智能化糧庫管理系統實踐應用

謝維治 張賀松 何東華 姚亞東 黎錦棠 黃曉健

(廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫 523145)

根據國家糧食和物資儲備局關于規范糧食行業信息化建設的意見，按照黨中央、國務院關于“新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化”同步發展的戰略部署，著眼糧食流通產業全局和長遠發展要求，貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念，順應信息技術發展趨勢，抓住信息化快速發展歷史機遇，加強頂層設計和統籌協調，以涉糧企業信息化為基礎，以標準規范為指引，以數據采集和應用為核心，以信息技術與糧食業務深度融合和管理創新為手段，消除“數據孤島”，積極培育糧食信息化發展環境，促進新業態、新模式、新技術快速發展，推動“大眾創業、萬眾創新”，促進糧食流通產業轉型升級，全面提升糧食流通現代化水平，為確保國家糧食安全奠定更加堅實的基礎。財政部、國家糧食局分別于2015年和2016年啟動“糧安工程”糧庫智能化升級改造工作，確定17個省(自治區、直轄市)為“糧安工程”糧庫智能化升級改造重點支持省份。廣東省政府高度重視糧食行業信息化建設工作，全面啟動糧庫智能化升級改造工作，要求“推進生態糧庫、智慧糧庫建設，提高糧庫管理現代化水平”。廣東省糧食局將糧庫智能化升級改造列入2017年重點工作，并作為糧食安全政府責任制考核的重要內容。

廣東省儲備糧管理總公司緊密結合糧食流通行業發展需求，圍繞國家糧食和物資儲備局提出的“糧安工程”和“智能糧庫”建設重點，根據財政部、國家糧食和物資儲備局以及廣東省糧食局的相關要求，制定糧庫智能化升級建設實施方案，利用現代信息技術為糧食流通工作科學決策、宏觀調控和行業發展提供技術支撐，確保儲備糧儲存安全、數量真實、質量可靠。

1 系統建設目標

1.1 全面提高粵儲糧總公司及東莞直屬庫的信息化水平

通過信息化手段和工作流程管理，實現業務全面規范化管理；通過先進傳感技術和物聯網技術，自動采集作業過程中各環節的數據，保證數據的客觀性，提高工作效率；將通風、氣調、糧情、控溫等系統有效集成，實現多種技術綜合應用的智能倉儲。

1.2 糧食數量質量管理的精準化、實時化水平顯著提高

業務處于全流程、全方位的監管狀態，出入庫環節產生的質量信息以及庫存糧食品質情況實現在線監管。

1.3 業務協同及客戶服務水平明顯增強

將業務管理、生產控制、監控安防等系統有效集成，實現糧庫不同業務間的協同；利用大數據、可視化等技術，實現糧情和業務預警；通過微信、客戶端、公共信息發布等方式，提高客戶體驗和服務水平。

1.4 將東莞直屬庫建成技術創新中心、管理創新中心

建立包括庫區總覽、基礎管理、流程審批、系統設置、質量管理、智能倉儲、智能作業、智能安防、數據中心、信息公告、移動APP等主要功能模塊的智能化糧庫系統平臺主體架構。信息化技術與綠色儲糧、生態儲糧等科學儲糧新技術、新工藝相結合，建成管理信息化、監管實時化、倉儲智能化、決策科學化的智能糧庫示范庫。

2 系統建設內容和架構

2.1 系統內容

糧庫智能化管理系統內容包含庫區總覽、智能倉儲、智能作業、智能安全、質量管理、數據中心、移動應用、流程審批、基礎管理、系統管理10大功能模塊。東莞直屬庫是廣東省智能化糧庫建設五個試點庫之一，功能齊全、設備先進，通過信息化、智能化手段全方位、多角度提升糧庫智能化管理水平，同時與總公司智能化糧庫管理業務系統互聯互通?？偣局悄芑瘶I務管理系統包含庫點總覽、倉儲管理、計劃管理、安防監控、基礎信息、信息公告、交易信息、系統管理八大模塊，實現對下屬各庫點儲糧信息、日常作業、庫區安防的全面監管。

