智能化粮库实施方案.pdf

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中央储备粮中央储备粮XXXX直属库直属库智能化粮库智能化粮库方案方案安徽博微长安电子有限公司2014.10.23中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案2目录1项目来源.42项目概述.43项目研制要求.43.1功能性能要求.43.1.1智能仓储作业系统.53.1.2业务管理管理系统.73.1.3智能安防监控系统.73.1.4远程监管系统.83.1.5办公自动化系统.83.1.6业务管理系统.83.2接口要求.84总体方案设计.94.1设计目标.94.2设计原则.104.3总体架构.114.4功能架构.124.4.1功能架构.124.4.2功能设计.134.5物理架构.144.6软件架构.145分系统方案设计.155.1智能仓储作业系统.165.1.1粮食水分在线检测.165.1.2粮油品质自动检测.185.1.3智能出入库管理.185.1.4智能通风.225.1.5智能气调.275.1.6能耗监测.285.1.7环流熏蒸控制.295.1.8储粮三维可视化平台.325.2智能安防监控系统.325.2.1视频监控.335.2.2无线网络.365.2.3会议室大屏显示.375.2.4智能消防.395.2.5智能照明.425.3远程监管系统.455.3.1功能设计.455.3.2粮情远程监控.475.3.3油罐储量远程监管.495.3.4安防远程监管.515.3.5设备组成及安装.52中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案35.4办公自动化信息系统.525.4.1功能设计.525.4.2公文处理.535.4.3卡簿管理.545.4.4人事考评.545.4.5合同管理.545.4.6资产管理.545.4.7后勤管理.545.4.8协作办公.545.4.9内部通讯管理.555.4.10门户网站.555.4.11设备组成与安装.555.5业务管理系统.565.5.1功能设计.565.5.2综合展示.575.5.3仓储业务.575.5.4购销经营业务.585.5.5计划业务.585.5.6财务业务.585.5.7统计业务.585.5.8出入库业务.595.5.9设备组成与安装.596关键技术分析及实现途径.596.1在线水分检测.596.2油罐储量在线监测.596.3能耗监测分析.596.4环流熏蒸控制.606.5智能消防管理.606.6远程监管.606.7智能出入库管理.606.8业务管理管理.607效益和风险分析.617.1经济效益分析.617.2社会效益分析.627.3风险分析.627.4风险应对措施.638项目预算.错误错误！

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中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案41项目来源本项目是XXXX库智能化粮库建设的一期工程。

2项目概述本项目根据华东地区储粮生态特点和XXXX库的实际情况，在广泛了解粮库智能技术国内现状的基础上，组成“产、学、研”相结合的力量，完成项目的实施。

本次选取XXXX库第21、22号仓作为试验基地，通过智能化粮库项目建设，提高粮食仓储行业粮食出入库作业及储藏过程的自动化、信息化和智能化水平，建立一套“实用、可靠、先进、高效”的粮食信息管理系统，推动粮食仓储行业由传统转向现代、由粗放转向集约的产业升级，总体达到“降低劳动强度、降低储粮损耗、降低管理成本、降低能耗，提升管理水平、提升经济效益、提升绿色储粮水平、提升员工综合素质”的目标。

通过建设智能化粮库平台，可实现粮库管理层和业务部门信息共享，实现办公自动化，提高工作效率；通过建设RFID出入库管理系统和账卡薄管理系统，用数字化技术反映粮食的入库、质检、称重、储藏、保管以及出库的整个粮库作业信息处理过程，确保粮食数据真实、及时，账实相符、账账相符；通过建设智能安防系统，实现库内作业的视频监控，为安全生产技防强化手段；通过建设智能通风、能耗分析监控、智能气调和环流熏蒸控制等系统，减轻劳动强度，减少粮食储藏损耗，降低作业能耗。

项目实施年限为2013年9月2014年6月。

3项目研制要求3.1功能性能要求智能化粮库要求涵盖智能仓储作业、粮库业务管理、办公自动化、业务管理管理、智能安防监控、远程监管等分系统。

通过智能化粮库建设，可以提高粮食储备作业效率，提升粮食储备科技水平，改善粮食存储的生态环境，充分保证存储过程中的质量、数量，降低粮食储备风险，加强粮食储备安全中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案5

