提供了新的方法与手段。