數字智慧糧庫係統的設計與研究概述 總體上分為3個層麵、兩個係統，即:在直屬庫、分公司、總公司3個層麵，建設智能糧庫係統（原糧）、糧食遠程監管平台兩個係統.在直屬庫層麵，建設智能糧庫係統，包括智能出人庫係統、智能儲藏保管係統、智能安防係統、糧庫業務管理係統;分公司和總公司層麵主要建設糧食遠程實時監管係統，其中總公司監管分公司及其所屬直屬庫，分公司監管各直屬庫及其代儲庫點.智慧糧倉係統架構

      數字智慧糧庫係統的設計與(yu) 研究概述

內(nei) 容提要：糧食儲(chu) 藏是國家為(wei) 防備戰爭(zheng) 、荒災以及其他突發性事件而采取的有效措施。糧食是人類生存的必需品，儲(chu) 存大量的糧食對穩定國民經濟的發展起到至關(guan) 重要的作用。利用RFID、計算機網絡、傳(chuan) 感器網絡、車載網絡、自動檢側(ce) 等現代技術，設計出現代化的智慧糧庫係統，從(cong) 而實現中儲(chu) 糧總公司、分公司和直屬庫對原糧安全儲(chu) 藏和運輸的層層監管與(yu) 控製的目的。

一，前言

    俗話說:民以食為(wei) 天.糧食是國家的戰略物資和應急物質，安全地儲(chu) 存糧食是保證祖國安全和穩定的重要基礎.糧食的宏觀調控是維護國家糧食安全的主要手段，而糧庫是糧食宏觀調控的基礎，因此，糧庫的智能化控製和精準管理是實現安全高效儲(chu) 糧的關(guan) 鍵.一個(ge) 健全的智慧糧食係統可以為(wei) 國家節約糧食，同時可全的情況下，減少人力和物力的投人.

智慧糧庫係統的設計按照總體(ti) 設計、分步實施的原則進行.

二．係統架構設計

智慧糧庫係統總體(ti) 上分為(wei) 3個(ge) 層麵、兩(liang) 個(ge) 係統，即:在直屬庫、分公司、總公司3個(ge) 層麵，建設智能糧庫係統(原糧)、糧食遠程監管平台兩(liang) 個(ge) 係統.在直屬庫層麵，建設智能糧庫係統，包括智能出人庫係統、智能儲(chu) 藏保管係統、智能安防係統、糧庫業(ye) 務管理係統;分公司和總公司層麵主要建設糧食遠程實時監管係統，其中總公司監管分公司及其所屬直屬庫，分公司監管各直屬庫及其代儲(chu) 庫點.智慧糧倉(cang) 係統架構如圖1所示.其內(nei) 容由4部分組成:

智慧糧倉(cang) 係統框架 圖1

1）是業(ye) 務管理信息係統，包含經營管理、倉(cang) 儲(chu) 管理、質量檢驗、查詢統計、質量追溯、遠程監管等6個(ge) 單元;

2）是以各種傳(chuan) 感器為(wei) 基礎的數字化“4合1”倉(cang) 儲(chu) 技術集成，包含數字糧情檢測報告係統、數字機械通風自控係統、數字熏蒸濃度預警係統、數控低溫儲(chu) 糧係統等4個(ge) 單元;

3）是以射頻識別(RFID)技術和智能視頻分析技術為(wei) 基礎的庫區自動化作業(ye) 及調度管理，包含報港/退港、自動扡樣、地磅自動稱重、出人倉(cang) 作業(ye) 、安全生產(chan) 監管作業(ye) 區域警示及其他作業(ye) 控製等6個(ge) 單元;

4）是遠程視頻監管，包含儲(chu) 備糧實物監管、庫區安防、視頻會(hui) 議等3個(ge) 單元.

三．係統功能設計

    該係統從(cong) 功能上包括遠程監控係統、出人庫管理係統、智能通風係統、智能氣調係統、自動蟲害檢測係統、烘幹水分在線控製係統、糧庫智能安防係統、糧庫業(ye) 務管理係統和智能決(jue) 策係統以及管理員管理係統等.

3.1糧食實時遠程監管係統

    通過各個(ge) 硬件廠家作統一接日，采集直屬庫糧情數據，統一采集接日，統一糧情數據轉換格式，統一上傳(chuan) 糧情數據，並建設糧情測控遠程監管數據中心，以實現分公司對直屬庫糧情數據的分級管理、遠程集中監管的目的.各級管理部門都能查詢所屬庫點的糧情狀況，分公司能及時獲得各級承儲(chu) 庫的糧情信息.同時建立分公司糧情曆史數據庫，為(wei) 科學儲(chu) 糧提供數據支持及決(jue) 策依據.