（1）功能要求：

智能出入库管理、智能质检、粮情测控、粮食水分检测、智能通风、能耗监测、智能气调、环流熏蒸控制、智能消防、智能照明、视频监控、业务管理、办公自动化、远程监管、业务管理管理和库区三维可视化。

各功能以插件的方式集成到智能化粮库平台中。

（2）数据精确度要求：

数据要求必须精确、可靠、真实。

进行操作请求时，如：

查找、删除、修改、添加应保证输入数据与数据库数据的相互匹配性。

在回应用户请求时，系统应保证响应数据的查全率与查准率。

（3）时间特性：

为满足用户的高效要求，数据响应时间、更新处理时间、数据转换与传输时间、运行时间都应在3秒之内。

如果需要与外设（如打印机）交互时，响应时间可能较长，但应在可接受范围之内。

3.1.1智能仓储作业系统3.1.1.1粮食水分检测水分检测子系统在线检测粮堆内若干位置的粮食水分值，远程传输到服务器。

表1粮食水分检测子系统性能指标指标指标参数参数说明说明工作温度4080C供电24VDC（数字采集模块）水分测量范围030%水分测量误差0.5%10%16%稻谷0.5%8%15%小麦10%16%和8%15%分别是稻谷和小麦正常的仓储水分范围温度测量范围1060C温度测量误差0.5C防水等级IP67（传感器）IP65（数据采集模块）3.1.1.2智能通风智能通风系统的功能要求如下。

（1）粮库通风作业自动化功能：

系统通过计算机和仓房控制单元自动控制仓房的风机、窗户、通风口、排气扇等设备的开启和关闭，实现储粮仓房中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案6的自然通风、降温通风、降水通风、机械通风、排积热通风等效果。

（2）主动寻找和提示通风时机的功能：

当粮库周围的大气环境出现适合粮食通风时机时，系统会通过软件界面或短信提示粮库保管员某仓房的粮食可以进行通风作业，并建议可采取的通风方式。

（3）通风专家决策系统：

系统根据实测的仓内粮食温度、大气温湿度等参数进行分析，选择最佳的通风方案。

（4）自动关闭系统的功能：

系统遇强风、暴雨时自动关闭风机、窗户、通风口等设备。

用户可调节系统对外界风速、雨水强度的灵敏度，以确定仓库在遇到何种风力、雨水大小的情况下需要立即关闭全部通风设备。

（5）统计查询功能：

系统具有统计通风时间、通风次数、单位能耗及核算通风成本等功能。

（6）短信提示和报警：

系统具有短信提示和报警功能，将粮食通风各作业环节信息以手机短信的方式报告指定人员。

3.1.1.3能耗分析能耗分析子系统功能要求如下。

（1）数据采集：

实时采集被监测设备的电流、电压、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量。

（2）能耗统计：

按时间统计被监测设备的总用电量。

（3）能效分析：

根据有功电量、无功电量分析用电设备的用电质量。

（4）远程监测：

实时显示各个用电设备的开关状态和用电信息。

（5）安全警示：

根据各个设备的实时电流判断线路设施如断路器、继电器等是否安全。

3.1.1.4环流熏蒸控制环流熏蒸子系统功能要求如下。

（1）施药控制：

采用自动化的操作设备，自动完成施药补药操作，适应不同的熏蒸作业要求，减少人工参与，降低人身安全风险。

（2）环流控制：

采用自动控制技术，控制环流风机的启动停止，对气体进行环流分配，促进熏蒸气体分布均匀。

（3）PH3浓度检测：

支持熏蒸过程中多点自动检测气体浓度，测量范围：

02000ppm，误差3%。

中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案7（4）远程监控：

实时显示各控制模块的状态、仓内不同位置气体浓度数据。

3.1.2业务管理管理系统业务管理管理系统将粮库各业务工作过程记录在电脑系统中，实现仓储保管检查单、质量控制单、出入仓作业单、熏蒸作业单、气调作业单等单据的电子化，为各级领导层与管理层开展工作，全面掌握和监控储备粮油经营管理状况提供真实可靠的依据。

