糧庫智能化管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

文/葉維林 葉威 李鈺志

當(dāng)前，智能化糧庫系統(tǒng)已成為大中型糧庫建設(shè)中實(shí)施的重要內(nèi)容。

為更好地實(shí)現(xiàn)糧庫倉儲(chǔ)科學(xué)管理，滿足日益增加的糧庫信息化需求，湖北葉威（集團(tuán)）智能科技有限公司依據(jù)《中央儲(chǔ)備糧管理?xiàng)l例》《糧油儲(chǔ)藏糧情測(cè)控系統(tǒng)》和國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局局發(fā)布的《糧油倉儲(chǔ)信息化建設(shè)指南（試行）》《大力推進(jìn)糧食行業(yè)信息化發(fā)展的指導(dǎo)意見》等糧食行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)出了糧庫智能化管理系統(tǒng)，現(xiàn)已成功推廣應(yīng)用于20個(gè)省市的大型糧油倉儲(chǔ)企業(yè)，使用安全、可靠、高效、環(huán)保、節(jié)能，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，應(yīng)用前景廣闊。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和總體架構(gòu)

葉威糧庫智能化管理系統(tǒng)是在糧食倉儲(chǔ)作業(yè)、庫區(qū)保管等環(huán)節(jié)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，將糧食倉儲(chǔ)企業(yè)的糧情測(cè)控、智能控制、作業(yè)與管理等系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行控制與管理，提供整體解決方案，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、控制和管理。通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)提取、加工、處理后，為管理部門的決策提供一個(gè)較為科學(xué)、客觀的管理和調(diào)控依據(jù)。系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)信息的采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)、監(jiān)管、控制的聯(lián)動(dòng)和信息的綜合分析利用，達(dá)到規(guī)范管理以及提高糧庫的運(yùn)營(yíng)效率和安全系數(shù)的目標(biāo)。

葉威糧庫智能化管理系統(tǒng)總體框架分為“感”“傳”“支”“用”“智”五個(gè)層次，標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)維、安全三大體系。系統(tǒng)總體框架見圖1。

系統(tǒng)開發(fā)功能

（一）糧食出入庫作業(yè)管理系統(tǒng)

糧食出入庫作業(yè)管理系統(tǒng)分為出入庫作業(yè)系統(tǒng)和出入庫管理系統(tǒng)。

1.出入庫作業(yè)系統(tǒng)

出入庫作業(yè)系統(tǒng)采用六方面的措施來自動(dòng)記錄糧食出入庫信息：

（1）采用RFID技術(shù)、條形碼技術(shù)，對(duì)出入庫車輛、扦樣樣品、貨位號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，對(duì)糧食出入庫的登記、扦樣、化驗(yàn)、稱重、入倉、結(jié)算等6個(gè)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行自動(dòng)化和智能化管理，實(shí)現(xiàn)糧食出入庫作業(yè)過程的自動(dòng)跟蹤和控制；

（2）采用糧食庫存識(shí)別碼技術(shù)，采集糧食收購、貨位形成的作業(yè)記錄，實(shí)現(xiàn)糧食庫存信息的動(dòng)態(tài)管理；

圖1 系統(tǒng)總體框架

圖2 出入庫作業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)

（3）采用自動(dòng)扦樣的專用設(shè)備，采集樣品，防范“人情糧”，并讀取隨車RFID電子標(biāo)簽、打印糧食樣品條形碼標(biāo)識(shí)，對(duì)樣品進(jìn)行管理。結(jié)算中心與業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)相結(jié)合，根據(jù)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)登記指標(biāo)實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)定等”；

（4）對(duì)地磅進(jìn)行改造，建立地磅綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)稱重?cái)?shù)據(jù)的自動(dòng)采集和地磅作弊的防控；

（5）結(jié)算中心根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)扣量和自動(dòng)結(jié)算”；

（6）采用國(guó)家規(guī)范的庫存糧食識(shí)別代碼的生成規(guī)范，針對(duì)每倉糧食和每車出庫糧食生成糧食庫存識(shí)別代碼，真正做到“碼隨糧走”。