3.2智能出入庫係統

    針對目前糧食出人庫作業(ye) 效率低，缺乏監管的現狀，使用RFID技術和計算機網絡技術，自動讀取作業(ye) 信息，自動進人糧庫業(ye) 務管理係統，使得糧食出人庫作業(ye) 流程和環節清晰可見，使得糧食實物流和糧庫業(ye) 務管理係統中的信息流保持高度*，三賬合一，為(wei) 精細化管理提供良好的基礎.

    智能出人庫係統中，綜合使用RFID、傳(chuan) 感器、智能圖像識別等技術，建立快速登記係統、自動扡樣係統、快速化驗係統、自動稱重係統、出人倉(cang) 確認係統，自動采集糧庫作業(ye) 數據，保證糧庫出人庫數量信息的準確性.在這些數據的基礎上，通過管理信息係統實現糧庫實物流、資金流和信息流的統一

3.3智能糧食倉(cang) 儲(chu) 業(ye) 務係統

    智能糧食倉(cang) 儲(chu) 業(ye) 務係統通過傳(chuan) 感器網絡等物聯網技術，遠程實時檢測糧食溫度、濕度、黴變、氮氣、壓力等情況，構建不同的智能控製係統，實現低溫生態儲(chu) 糧、降低儲(chu) 糧能耗和安全生產(chan) 事故.比如:感知糧食的溫度、濕度及黴變情況等，並通過相應的自動氣調係統，實現智能調節，減少蟲害汙染.通過感知到糧倉(cang) 內(nei) 糧食數量的變化，實現空倉(cang) 實時監測.

3.3.1智能通風係統

    根據倉(cang) 內(nei) 外溫濕度傳(chuan) 感器檢測的結果，遠程自動控製軸流風機、自動倉(cang) 窗、離心風機、穀物冷卻機、水源熱泵通風設備等進行排積熱通風、降溫通風、降水通風，有效降低通風能耗及成本，提高通風效率和準確度.

    該係統是一種信號檢測、傳(chuan) 輸與(yu) 執行機構的控製係統.傳(chuan) 輸係統是采用數字編碼技術和雙向通訊傳(chuan) 輸技術，整個(ge) 係統能雙向通訊，即上位機與(yu) 智能通風控製係統互相通訊.根據糧庫特點在電腦機房安裝計算機和無線模塊，各個(ge) 倉(cang) 庫設有控製輔櫃，控製輔櫃進行檢測糧倉(cang) 內(nei) 外溫濕度、風速和雨量，采集後傳(chuan) 輸給上位機，上位機對傳(chuan) 輸來的數據進行分析判斷，發送指令給控製輔櫃，控製輔櫃控製相應的執行機構，從(cong) 而實現智能通風.在該係統中，一台主機可以控製多台控製輔櫃.

3.3.2智能氣調係統

    自動氣調管理通過對糧情變化情況的智能化分析，結合糧食儲(chu) 備過程中的質量檢測情況，通過氮氣儲(chu) 糧等方式控製糧情變化，改善糧食儲(chu) 備的生態環境，減少蟲害的產(chan) 生和減緩糧食質量的變化，以更穩定的方式進行糧食儲(chu) 藏.通過智能化的決(jue) 策分析，產(chan) 生科學合理的智能化氣調方案，使糧食存儲(chu) 環境更加優(you) 良和穩定，提升糧食存儲(chu) 質量，保證糧食品質.智能化氣調管理應用的研究為(wei) 糧食儲(chu) 藏提供了更好、更科學的存儲(chu) 管理辦法，通過與(yu) 信息技術的融合，以智能化的方式改善糧食存儲(chu) 的生態環境.

    該係統具有對氣調倉(cang) 進行氮氣濃度自動檢測並保存、倉(cang) 房氣密性檢測、設備發生故障時自動提示警報(係統可進行電腦屏幕提示警報、通過、手機短信向值班人員警報)，並顯示發生故障的設備位置，便於(yu) 查找檢修，還可以通過、手機短信向值班人員報告充氮工作進程或使用手機對係統進行遠程遙控等功能.

3.3.3自動蟲害檢側(ce) 係統

    基於(yu) 蟲害傳(chuan) 感器以及智能圖像視頻分析技術，自動實時監控倉(cang) 儲(chu) 糧食蟲情數量、種類等情況.具體(ti) 實現方法是當害蟲進人誘捕器後，控製選通器分別選通不同區域的誘捕器，利用負壓原理，從(cong) 誘捕器中將害蟲無損害地取出，通過智能圖像視頻分析害蟲的種類，通過光電式傳(chuan) 感器采集害蟲的數量，從(cong) 而對整個(ge) 糧倉(cang) 的害蟲分布以及害蟲未來的發展趨勢進行準確的預測並提出準確的防治措施或建議，減少因蟲害造成糧食損失，確保儲(chu) 糧安全.

3.3.4烘幹在線水分控製係統

    係統通過傳(chuan) 感器檢測到熱風溫度、進出糧的水分和溫度、烘幹塔排糧速度，根據不同糧食品種的烘幹控製模型，對變頻器發出信號，控製排糧輪的轉速從(cong) 而控製排糧速度，控製出糧的水分含量，降低烘幹能耗.