3.1.3智能安防监控系统3.1.3.1视频监控视频监控的要求如下：

（1）第21、22号仓监控点采集，监控仓外作业信息；

（2）第21、22号仓无线WiFi；（3）会议室视频流大屏上墙；（4）第21、22号仓综合布线。

3.1.3.2智能消防在粮仓中应设置合适的消防设施，实现火灾的早期探测、报警、自动灭火联动控制，最大限度减少过火面积，保护建筑结构及设施安全，并避免出现由于扑救火灾产生次生危害而造成粮食或结构发生损害。

在灭火后能够尽快恢复粮仓的正常工作，降低灾后清理维护所需的工作量和时间。

3.1.3.3智能照明智能照明功能要求如下。

（1）远程控制：

系统中心可以控制任何一盏路灯或一组路灯的亮度和开关。

根据库区巡检、照明及安防要求，将库区各路段的路灯进行分组，在需要亮的时候进行远程控制，不需要的时候关闭或者调低亮度等级。

（2）自动巡测功能：

系统中心可以自动巡测每组或每盏灯的开关状态及LED驱动器工作状态。

（3）故障报警：

当灯具或者LED驱动器出现故障，系统中心可以准确获取故障灯的位置信息，工作人员可以在最短时间内赶到现场进行维护。

（4）数据存储：

可对灯具安装时间、运行参数、工作时间等用户关心的信息进行记录储存。

（5）能耗分析：

对一段时间内的路灯能耗进行统计分析。

中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案83.1.4远程监管系统远程监管子系统功能要求如下。

（1）粮情远程监管，对XXXX直属库及代储库储备粮粮仓储粮温度、湿度进行监控，根据监测到的异常高温进行报警提示。

（2）油罐储量远程监管，通过在存储罐体建立液位和流量监管，实现信息化条件下的24小时全方位的代储库油罐储量监管，实现油罐储量变化远程预警。

远程监管应用层平台将直接链接集成油罐储量监测子系统，实现远程调用访问。

（3）安防视频远程监控，实现对代储库的视频远程监控，接入代储库1路视频信号进行远程安防控制分析。

3.1.5办公自动化系统办公自动化系统功能要求如下。

（1）公文处理：

通知公告、库情简报、规章制度等各类收发文管理。

（2）门户网站：

对外展示粮库的窗口。

（3）卡薄管理：

库房油罐的囤头卡信息管理与展示。

（4）人事档案：

人事档案、从业资格、排班休假、考勤考评考核。

（5）合同管理：

采购、销售等合同管理。

（6）资产管理：

办公用品、药剂、机械设备等采购和使用。

（7）综合后勤管理：

会议室、食堂、车辆、用工、设施维修等。

（8）协作办公：

跨部门协作完成任务。

（9）任务管理：

重要任务进展的全过程跟踪。

（10）内部通信：

内部邮件、及时通信、短消息。

3.1.6业务管理系统业务管理系统结合当前粮库管理模式，在已有业务系统基础上采用信息化的方式将各类办公业务数据进行整合和提取，实现集中展示和统计分析，主要包括仓储业务、购销经营业务、计划业务、财务业务、统计业务、出入库业务的管理。

3.2接口要求

（1）权限框架各个系统按自身业务需求设计管理权限，并提供登录接口，软件平台调用各中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案9个系统时实现自动登录，确保平台软件系统登录一次就可调用不同系统处理相关业务。