出入庫作業(yè)系統(tǒng)采用客戶端數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式，在網(wǎng)絡(luò)暢通、數(shù)據(jù)可以順利地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心時(shí)，采用中心數(shù)據(jù)庫保存出入庫采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)；如果斷網(wǎng)狀態(tài)，則出入庫采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保存在客戶端數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連通時(shí)隨著新的數(shù)據(jù)存入中心數(shù)據(jù)庫。出入庫作業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)圖見圖2。

2.出入庫管理系統(tǒng)

出入庫管理系統(tǒng)是對(duì)出入庫作業(yè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，一方面監(jiān)控整個(gè)出入庫作業(yè)的執(zhí)行情況；另一方面通過匯總的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，提高糧食倉儲(chǔ)企業(yè)作業(yè)效率；同時(shí)為庫存監(jiān)管的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

整個(gè)出入庫管理系統(tǒng)具有出入庫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、出入庫狀態(tài)監(jiān)管、出入庫管理和統(tǒng)計(jì)報(bào)表統(tǒng)計(jì)五個(gè)功能，通過B/S的方式能夠使糧食倉儲(chǔ)單位的相關(guān)負(fù)責(zé)人員更方便快捷地了解企業(yè)內(nèi)糧食出入庫狀況、數(shù)據(jù)、報(bào)表和當(dāng)前出入庫的車輛狀態(tài)，更好地管理出入庫作業(yè)，調(diào)高糧食倉儲(chǔ)單位的出入庫作業(yè)效率。

（二）糧庫業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

糧庫業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)主要分為經(jīng)營(yíng)管理、倉儲(chǔ)管理、質(zhì)量管理、安全生產(chǎn)管理、報(bào)表管理和系統(tǒng)設(shè)置。為糧庫的經(jīng)營(yíng)、質(zhì)檢、倉儲(chǔ)、物流、生產(chǎn)等日常業(yè)務(wù)提供信息化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)主要業(yè)務(wù)的信息化管理。

經(jīng)營(yíng)管理以糧食倉儲(chǔ)單位的業(yè)務(wù)和資金流向管理為核心，對(duì)計(jì)劃、合同、合同單據(jù)的生成、執(zhí)行、結(jié)果進(jìn)行全范圍的監(jiān)督和跟蹤，對(duì)糧庫的客戶信息進(jìn)行分類管理。

倉儲(chǔ)管理細(xì)分為臺(tái)賬管理、倉儲(chǔ)保管、設(shè)備管理、設(shè)施管理、統(tǒng)計(jì)查詢等功能，對(duì)倉儲(chǔ)保管過程中產(chǎn)生的出入庫、蟲害、熏蒸、糧情、通風(fēng)、設(shè)備、設(shè)施、臺(tái)賬等進(jìn)行全面的管理和數(shù)據(jù)記錄。

質(zhì)量管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)糧食倉儲(chǔ)企業(yè)儲(chǔ)存糧食質(zhì)量指標(biāo)、質(zhì)量數(shù)據(jù)及相關(guān)質(zhì)量檢驗(yàn)器材的管理。主要功能包括質(zhì)量指標(biāo)管理、化驗(yàn)器材管理、質(zhì)量檢測(cè)記錄管理、定等與扣量管理和庫存糧食識(shí)別代碼管理。

安全生產(chǎn)管理功能模塊主要包括制度管理、藥劑管理、消防管理和設(shè)備作業(yè)管理。

（三）多功能糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

多功能糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)糧食倉儲(chǔ)企業(yè)內(nèi)環(huán)境狀況、倉內(nèi)儲(chǔ)糧的糧情數(shù)據(jù)、倉內(nèi)各種氣體的成分、倉房?jī)?nèi)蟲害發(fā)生狀況進(jìn)行集中化、自動(dòng)化和智能化的控制管理，實(shí)現(xiàn)各個(gè)作業(yè)功能模塊遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸匯總及互聯(lián)互通，從而為決策分析和最優(yōu)作業(yè)方案的實(shí)現(xiàn)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.糧庫環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。外部環(huán)境的天氣數(shù)據(jù)是糧庫日常作業(yè)和智能通風(fēng)所必須的數(shù)據(jù)。部署在庫區(qū)的六要素環(huán)境檢測(cè)中心實(shí)時(shí)向數(shù)據(jù)中心提供實(shí)時(shí)溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度和有無雨雪等天氣數(shù)據(jù)。

