糧庫智能化管理系統的開發與應用

文/葉維林 葉威 李鈺志

當前，智能化糧庫系統已成為大中型糧庫建設中實施的重要內容。

為更好地實現糧庫倉儲科學管理，滿足日益增加的糧庫信息化需求，湖北葉威（集團）智能科技有限公司依據《中央儲備糧管理條例》《糧油儲藏糧情測控系統》和國家糧食和物資儲備局局發布的《糧油倉儲信息化建設指南（試行）》《大力推進糧食行業信息化發展的指導意見》等糧食行業標準，開發出了糧庫智能化管理系統，現已成功推廣應用于20個省市的大型糧油倉儲企業，使用安全、可靠、高效、環保、節能，創造了可觀的經濟、社會效益，應用前景廣闊。

系統設計目標和總體架構

葉威糧庫智能化管理系統是在糧食倉儲作業、庫區保管等環節，利用計算機網絡平臺、物聯網技術及大數據分析等技術，將糧食倉儲企業的糧情測控、智能控制、作業與管理等系統作為一個整體進行控制與管理，提供整體解決方案，以實現企業的優化運行、控制和管理。通過標準的數據接口，將現場采集的數據提取、加工、處理后，為管理部門的決策提供一個較為科學、客觀的管理和調控依據。系統以實現信息的采集、傳輸、處理、存儲、監管、控制的聯動和信息的綜合分析利用，達到規范管理以及提高糧庫的運營效率和安全系數的目標。

葉威糧庫智能化管理系統總體框架分為“感”“傳”“支”“用”“智”五個層次，標準、運維、安全三大體系。系統總體框架見圖1。

系統開發功能

（一）糧食出入庫作業管理系統

糧食出入庫作業管理系統分為出入庫作業系統和出入庫管理系統。

1.出入庫作業系統

出入庫作業系統采用六方面的措施來自動記錄糧食出入庫信息：

（1）采用RFID技術、條形碼技術，對出入庫車輛、扦樣樣品、貨位號進行標識，對糧食出入庫的登記、扦樣、化驗、稱重、入倉、結算等6個業務流程進行自動化和智能化管理，實現糧食出入庫作業過程的自動跟蹤和控制；

（2）采用糧食庫存識別碼技術，采集糧食收購、貨位形成的作業記錄，實現糧食庫存信息的動態管理；

圖1 系統總體框架

圖2 出入庫作業系統架構

（3）采用自動扦樣的專用設備，采集樣品，防范“人情糧”，并讀取隨車RFID電子標簽、打印糧食樣品條形碼標識，對樣品進行管理。結算中心與業務管理系統相結合，根據業務管理系統登記指標實現“自動定等”；

（4）對地磅進行改造，建立地磅綜合監控系統，實現稱重數據的自動采集和地磅作弊的防控；

（5）結算中心根據國家標準和檢驗數據實現“自動扣量和自動結算”；

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

出入庫作業系統采用客戶端數據庫和數據中心數據庫相結合的方式，在網絡暢通、數據可以順利地傳輸到數據中心時，采用中心數據庫保存出入庫采集系統數據；如果斷網狀態，則出入庫采集系統的數據保存在客戶端數據庫中，當網絡連通時隨著新的數據存入中心數據庫。出入庫作業系統架構圖見圖2。

2.出入庫管理系統

出入庫管理系統是對出入庫作業系統采集的數據進行整合分析，一方面監控整個出入庫作業的執行情況；另一方面通過匯總的數據自動生成相應的統計報表，提高糧食倉儲企業作業效率；同時為庫存監管的數據統計提供數據基礎。

整個出入庫管理系統具有出入庫數據統計、出入庫狀態監管、出入庫管理和統計報表統計五個功能，通過B/S的方式能夠使糧食倉儲單位的相關負責人員更方便快捷地了解企業內糧食出入庫狀況、數據、報表和當前出入庫的車輛狀態，更好地管理出入庫作業，調高糧食倉儲單位的出入庫作業效率。

（二）糧庫業務管理系統

糧庫業務管理系統主要分為經營管理、倉儲管理、質量管理、安全生產管理、報表管理和系統設置。為糧庫的經營、質檢、倉儲、物流、生產等日常業務提供信息化服務，實現庫內主要業務的信息化管理。

經營管理以糧食倉儲單位的業務和資金流向管理為核心，對計劃、合同、合同單據的生成、執行、結果進行全范圍的監督和跟蹤，對糧庫的客戶信息進行分類管理。

倉儲管理細分為臺賬管理、倉儲保管、設備管理、設施管理、統計查詢等功能，對倉儲保管過程中產生的出入庫、蟲害、熏蒸、糧情、通風、設備、設施、臺賬等進行全面的管理和數據記錄。

質量管理主要實現對糧食倉儲企業儲存糧食質量指標、質量數據及相關質量檢驗器材的管理。主要功能包括質量指標管理、化驗器材管理、質量檢測記錄管理、定等與扣量管理和庫存糧食識別代碼管理。

安全生產管理功能模塊主要包括制度管理、藥劑管理、消防管理和設備作業管理。

（三）多功能糧情監測系統

多功能糧情監測系統負責對糧食倉儲企業內環境狀況、倉內儲糧的糧情數據、倉內各種氣體的成分、倉房內蟲害發生狀況進行集中化、自動化和智能化的控制管理，實現各個作業功能模塊遠程控制、狀態監測、數據實時傳輸匯總及互聯互通，從而為決策分析和最優作業方案的實現提供了數據基礎。