（2）界面风格各个系统界面风格统一，登录到各个系统后首页界面风格一致。

除个别与硬件设备交互频繁、用户界面实时交互与及时反馈要求较高的系统采用C/S架构外，其它系统采用B/S架构。

保证界面风格一致，统一使用智能粮库管理信息平台页面设计规范。

（3）基础信息通过对各个子系统业务功能梳理，抽取挖掘共享基础信息资料，避免信息重复冗余、不一致。

（4）子系统间的交互按层次关系划分子系统，优化共享信息传递方式，避免资源的访问冲突，存在交互的子系统按约定的方式提供共享访问接口。

4总体方案设计4.1设计目标智能化粮库建设的主要目的是提高企业管理水平，为实现“两个确保”和“三个维护”强化有效手段，实现对“人、财、管”管理的无缝链接。

为实现总体目标，项目规划及技术的设计目标如下。

（1）应用效果明显，切实解决中储粮信息管理需求。

（2）突出应用，能切实提高管理和作业效率。

（3）稳定性好，社会经济效益显著；技术先进，有较强的可操作性，应用效果良好。

（4）建设智能化、数字化程度较高的中储粮智能化库。

（5）整合粮库现有设备与业务系统，实现粮库所有的日常工作，以及粮库各种粮食储藏作业的自动化、智能化、电子化。

智能化粮库平台的建设目标如下。

（1）实现粮库管理层对库区内业务数据的及时掌握、随时监督，保障储粮安全，实现各业务部门工作的标准化、信息化、便捷化，提高工作效率，中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案10实现管理层和业务部门的信息共享，实现办公自动化、高效化。

（2）通过仓储信息管理系统，实现对仓房的熏蒸、通风、谷冷、气调等业务的记录、统计、查询，以及对仓储科技、人员培训、药品进行统一管理，落实中储粮即将实施的“业务管理”内容的建设。

（3）通过粮情远程监管系统，实现粮情数据快速掌握，各种异常数据及时预警、快速反应，结合其它系统实现各种业务的智能远程操控；通过建设视频监控系统，实现库区、办公区的全方位视频监控，为安全生产、规范作业提供帮助。

（4）通过建设智能出入库管理系统，动态、及时地反映粮食出入库、扦样、质检、称重、入（出）库、保管的整体作业信息处理流程，确保粮食数量真实、准确、动态、及时，达到监管有据、账实相符。

（5）通过智能通风系统，解决通风时机难把握、劳动强度大的问题，避免无效通风和有害通风的现象发生；通过智能气调系统，实现气调杀虫、气调防虫、气调保鲜储藏等不同气调储粮工艺的自动监控。

（6）通过网络办公系统，实现库区无纸化办公以及手写签名，实现工作流转与文件管理的自动化，建立起一个弹性、灵活、高效、安全的电子化办公环境。

（7）通过公用信息系统，实现公告通知、出入库作业流程提示、技术研讨、视频会议等媒体化，为员工日常工作学习提供方便。

4.2设计原则根据在信息化项目建设领域积累的经验，智能化粮库项目设计将依据如下原则。

（1）先进性：

采用目前最先进的物联网技术及计算机技术设计、建设、研发中储粮智能化粮库管理系统平台。

（2）实用性：

所有子系统的建设都要符合库区的实际业务及智能化作业需求，保证上线系统功能的实用性和智能化，切实提高作业的质量和工作效率。

（3）安全性：

本系统必须着重考虑的因素是安全性，采取物理、网络、应用全方位的安全策略，确保系统不受外部非法入侵，同时亦照顾到内部访问级别授权及电子签名等各种技术，确保具有不同权限的用户只能访问中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案11相应权限的数据。

（4）可靠性和稳定性：

系统采取成熟可靠的技术和体系结构，选用可靠性高、稳定性好的软、硬件产品，对自行开发的应用系统实行严格的项目管理和质量管理，保证系统可以支持7*24小时的运作模式；采用热机备份的原则，对主要数据进行实时备份，以保证系统能够保持较好的稳定性和可靠性。

（5）可扩展性：

系统提供良好的数据接口，具有很好的可扩展性和可移植性，并考虑业务扩展和系统扩容的需求。

（6）灵活性：

智能化粮库管理平台要能与以后业务的变动相适应。

业务流程发生变动时，无需修改系统或只需极少修改即可。

（7）经济性：

在保证系统功能和性能的前提下，适当考虑经济性，使系统具有较高的性价比。

4.3总体架构根据智能化库的实际业务需求，结合当前先进的研发技术，采用“多系统一平台”的插件式架构设计思路，利用可扩展的模块化设计，将多个智能系统通过内部标准协议集成到智能化粮库管理平台中。