    由於(yu) 大量的糧食要流過水分檢測傳(chuan) 感器，水分感應器應該采用不鏽鋼材質，與(yu) 常規台式檢測儀(yi) 相比，使用壽命長，調試更簡便.

3.4糧庫智能安防係統

    糧庫安防係統主要包括視頻監控、防盜警報、門禁管理、數字巡更、短信警報等子係統，利用RFID ,智能視頻分析等技術，在作業(ye) 人員進人倉(cang) 內(nei) 時，通過巡檢係統或視頻偵(zhen) 測分析係統，自動在屏幕上分析出作業(ye) 人員的實際位置，並在地圖上可以展示倉(cang) 內(nei) 人員的當前位置，如果配備上相應的移動設備，通過右鍵菜單即可查詢作業(ye) 人員信息，當前正在執行任務的工作情況，查看現場人員的反饋信息，並可與(yu) 現場人員進行消息互動，下達新的工作任務等，對糧庫違反操作規程、危險源、火災、非法人侵等現象將自動提示或警報，將安全事故控製在萌芽狀態.

3.5糧庫業(ye) 務管理係統

糧庫業(ye) 務管理係統為(wei) 糧庫的經營管理、質量管理、糧食出人庫、倉(cang) 儲(chu) 保管等提供信息化支持，實現糧食購銷計劃、合同執行、品質檢驗、倉(cang) 儲(chu) 保管、作業(ye) 調度、藥品監管等功能的計算機管理.

糧庫三維可視化管理係統:對糧庫的辦公樓、平房倉(cang) 、地磅房等進行三維建模，構建與(yu) 糧庫實際場景*相同的三維可視化虛擬糧庫.用戶可以通過在虛擬場景裏漫遊、拖動等方式查看各平房倉(cang) 的實際倉(cang) 儲(chu) 情況、出人庫記錄、糧情、通風記錄、熏蒸記錄等，可以點擊辦公室查看各科室正在辦理的業(ye) 務數據、統計報表等;用戶還可以點擊虛擬場景中的攝像頭，實時查看攝像頭的監控畫麵.

3.6智能決(jue) 策係統

    該係統主要有糧情預警、智能通風、糧庫應急預案管理、糧庫布點規劃和應急糧源調度等決(jue) 策功能.

    糧情預警:該係統分為(wei) 害蟲預警、空倉(cang) 預警、高溫預警等3個(ge) 模塊;在三維模式實時展現糧堆的溫度場、濕度場等儲(chu) 糧的生態環境指標，動態展示糧堆生態係統的發展和變化情況的基礎上，研究糧堆環境和糧食品質可視化仿真技術，構建糧堆生態仿真係統模型，以預測儲(chu) 糧質量變化趨勢;根據仿真運行結果，結合專(zhuan) 家診斷係統，對糧堆實施幹預預警措施，保證儲(chu) 糧質量安全.

    智能通風:該係統可自動根據曆史資料建立糧溫預測模型，並自動根據資料對原有模型進行修正等功能.智能通風係統為(wei) 用戶提供一個(ge) 通風設備的遠程控製操作平台，能夠根據糧食品種、氣象條件、糧情信息和通風目的進行通風方式的輔助決(jue) 策.智能通風自動檢測通風過程中的糧情狀態，提供降溫通風、降水通風、調質通風和排熱換氣通風等多種通風模式的輔助決(jue) 策，根據用戶預設好的通風糧情條件，自動判斷是否執行和終止通風.從(cong) 而實現通風設備和設施的智能控製，提高通風效率和精度，降低通風管理成本.

    糧庫應急預案管理:將預先製定的災害(自然災害、火情等)應急預案錄人係統，當災害發生時，根據災害類別、級別等信息，調出相應的應急預案，以圖文並茂的形式進行展現，便於(yu) 應急處置.

    糧庫布點規劃:通過分析某地區的產(chan) 量，現有庫容，糧庫位置、交通等參數，給出糧庫布點規劃方案建議.

    應急糧源調度:在發生自然災害或其他災害時，給出災害位置，顯示出災害地周邊糧源情況，主要包括庫存、品種、交通等情況，給出糧源調度建議方案.

糧庫溫濕度控製圖

四．結束語

    數字智慧糧庫的構建將會(hui) 使糧庫的信息管理互享、糧情的檢測等變得方便快捷，為(wei) 安全儲(chu) 糧提供強有力的科技支撐，同時也為(wei) 國家糧食管理部門提供一個(ge) 糧食政策的決(jue) 策支持平台.但是，現在智慧糧庫係統的構建還麵臨(lin) 著許多的難題，如各種實際模型的建立、數據處理的可靠性等，因此智慧糧食係統安全穩定的運行還需要一個(ge) 長期過程.

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