1.糧庫環境監測系統。外部環境的天氣數據是糧庫日常作業和智能通風所必須的數據。部署在庫區的六要素環境檢測中心實時向數據中心提供實時溫度、濕度、風速、風向、光照強度和有無雨雪等天氣數據。

2.糧情監測系統。糧情監測系統的實現主要通過計算機上位機、測控分機、傳輸接口和協議來實現，同時傳輸方式可以有有線和無線兩種方式。系統功能分為糧情采集功能模塊、糧情數據顯示、糧情圖表分析、糧情報表和糧情警報五個功能模塊。

3.氣體檢測系統。系統可以對倉內的磷化氫、氮氣和氧氣進行單倉檢測、全庫檢測、自動檢測和手動檢測?？梢詫}內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取樣點的實時氣體濃度數值。為熏蒸作業提供良好的施藥操作數據指示，減少有害藥劑的用量，安全環保。

4.蟲害檢測系統。通過預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害蟲檢測裝置，利用紅外對射裝置及圖像識別系統對采集到的害蟲數量、種類進行識別，從而及時掌握糧倉中害蟲的種類、數量、分布、密度等情況。

（四）智能通風系統

智能通風系統通過設計全新的智能控制專家模型，智能判斷通風時機、通風模式和通風時長，從而真正實現智能通風，解決了傳統通風所面臨的問題，提高了通風效率，保證糧食安全。

智能通風系統的構成主要有客戶端計算機、服務器系統、倉外糧情分機、倉內溫濕度傳感器、測溫電纜、智能控制柜（包含PLC控制單元、變頻器、繼電器等）、小型氣象站、電動窗、軸流風機、離心風機和通風口等。

圖3 糧庫決策分析系統界面

（五）糧庫行政辦公管理系統

針對糧食倉儲企業辦公和業務流程專門開發定制，系統支持單點登錄，支持跨組織協同辦公能力，實現中心庫和代儲庫辦公管理一體化。

系統利用internet技術，采用B/S結構，以web瀏覽器作為訪問的工具，構建統一的信息交換平臺和資源共享庫，使企業內部能夠實現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；實現信息共享，方便信息傳遞和信息的統計分析。

（六）糧庫綜合展示系統

糧庫綜合展示系統可以展示企業的基本信息，包括倉房基本信息、倉門狀態、倉內溫度分布、害蟲數量、單倉糧食存量、單點報警展示、糧食安全等級等信息，結合BIM建模，以三維的方式展示庫區全貌。通過利用三維街景技術建立庫內街景模型，可以以漫游的方式觀看庫內實施布局、出入庫作業工藝和儲糧狀況等信息。

糧庫綜合展示系統可以通過地理信息系統（GIS）、BIM等技術對糧油倉儲企業內的倉儲設施、地磅、辦公樓等基礎設施進行三維建模，構建與企業一樣的虛擬空間，并與糧庫智能化管理系統其他功能模塊進行對接，實現在虛擬空間內對糧油倉儲企業倉儲信息、作業信息、視頻監控等真實管理，并結合自動化控制系統實現對設備的遠程操作，實現可視化管理。

（七）智能視頻安防系統

智能視頻安防系統是基于網絡的視頻監控系統，利用網絡傳輸視頻信號及相應數據，監控中心可以實時查看監控現場情況。

（八）糧庫決策分析系統

糧庫決策分析系統主要包括四大功能：綜合決策分析、專家輔助決策分析、單倉決策分析及綜合預警分析功能。系統能對企業庫存數量變化、庫存性質變化、品種、出入庫價格、架空期、糧情等方面分析，對“轉圈糧”識別、企業經營風險、倉儲設施利用率等通過數據挖掘技術和遠程協助模塊，將系統自動處理和人工處理相結合，形成相關數據支撐依據進行預警。

決策分析系統同時能夠對糧庫智能化管理系統中的異常糧情數據、倉內有毒氣體預警、通風預警、視頻檢測預警、異常能耗警報及糧倉內的糧食發生異常數量變化時，在整個糧庫的三維立體圖上進行預警預報，通過該功能模塊可以查看預警預報信息的詳細情況，且可以把相應的預警預報信息推送到相應工作人員的移動終端。（圖3）

（九）糧庫能耗在線監測系統

能耗在線監測系統通過能耗監測網關和智能電表結合的方式來獲取糧食倉儲企業每個倉房的總能耗和分項作業能耗。分項作業能耗包括出入庫能耗、通風能耗、照明能耗和其他弱電能耗等。通過匯總整個糧食倉儲企業能耗數據，使用圖表、分項數據展示等進行統計分析，綜合反映出企業每年、每月、每天的能耗使用及變化情況。

同時，系統對糧庫照明、作業及通風等能耗進行監測，對異常的能耗給予提示，對非作業時段的能耗會產生預警預報及相應的消息推送。系統可以進行單倉能耗分析統計，分析每個倉房總能耗、分項能耗數值及每噸糧食不同作業的能耗值，并形成能耗數據變化曲線，便于糧庫管理人員及保管員能夠及時全面了解各個倉房的能耗情況，提高管理作業水平。