智能化仓储系统自动化作业系统业务管理系统办公自动化系统远程监控系统智能消防管理系统中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案12图1智能化粮库平台总计架构4.4功能架构以信息化基础设施建设为支撑，围绕中央储备粮管理的仓储作业、业务管理、安防监控、办公自动化、远程监管、业务管理信息六个主要方面进行信息智能化建设。

4.4.1功能架构智能化粮库管理平台的功能架构如下图所示：

图2智能化粮库平台功能架构智能化粮库平台功能上采用分层结构，从下到上分为四层，下层是上层的基础和支撑。

数据采集和存储层：

对涉及储粮安全的数据进行采集和存储，为后续的分析处理提供基础，数据包括粮温、粮食水分、仓温、仓湿、外温、外湿、氮气浓度、一氧化碳浓度、磷化氢浓度、虫害信息、设备工作状态、能耗、视频信息等。

决策分析层：

根据通风、气调、熏蒸等工艺模型，分析储粮是否处于安全状态，是否需要进行相关作业。

安全预警层：

当储粮状态存在不安全因素时，系统能够报警，提示管理员进行某种操作。

控制执行层：

针对粮库的储粮状态和采集的数据进行专家决策，自动执行相应的作业，改善储粮环境，保证储粮安全。

中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案134.4.2功能设计XXXX库智能化粮库管理平台功能设计如下所示。

（1）智能仓储作业系统粮库装卸、计量、干燥、清理、储藏管理等仓储作业实现计算机自动管理，降低劳动强度，提高管理效率，确保粮食数量真实，质量完好。

智能通风、智能气调、干燥、制冷、粮食出入库等作业自动化系统，粮情测控系统、能耗分析监测系统、粮食品质检测系统、储粮专家决策为相关作业提供决策支持。

该系统将向业务管理信息系统、远程监管系统提供基础数据。

（2）智能安防监控系统集成整合视频监控、智能消防、门禁、巡更、周界报警等系统，建设监控中心，运用多媒体视频技术、计算机网络技术、工业控制技术和人工智能技术，实现了视频、音频信号的数字化、网络化传输，实现视频监控集中、智能化管理，做到粮库安防全覆盖。

（3）远程监管系统实现中储粮、分公司对中央储备粮库粮情及相关作业数据的分级管理、远程集中监管。

包括粮情远程监管系统、粮食重量监管系统、安防远程监管系统、作业现场三维场景远程监控系统等。

中华粮网已在各分（子）分公司的直属库安装粮情远程监管系统，并已逐步向代储库点推广应用。

（4）办公自动化系统实现无纸化、电子化网上办公。

包括公文处理、合同与文件管理、资产管理、后勤管理、仓内卡簿管理等。

该系统向业务管理信息系统、远程监管系统提供基础数据。

（5）业务管理信息系统中储粮已经安装上线运行的系统。

该系统实现了中央储备粮物流、资金流与信息流的一体化。

提高对中央储备粮动、静态管理的有效监管力度，包括中央储备粮的购、销、调、存及相关的财务核算和资产管理，为实现“两个确保”提供有力保障。

中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案144.5物理架构智能化粮库管理平台的物理架构如下图所示：

图3智能化粮库平台物理架构智能化粮库管理平台的物理结构分为五个部分：

（1）仓库现场：

部署各类传感器和现场控制器，采集储粮安全相关数据；

（2）中心机房：

放置应用服务器、数据库服务器、视频存储分析服务器等后端处理设备，对现场数据进行分析；（3）会议室大屏：

放置在会议室，综合展示智能化粮库平台的各个系统，对服务器的分析结果进行展示；（4）办公室：

粮库工作人员的办公场所，由各类办公电脑组成，智能化平台的用户终端；（5）综合布线：

仓房现场、连接中心机房、会议室大屏和各办公室，用于传输原始数据和显示结果，主干网络使用光纤，直线网络使用双绞线。

4.6软件架构智能化粮库管理平台的软件架构如下图所示：

中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案15图4智能化粮库平台软件架构智能化粮库平台的软件架构采用分层设计，从下往上分为六层，依次为：

