智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用展望

文/李朝英 李 臻 曹 泓 張道忠 朱秋君 鄧仲芬 張 勇 崔培培

智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用展望

文/李朝英 李 臻 曹 泓 張道忠 朱秋君 鄧仲芬 張 勇 崔培培

近幾年，國內(nèi)糧食物流行業(yè)正處于大力發(fā)展階段，隨著“四散化”糧食物流的迅速發(fā)展，國內(nèi)散糧運(yùn)輸車應(yīng)運(yùn)而生，但是散糧的品質(zhì)在長途運(yùn)糧過程中容易受到濕、熱等環(huán)境因素的影響。此外，目前我國糧食物流缺乏全程跟蹤能力，無法實(shí)現(xiàn)糧食物流動(dòng)態(tài)調(diào)撥與動(dòng)態(tài)調(diào)整，體現(xiàn)不出糧食物流的效率與安全。

目前國內(nèi)市場上的散糧運(yùn)輸車普遍不具備智能化功能，而已有部分國際散糧車具備了車載檢測系統(tǒng)。而糧情檢測和控制系統(tǒng)目前在我國已經(jīng)逐步推廣，取得了比較好的效果。同時(shí)具備車載在線糧情檢測、智能環(huán)控和遠(yuǎn)程行車管理系統(tǒng)的散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)目前在國際上均處于空白狀態(tài)。該系統(tǒng)將糧情在線檢測和環(huán)控系統(tǒng)引入到散糧運(yùn)輸車中，可以有效監(jiān)管糧食長途運(yùn)輸途中的糧情變化，并能自動(dòng)控制儲(chǔ)糧環(huán)境至最佳狀態(tài)。同時(shí)，將糧食在線管理與遠(yuǎn)程行車管理系統(tǒng)集成到散糧運(yùn)輸車上，實(shí)現(xiàn)了糧食物流的全程跟蹤和遠(yuǎn)程監(jiān)管。

圖1 智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖

系統(tǒng)組成

如圖1所示，智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)是通過在普通的散糧運(yùn)輸車上，以結(jié)構(gòu)安裝的方式安裝糧情檢測分系統(tǒng)、智能環(huán)控分系統(tǒng)和智能終端，然后與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)進(jìn)行通信。糧情檢測分系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測車廂內(nèi)糧情數(shù)據(jù)，并將糧情數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送給智能終端。智能環(huán)控分系統(tǒng)根據(jù)智能終端獲取的糧情數(shù)據(jù)，對糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析推算，獲得環(huán)控策略，再將這些環(huán)控策略發(fā)送給智能終端，從而控制空調(diào)、電動(dòng)通風(fēng)窗等環(huán)控設(shè)備，自動(dòng)調(diào)節(jié)車廂內(nèi)儲(chǔ)糧環(huán)境至最佳狀態(tài)。智能終端是整個(gè)系統(tǒng)的中央控制單元，一方面采集糧情數(shù)據(jù)，發(fā)送環(huán)控策略數(shù)據(jù)，另一方面通過GPRS與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對散糧運(yùn)輸車的遠(yuǎn)程監(jiān)管。

分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）糧情檢測分系統(tǒng)

糧情檢測分系統(tǒng)，是以結(jié)構(gòu)安裝的方式在散糧運(yùn)輸車車廂安裝若干個(gè)空氣溫濕度傳感器、糧堆測溫線纜、在線糧食水分傳感器和匯聚點(diǎn)，以及在散糧運(yùn)輸車駕駛室安裝的通訊終端，糧情檢測分系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測車廂內(nèi)部和外部空氣溫濕度、車廂內(nèi)糧堆溫度、車廂內(nèi)糧食水分等糧情數(shù)據(jù)，糧情數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸?shù)杰噹鈪R聚點(diǎn)，車廂外匯聚點(diǎn)通過433M/有線與車頭的通訊終端進(jìn)行通訊。通訊終端通過RS232與智能終端通訊，將糧情數(shù)據(jù)發(fā)送給智能終端。

（二）智能環(huán)控分系統(tǒng)

智能環(huán)控分系統(tǒng)包括智能環(huán)控模塊和環(huán)控設(shè)備，其中智能環(huán)控模塊包含糧情數(shù)據(jù)提取和分析、知識(shí)庫專家系統(tǒng)、環(huán)控策略輸出。環(huán)控設(shè)備以結(jié)構(gòu)安裝的方式安裝在車廂內(nèi)，包括空調(diào)、若干電動(dòng)通風(fēng)窗以及控制空調(diào)開關(guān)和通風(fēng)窗開關(guān)的設(shè)備控制器等。

智能環(huán)控模塊從智能終端中提取糧情數(shù)據(jù)，對糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，再根據(jù)知識(shí)庫專家系統(tǒng)，推理確定是否進(jìn)行通風(fēng)、通風(fēng)模式（降溫/降水）、通風(fēng)類型（開關(guān)空調(diào)/窗）和降溫/降水的目標(biāo)值后，然后環(huán)控策略輸出當(dāng)前信息到智能終端，由智能終端將控制命令發(fā)送到設(shè)備控制器，從而執(zhí)行相關(guān)控制。