2.2 系統架構

核心系統采用J2EE技術、B/S模式開發，支持Linux、Windows等操作系統。中間件及前端設計采用主流技術，采用MVC設計理念，為電腦、微信和APP等不同應用終端的數據展示和業務處理提供統一的業務處理和數據標準化服務。各業務子系統之間實現協同工作，數據要求做到一次采集，關聯利用，實現數據的統一、互聯、互用，數據穿透靈活。各業務模塊之間能夠識別、調取數據，實現業務的互相協同。系統架構圖見圖1。

圖1 系統架構圖

3 系統建設功能特點

3.1 開創微信公眾號和“一碼通”相結合的智能出入庫新模式

為提高出入庫作業效率，提升對外服務水平，開創微信公眾號和二維碼相結合的“一碼通”智能出入庫新模式，取代了傳統的“一卡通”出入庫模式，有效提升了糧庫出入庫效率，節省了送糧客戶的等待時間。業務客戶、送糧及提糧者通過關注東莞直屬庫微信公眾號，提前預約送糧和提糧，實現提貨卸貨預約、車輛排隊信息、檢化驗及出入庫狀態查詢等相關功能。出入庫以及扦樣、檢化驗全過程通過二維碼技術識別，客戶及各個業務崗位通過手機二維碼便可完成全流程業務操作。新模式充分利用微信公眾號信息溝通的便利性，各業務相關人員可以隨時關注、查詢業務狀態，糧庫可以隨時掌握車輛調度信息，檢化驗過程可實現全程“盲檢”，既有效促進溝通，提升了效率，又從程序上杜絕了“人情糧”等相關漏洞。

智能出入庫系統全面融合物聯網技術，實現信息的自動化采集、存儲與智能化作業控制，實現智能微信預約、入門登記、扦樣、糧食檢驗、過磅檢斤等，達到糧食出入庫作業的全程自動化、可視化與智能化控制，大大降低了勞動強度和工作量，杜絕人為干預，實現業務過程留痕，高效、高質量完成糧食的出入庫業務。經測算，應用“一碼通”智能出入庫后出入庫效率比原有手工模式提升了120%。節省人工1人～2人?！耙淮a通”業務流程見圖2。

圖2 業務流程

3.2 實現多功能的智能倉儲管理模塊

智能倉儲模塊具備糧溫三維建模、云圖展示、智能氣調管理、糧食安全衛士、倉內在線監測等多種實用功能，全面提升倉儲管理水平。智能倉儲綜合運用互聯網、傳感器、自動控制、智能識別、數據分析等現代化技術，對糧食倉儲管理過程進行全方位的監測管控，隨時分析和掌控儲存糧食的環境變化和糧食自身品質變化趨勢，從而實現糧食倉儲的信息化、智能化和精準化管理，全方位保障糧食儲存安全。智能倉儲可實時掌握糧食庫存數量及分布、質量和糧情狀態，遠程實時查看分析。

3.2.1 糧溫三維建模 通過三維建模呈現每個倉房糧溫狀況，實現淺圓倉、立筒倉、星倉三種倉型的三維模型。模型支持拖拽、放大、縮小、穿越等查看方式，同時具備分層、分區域展示、自定義劃分、按溫度范圍、分體積展示等五種展示方式，實現了糧溫與模型的動態交互展示。分層展示支持上中下層、內中外圈的組合展示，支持展示過程中的單點信息查看；分區域展示可設定表層、中層、內層或靠近倉壁的不同區域做出分類展示：自定義劃分支持按層、按圈和具體電纜編號進行三維模型交互展示；按溫度范圍展示可快速鎖定指定溫度區域內糧溫點分布；按體積展示則能將不同溫度影響的糧食體積通過算法整理后進行展示。多種展示方式從不同維度突出了糧溫關注點，為保管員提供決策輔助。