网络层、数据层、服务层、组件层、应用层和用户层。

（1）网络层用于封装底层的数据传输，基础传输通信通过串口和网络，在不同的子系统之间或子系统内部提供统一的传输方式；

（2）数据层用于数据存储，包括业务数据库、流程数据库和基础管理库；（3）服务层为上层提供数据存取的基本支持；（4）组件层将一些通用的功能封装层组件；（5）应用层面向用户，为不同的子系统提供访问入口；（6）用户层实现用户的权限管理，为不同用户定制不同的服务和操作界面。

5分系统方案设计XXXX库智能化粮库平台涵盖智能仓储作业、业务管理管理、智能安防监控、远程监管、业务管理和办公自动化，根据XXXX库的特点及需求，在智能化粮库平台中六个分系统中，选择建设包括：

智能出入库管理、智能质检、粮情测控、粮食水分检测、智能通风、能耗监测、智能气调、环流熏蒸控制、智能消防、智能照明、视频监控、业务管理、办公自动化、远程监管、业务管理管理和中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案16库区三维可视化。

5.1智能仓储作业系统智能仓储作业系统实现粮食出入库、计量、干燥、清理、储藏管理等仓储作业实现计算机自动管理，降低劳动强度，提高管理效率，确保粮食数量真实，质量完好。

智能通风、智能气调、干燥、制冷、粮食出入库等作业自动化系统，粮情测控系统、能耗分析监控系统、粮食品质检测系统、储粮专家决策为相关作业提供决策支持。

该系统将向业务管理信息系统、远程监管系统提供基础数据。

图5智能仓储作业系统功能设计5.1.1粮食水分在线检测5.1.1.1工作原理在线粮食水分检测子系统由水分传感器、温度传感器、数据采集模块、手持式初值设定仪、485转以太网模块、上位机六部分组成，其中温度传感器集成在水分传感器内。

粮食水分传感器的布置方式如下图所示。

埋入深度以及水分初始值由手持式初值设定仪输入。

数据采集模块将埋入深度换算成粮食体密度。

传感器将频率信号、温度信息发送给数据采集模块。

数据采集模块对频率值进行密度、温度补偿后，换算成水分值。

中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案17图6粮食水分传感器在粮堆内的布置方式5.1.1.2数据采集模块架设在粮堆表面，安装时接收手持式初值设定仪提供的粮食初始水分、传感器埋入深度，并将埋入深度转化成体密度。

安装后采集电容传感器输出的方波信号和温度，根据方波频率计算粮食水分初值，并通过体密度和温度数据校正水分值。

数字化显示粮食水分、温度、粮食水分初始值、方波频率等信息。

在粮食水分异常时报警。

5.1.1.3水分传感器水分传感器使用电容传感器检测水分，使用DS18B20测量温度。

水分传感器1和水分传感器2分别置于粮堆内不同深度。

本项目采用弥散场电容器结构如下图所示，以消除传统电容式传感器易受粮粒间隙干扰和灵敏度低等问题。

弥散场电容器的两极平行布置，扩大电场分布范围，求得更为准确的介电常数平均值，减小粮粒间空隙形状随机变化对电容值的影响；传感器结构外形圆润光滑，有利于在粮堆中布置；集成温度传感器，补偿温度的影响；水分传感器采用弛豫振荡电路，输出频率信号，频率值与水分传感器的电容相关。

相比电流、电压信号，频率信号有利于长距离传输。

图7弥散场电容器示意图传感器的研制包括电容器、振荡电路和温度传感器的设计及性能测试和优中储粮XXXX直属库智能化粮库实施方案18化。

经过与数据采集模块、手持式初值设定仪和上位机软件集成，完成标定实验后，设备安装在实验仓内运行。

5.1.1.4传感器安装方案1）根据传感器埋入的深度，准备相应数量的支撑管和接头，电线穿过支撑管和接头将传感器与数据采集模块相连；2）通过扦样获得传感器预埋入位置的粮食，检测其含水量；3）在第一个埋入的传感器的下端支撑管的另一端通过螺纹连接一个长度5cm实心金属杆。

金属杆的另一端钻有一个小孔，通过铁丝与铁钎相连。

人工将铁钎转入粮堆，当支撑管仅露出粮面一定长度时，才安装下一段。

所有螺纹连接处