2.糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要通過計(jì)算機(jī)上位機(jī)、測(cè)控分機(jī)、傳輸接口和協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)傳輸方式可以有有線和無線兩種方式。系統(tǒng)功能分為糧情采集功能模塊、糧情數(shù)據(jù)顯示、糧情圖表分析、糧情報(bào)表和糧情警報(bào)五個(gè)功能模塊。

3.氣體檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)可以對(duì)倉內(nèi)的磷化氫、氮?dú)夂脱鯕膺M(jìn)行單倉檢測(cè)、全庫檢測(cè)、自動(dòng)檢測(cè)和手動(dòng)檢測(cè)?？梢詫?duì)倉內(nèi)的氣體濃度生成氣體濃度變化曲線，展示氣體取樣位置及每個(gè)取樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)氣體濃度數(shù)值。為熏蒸作業(yè)提供良好的施藥操作數(shù)據(jù)指示，減少有害藥劑的用量，安全環(huán)保。

4.蟲害檢測(cè)系統(tǒng)。通過預(yù)埋在糧堆中的害蟲誘捕器捕捉糧蟲，利用倉外放置的害蟲抽取器通過傳輸通道及通道選擇器把捕捉到的害蟲抽取進(jìn)害蟲檢測(cè)裝置，利用紅外對(duì)射裝置及圖像識(shí)別系統(tǒng)對(duì)采集到的害蟲數(shù)量、種類進(jìn)行識(shí)別，從而及時(shí)掌握糧倉中害蟲的種類、數(shù)量、分布、密度等情況。

（四）智能通風(fēng)系統(tǒng)

智能通風(fēng)系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)全新的智能控制專家模型，智能判斷通風(fēng)時(shí)機(jī)、通風(fēng)模式和通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)，從而真正實(shí)現(xiàn)智能通風(fēng)，解決了傳統(tǒng)通風(fēng)所面臨的問題，提高了通風(fēng)效率，保證糧食安全。

智能通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)成主要有客戶端計(jì)算機(jī)、服務(wù)器系統(tǒng)、倉外糧情分機(jī)、倉內(nèi)溫濕度傳感器、測(cè)溫電纜、智能控制柜（包含PLC控制單元、變頻器、繼電器等）、小型氣象站、電動(dòng)窗、軸流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)和通風(fēng)口等。

圖3 糧庫決策分析系統(tǒng)界面

（五）糧庫行政辦公管理系統(tǒng)

針對(duì)糧食倉儲(chǔ)企業(yè)辦公和業(yè)務(wù)流程專門開發(fā)定制，系統(tǒng)支持單點(diǎn)登錄，支持跨組織協(xié)同辦公能力，實(shí)現(xiàn)中心庫和代儲(chǔ)庫辦公管理一體化。

系統(tǒng)利用internet技術(shù)，采用B/S結(jié)構(gòu)，以web瀏覽器作為訪問的工具，構(gòu)建統(tǒng)一的信息交換平臺(tái)和資源共享庫，使企業(yè)內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)最大范圍的資源共享，改變以前手工公文傳送的模式，提高辦公的效率；實(shí)現(xiàn)信息共享，方便信息傳遞和信息的統(tǒng)計(jì)分析。

（六）糧庫綜合展示系統(tǒng)

