谷物通常在含水量不适合安全储存的情况下收获（Sarker等人，2014年）。因此，收获后的立即干燥和储存操作对于保持品质和减少损失至关重要。这些阶段的管理不当会导致谷物品质和经济价值的显著下降。储存期间较高的含水量会促进微生物生长、霉菌形成和虫害侵袭，从而降低发芽能力和市场接受度（Shafiekhani等人，2018年）。为了确保长期保存，必须将谷物干燥至安全含水量并在受控的环境条件下储存。
新鲜收获的谷物含水量通常在22%到30%（湿基）之间，为了安全储存，需要将其降至12-14%（湿基）（Gu等人，2022年）。然而，在印度，由于缺乏高效的干燥和储存基础设施，导致严重的产后损失（Sharma等人，2023年）。据估计，每年谷物的储存损失约为1400万吨，损失金额约为700亿卢比，其中稻谷的损耗最为严重（Bisheko等人，2023年；Stathers等人，2020年）。
在印度，约60-70%的谷物在农场中采用传统结构进行储存，这些结构对环境和生物因素的防护能力有限（Vishwakarma等人，2020年）。这些系统缺乏适当的通风、隔热和监测措施，导致霉菌、虫害和水分迁移造成的重大损失（Vishwakarma等人，2020年）。许多发展中国家也面临类似挑战，由于产后基础设施落后和不当处理方式，导致储存损失严重和粮食安全问题（Bisheko等人，2023年）。因此，迫切需要改进的产后技术和科学设计的储存系统来减少这些损失并支持经济可持续性（Luthra等人，2021年）。
在现有的干燥技术中，仓内干燥已成为中小规模生产者的一个有前景的方法。该方法允许同一仓同时用于干燥和临时储存，从而更好地利用资源并控制品质（Gu等人，2022年；Hurd和Rollins，2025年）。气流配置是影响此类系统干燥性能的关键因素。研究表明，水平气流的阻力比垂直气流低40-50%，因此在相同风扇功率下，更多的空气可以通过谷物层（Baidhe和Clementson，2024年；Kim等人，2024年）。
多项研究探讨了仓内和横流干燥系统在稻谷干燥中的应用，旨在提高干燥均匀性和降低能耗。例如，Sruthi等人（2020年）优化了横流通风-储存仓中的稻谷干燥过程；Mondal等人（2019年）和Billiris等人（2014年）则关注了混合流和横流干燥机的能效和性能评估。然而，这些系统主要依赖手动控制和离散的湿度测量，可能导致过度干燥、水分分布不均和能源利用效率低下。其他研究强调了横流或深床干燥柱中的气流行为和水分-温度梯度（Kim等人，2024年；Mukhopadhyay和Siebenmorgen，2018年），但未结合能够动态响应吸附-解吸循环的实时监测和自动控制逻辑。尽管过程优化研究表明间歇性或可控干燥具有优势（Jokiniemi和Ahokas，2014年），但由于缺乏连续的水分反馈，这些技术在农场实际应用中受到限制。
还有一些研究报道了在仓内或横流干燥系统中使用传感器和自动化技术；然而，所采用的控制策略与本文提出的方法有根本不同（Jokiniemi和Ahokas，2014年）。虽然使用间歇操作和基于温度的控制逻辑优化了混合流批处理干燥机的干燥过程，但谷物含水量是间接和间歇性测量的，而非连续监测的。同样，Kim等人（2024年）研究了循环横流干燥机中的气流分布和性能优化，使用了传感器监测的空气参数和基于仿真的控制，但没有直接实时测量谷物含水量。最近，Hurd和Rollins（2025年）展示了一种基于人工智能的谷物含水量监测方法；该方法虽然有效，但主要依赖于模型推断而非直接的质量基础水分估计，也未结合与吸附-解吸行为相关的自动切断控制。
同时，最近的进展探索了辅助能源系统和热存储机制的集成，以加速干燥过程并稳定热供应。例如，关于光伏-热（PVT）太阳能干燥器的研究显示，通过有效存储和释放显热，这些系统在太阳能条件波动时提高了热稳定性、延长了干燥时间并增强了系统性能（Gupta等人，2025年）。虽然这些系统展示了低成本热存储在干燥性能提升方面的潜力，但它们主要关注能源供应的稳定性，而非水分响应控制或仓内干燥应用。Rashidi等人（2021年）展示了将太阳能反射器与干燥剂系统结合使用可以提高橄榄树果实干燥速率并降低特定能耗，但未考虑实时水分反馈和自动仓内切断控制。Matapour等人（2024年）对配备相变热存储的太阳能旋转干燥机进行了实验和数值分析，报告了热性能的提升和缩短的回收期；然而，他们的工作主要集中在集热器和相变材料（PCM）的优化上，而非农场储存条件下的水分响应控制。Jahromi等人（2024年）评估了一种使用纳米流体和PCM的太阳能抛物面碟式干燥器，并提供了详细的能量和熵分析，但该系统主要用于集中式干燥，未涉及仓内自动化或基于负载传感器的湿度估计。
总体而言，这些研究表明，改进的热供应、热能存储和先进的工作流体可以显著提高干燥动力学、能源效率和经济效益。然而，对于农场仓内干燥应用来说，仍存在两个关键问题。首先，大多数现有系统，无论是传统的还是集成能源的系统，都没有结合连续的、具有代表性的仓内水分监测和自动切断控制，这对于防止过度干燥和管理波动环境条件下的吸附-解吸循环至关重要。其次，同时关联干燥行为、能源-熵性能和经济可行性的综合性研究仍然很少（Mondal等人，2019年；Obeng-Akrofi等人，2021年）。
为了便于对比现有干燥技术并突出农场应用的实际限制，文献中报道的代表性仓内、横流和集成能源干燥机的关键特性在表1中进行了总结。
与早期系统相比，所提出的智能干燥-储存（DCS）仓通过集成基于负载传感器的连续谷物含水量估计、多点温度-湿度监测以及水分触发式自动切断和重新激活逻辑，超越了现有的自动化干燥机。这使得可以根据谷物的实际含水量直接实时调节加热器和鼓风机的操作，而不是依赖替代的空气参数或推断的水分值。此外，本研究独特地将干燥动力学、能源和熵分析以及经济评估结合在一个系统中，并在真实的农场操作条件下进行，为扩散控制的稻谷干燥提供了新的见解，展示了传感器驱动自动化在提高能源效率、操作可靠性和仓内干燥系统经济可行性方面的潜力。
本研究的目标是开发并实验评估一种智能横流干燥-储存（DCS）仓，该仓集成基于负载传感器的实时水分估计、多点温度-湿度监测和自动加热器-鼓风机控制。研究还旨在分析薄层条件下的稻谷干燥行为和动力学，并通过能量和熵分析评估系统的热性能，以及通过成本-效益和回收期评估来评估其经济可行性。