3.2.2 糧溫云圖展示 參照天氣云圖的展示方式，溫度云圖是用不同的顏色表示糧堆內各區域不同的糧溫值，繪制而成的實時變化動態圖把不同截面的糧溫按一定顏色進行展示，直觀明了地顯示溫度分布、展示糧堆溫度，并預測糧溫變化趨勢。支持橫切面、豎切面、環切面等不同方式的云圖展示。

在通風、谷冷降溫過程中，配合使用溫度云圖，可以精準掌握糧溫隨通風時間的變化趨勢。通過云圖變化分析糧堆降溫趨勢和目標溫度，及時把握結束通風，實現精準通風，從而達到降本增效的目的。

3.2.3 智能氣調管理 智能氣調通過集并制氮氣調系統數據，在氣密性監測、氣體濃度采集、制氮機控制、工藝流程設置、充氮記錄等方面做了系統展示?？蓪崿F氣體濃度的三維展示、充氮工藝的流程展示，具備氣調數據的分析匯總等功能。

3.2.4 糧食安全衛士 糧食安全衛士具備一鍵掃描功能，自動篩查糧溫、智能通風、蟲情檢測、熏蒸操作、氣調管理等作業情況，進行相關分析后形成檢測得分。發現異常后，通過微信公眾號、手機APP等將異常信息發送給相關人員，從發現異常、展開處理直到異常消除，全程跟蹤記錄形成閉環。糧食安全衛士將原有倉儲保管員繁重的管理工作進行精簡提煉，通過管理平臺一鍵掃描的方式對倉儲管理的糧溫、智能通風、蟲情檢測、熏蒸操作、氣調管理等作業情況進行自動收集和分析，對所儲存的倉房和糧食進行評測，指導保管員進行倉儲作業和糧情處理。通過這種管理模式大大提高了工作效率和準確度。

3.2.5 數量在線檢測 數量在線檢測分為數量遠程監測和實時視頻監控。數量遠程監測是利用非接觸式光電測控技術，能夠及時、準確測量倉房當前糧食的庫存數量，誤差在3‰以內。測量結果可供用戶及時查看，并生成清倉查庫對應報表，實現了各級管理部門對儲備糧數量遠程實時監控，確保糧食數量安全。實時視頻監控是利用高清視頻采集系統，在倉房封閉的黑暗環境下能夠獲取全彩色高清晰度畫面，可做到人不進倉，360°無死角全面監控倉內實情實景，可以進行遠、近景切換。

3.3 打造全方位多維度的智能安防模塊

在原有視頻監控的基礎上，引入新技術，配置新設備。通過增加消防管道壓力檢測裝置，實現庫區消防水壓的在線監控；通過“鷹眼”全景監測實時監控重點區域，設定策略自動判定異常行為并推送報警信息；通過引入雙光譜熱成像巡檢技術，監控庫區高溫點預防火災；通過為輸送設備配置光纖測溫設備，實現對重點設備的全流程監控；配置測速攝像機，加強庫區超速管理；入倉門禁關聯磷化氫、氮氣等氣體濃度檢測數據，當濃度過高時門禁自鎖，防止人員誤入發生安全事故。通過上述措施，將糧庫安防系統提升到了新的高度，全方面、多維度地保障庫區人員、物資安全。

3.3.1 智慧消防 通過對消防控制中心數據的集并，在消防泵房、消防管道增設水壓力檢測傳感器以及數據采集模塊等措施，可實現遠程、多端(信息平臺、手機APP)實時監管庫區內消防主機、消防泵狀態、消防管路水壓等狀況，并具備消防報警推送功能。