糧庫綜合展示系統(tǒng)可以展示企業(yè)的基本信息，包括倉房基本信息、倉門狀態(tài)、倉內(nèi)溫度分布、害蟲數(shù)量、單倉糧食存量、單點(diǎn)報(bào)警展示、糧食安全等級(jí)等信息，結(jié)合BIM建模，以三維的方式展示庫區(qū)全貌。通過利用三維街景技術(shù)建立庫內(nèi)街景模型，可以以漫游的方式觀看庫內(nèi)實(shí)施布局、出入庫作業(yè)工藝和儲(chǔ)糧狀況等信息。

糧庫綜合展示系統(tǒng)可以通過地理信息系統(tǒng)（GIS）、BIM等技術(shù)對(duì)糧油倉儲(chǔ)企業(yè)內(nèi)的倉儲(chǔ)設(shè)施、地磅、辦公樓等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行三維建模，構(gòu)建與企業(yè)一樣的虛擬空間，并與糧庫智能化管理系統(tǒng)其他功能模塊進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)在虛擬空間內(nèi)對(duì)糧油倉儲(chǔ)企業(yè)倉儲(chǔ)信息、作業(yè)信息、視頻監(jiān)控等真實(shí)管理，并結(jié)合自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)可視化管理。

（七）智能視頻安防系統(tǒng)

智能視頻安防系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信號(hào)及相應(yīng)數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)查看監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況。

（八）糧庫決策分析系統(tǒng)

糧庫決策分析系統(tǒng)主要包括四大功能：綜合決策分析、專家輔助決策分析、單倉決策分析及綜合預(yù)警分析功能。系統(tǒng)能對(duì)企業(yè)庫存數(shù)量變化、庫存性質(zhì)變化、品種、出入庫價(jià)格、架空期、糧情等方面分析，對(duì)“轉(zhuǎn)圈糧”識(shí)別、企業(yè)經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)、倉儲(chǔ)設(shè)施利用率等通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和遠(yuǎn)程協(xié)助模塊，將系統(tǒng)自動(dòng)處理和人工處理相結(jié)合，形成相關(guān)數(shù)據(jù)支撐依據(jù)進(jìn)行預(yù)警。

決策分析系統(tǒng)同時(shí)能夠?qū)Z庫智能化管理系統(tǒng)中的異常糧情數(shù)據(jù)、倉內(nèi)有毒氣體預(yù)警、通風(fēng)預(yù)警、視頻檢測(cè)預(yù)警、異常能耗警報(bào)及糧倉內(nèi)的糧食發(fā)生異常數(shù)量變化時(shí)，在整個(gè)糧庫的三維立體圖上進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)，通過該功能模塊可以查看預(yù)警預(yù)報(bào)信息的詳細(xì)情況，且可以把相應(yīng)的預(yù)警預(yù)報(bào)信息推送到相應(yīng)工作人員的移動(dòng)終端。（圖3）

（九）糧庫能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過能耗監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)和智能電表結(jié)合的方式來獲取糧食倉儲(chǔ)企業(yè)每個(gè)倉房的總能耗和分項(xiàng)作業(yè)能耗。分項(xiàng)作業(yè)能耗包括出入庫能耗、通風(fēng)能耗、照明能耗和其他弱電能耗等。通過匯總整個(gè)糧食倉儲(chǔ)企業(yè)能耗數(shù)據(jù)，使用圖表、分項(xiàng)數(shù)據(jù)展示等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，綜合反映出企業(yè)每年、每月、每天的能耗使用及變化情況。

同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)糧庫照明、作業(yè)及通風(fēng)等能耗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)異常的能耗給予提示，對(duì)非作業(yè)時(shí)段的能耗會(huì)產(chǎn)生預(yù)警預(yù)報(bào)及相應(yīng)的消息推送。系統(tǒng)可以進(jìn)行單倉能耗分析統(tǒng)計(jì)，分析每個(gè)倉房總能耗、分項(xiàng)能耗數(shù)值及每噸糧食不同作業(yè)的能耗值，并形成能耗數(shù)據(jù)變化曲線，便于糧庫管理人員及保管員能夠及時(shí)全面了解各個(gè)倉房的能耗情況，提高管理作業(yè)水平。