知識(shí)庫專家系統(tǒng)是一個(gè)智能程序系統(tǒng)，其內(nèi)部包含知識(shí)庫和推理機(jī)。知識(shí)庫包含糧食儲(chǔ)藏領(lǐng)域的常識(shí)性和原理性知識(shí)，和儲(chǔ)糧專家經(jīng)過長期的實(shí)踐，建立的標(biāo)準(zhǔn)和得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及環(huán)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。推理機(jī)就是以一定的推理策略，有效地選擇知識(shí)庫中的知識(shí)，并根據(jù)用戶提供的問題進(jìn)行推理，得到用戶可以接受的結(jié)論。

環(huán)控設(shè)備包括空調(diào)、若干電動(dòng)通風(fēng)窗以及控制空調(diào)開關(guān)和通風(fēng)窗開關(guān)的設(shè)備控制器等。空調(diào)和電動(dòng)通風(fēng)窗都用于降溫通風(fēng)和降水通風(fēng)，根據(jù)控制命令執(zhí)行開啟或關(guān)閉動(dòng)作。當(dāng)智能終端接收到智能環(huán)控分系統(tǒng)發(fā)送的環(huán)控策略數(shù)據(jù)后，將控制命令逐級(jí)發(fā)送到設(shè)備控制器，從而控制空調(diào)或自動(dòng)通風(fēng)窗的開關(guān)，從而使車廂內(nèi)空氣溫濕度達(dá)到目標(biāo)值，以改善糧食儲(chǔ)藏環(huán)境。

（三）智能終端

智能終端是整個(gè)系統(tǒng)的中央控制單元，安裝在駕駛室。一方面接收糧情檢測分系統(tǒng)的糧情數(shù)據(jù)，再運(yùn)用智能環(huán)控分系統(tǒng)對糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得控制策略，進(jìn)而控制空調(diào)和電動(dòng)通風(fēng)窗等環(huán)控設(shè)備，從而優(yōu)化散糧車糧食存儲(chǔ)環(huán)境。

另一方面與GPS模塊進(jìn)行連接，采集行車GPS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛路徑規(guī)劃和行車安全監(jiān)管；同時(shí)通過GPRS與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)進(jìn)行通訊，向遠(yuǎn)程管理中心發(fā)送散糧車糧情數(shù)據(jù)、環(huán)控策略數(shù)據(jù)和車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，用于實(shí)現(xiàn)糧食運(yùn)輸過程的遠(yuǎn)程管理。

（四）遠(yuǎn)程管理平臺(tái)

遠(yuǎn)程管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對車輛的遠(yuǎn)程集中管理，是糧食現(xiàn)代化物流的重要組成部分。遠(yuǎn)程管理平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，運(yùn)行在WEB服務(wù)器上，所有散糧運(yùn)輸車智能終端通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)與WEB服務(wù)器相連，所有WEB客戶端用戶使用瀏覽器登錄平臺(tái)。

遠(yuǎn)程管理平臺(tái)可以獲取和查看多輛散糧運(yùn)輸車的糧情數(shù)據(jù)、環(huán)控策略數(shù)據(jù)、車輛所在位置和車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，從而實(shí)現(xiàn)對多輛散糧運(yùn)輸車長途運(yùn)輸過程中的集中優(yōu)化管理。

應(yīng)用展望

該智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)將糧情在線檢測和環(huán)控系統(tǒng)引入到散糧運(yùn)輸車中，可以有效監(jiān)管糧食長途運(yùn)輸途中的糧情變化，并能自動(dòng)控制儲(chǔ)糧環(huán)境至最佳狀態(tài)，從而避免了糧食長途運(yùn)輸過程中的霉變等情況；同時(shí)將糧食在線管理與遠(yuǎn)程行車管理系統(tǒng)集成到散糧運(yùn)輸車上，對糧食物流進(jìn)行全程跟蹤和遠(yuǎn)程監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)糧食物流過程中的智能聯(lián)網(wǎng)管理，其創(chuàng)新性設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)代糧食物流的發(fā)展具有重要意義。

該系統(tǒng)采用了模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，易于安裝和推廣。不僅可以應(yīng)用與散糧車，后期也可以拓展用于火車、海運(yùn)運(yùn)糧過程中糧情控制，還可以將糧食拓展到食品、蔬菜、水果、高價(jià)值產(chǎn)品及對運(yùn)輸環(huán)境有特殊要求的產(chǎn)品等，實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，其應(yīng)用價(jià)值更為廣泛，將帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的提升，意義更為長遠(yuǎn)。

基金名稱 ：糧食公益性行業(yè)科研專項(xiàng)，“北糧南運(yùn)”散糧高效運(yùn)輸系統(tǒng)化技術(shù)裝備研發(fā)（201413005）；

作者單位：中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所 安徽博微長安電子有限公司