3.3.2 光纖測溫系統 輸送設備摩擦積熱起火或導致粉塵爆炸已成為糧食倉儲企業重大安全隱患，為消除危險源，在輸送設備上配置了分布式光纖溫度監測系統，對皮帶機滾筒、托輥、電機減速機、氣墊式皮帶機兩端托輥進行溫度實時在線監測，同時對配電柜等危險區域進行溫度監控，及早發現隱患，確保生產安全。系統通過探測光纖實時返回皮帶機關鍵部位溫度，當溫度超過閾值后，系統會自動推送報警信息給相關人員，提醒安全員進行檢查確認，為安全生產增加一道有效防護。

3.3.3 熱成像巡檢系統 引入雙光譜熱成像攝像技術，對淺圓倉倉頂露天設備區域進行全天候全方位巡檢。系統支持白光畫面和熱紅外畫面同時對比顯示。巡檢區域內一旦有位置超過預設溫度，系統將自動鎖定目標，自動調整鏡頭焦距，獲得最佳視頻圖像，同時通過手機APP和短信自動向相關人員推送報警信息。

3.3.4 鷹眼全景監測 利用鷹眼全景對庫區進行全范圍監控，并可設定策略，劃定重要區域，一旦有人員靠近重點區域或有異常行為舉止，系統將自動調焦抓拍圖像并推送記錄給相關人員復核確認。

3.3.5 基于VR技術的立體視覺展覽展示 東莞庫智能化糧庫系統平臺以3D交互技術、虛擬現實(VR)技術、360°全息等為主體打造的全景平臺，集成了豐富的數字創意內容和系統，通過一體化解決方案整合，完美兼容傳統展覽、展示設計的美學設計和提高建設效率，最大化地體現展覽、展示糧庫的形象和內涵。

4 技術拓展與討論

4.1 根據東莞直屬庫智能化糧庫建設統一規劃和建設，充分利用現有資源，避免重復建設、先建后拆等造成的浪費，充分考慮系統后期拓展與提升，實現與上級平臺的相關數據接口。同時為未來升級預留接口，不斷適應糧食信息化建設新要求。

4.2 關系到智能化糧庫建設方案的合理性及系統功能的深度和廣度，前期要投入大量的人力、精力去細化深化用戶需求，逐個模塊、逐個系統、逐個功能點反復探討，確定信息技術與糧食業務深度融合，實現互聯互通共享。前期做好細化設計工作是智能化糧庫項目建設的關鍵。

4.3 智能化糧庫建設應緊扣自身業務實際需求，廣納各家之長，以需求為導向，因地制宜，不能貪大求全。確定以“智能化”倉儲業務為主干，“可視化”遠程監管為重點，“精準化”調控管理為手段，融合智能安防、智慧消防為一體的智能化糧庫系統構架。

4.4 智能化糧庫的應用還沒有統一的規范和標準，在實際應用過程中普遍存在一些體制性障礙。例如：在倉儲管理臺賬目前電子檔案無法作為檢查依據，仍然需要電子臺賬和手工臺賬平行建立，客觀上增加了倉儲人員工作強度，導致一線從業人員出現不愿意使用信息化系統或者有抵觸情緒出現。各級相關管理部門應做好頂層設計，理順體制障礙。

4.5 智能化糧庫建設主要是把分散的子系統信息進行集成，原有系統由于版本陳舊、開發文檔丟失或者供應商不存在等問題，無法實現信息采集，給工作推進造成障礙。另外，規模較大的糧庫系統供應商較多，由于知識產權、行業標準不統一或者缺失等問題，往往造成系統開發集成商無法按照用戶需求完整實現相關功能，對于此類問題行業主管部門急需出臺相關規范和標準解決信息接口問題。

4.6 目前基層糧庫普遍缺乏計算機應用人才，在前期委托軟件開發商進行開發調試的同時必須保證持續3至5年的系統運維保修期，后續運維是智能化糧庫系統成功運用的保障。同時，做好員工的技能培訓，培養既懂計算機技術,又懂糧食專業知識的復合型人才。