智能化粮库管理系统实践应用

谢维治 张贺松 何东华 姚亚东 黎锦棠 黄晓健

(广东省储备粮管理总公司东莞直属库 523145)

根据国家粮食和物资储备局关于规范粮食行业信息化建设的意见，按照党中央、国务院关于“新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化”同步发展的战略部署，着眼粮食流通产业全局和长远发展要求，贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，顺应信息技术发展趋势，抓住信息化快速发展历史机遇，加强顶层设计和统筹协调，以涉粮企业信息化为基础，以标准规范为指引，以数据采集和应用为核心，以信息技术与粮食业务深度融合和管理创新为手段，消除“数据孤岛”，积极培育粮食信息化发展环境，促进新业态、新模式、新技术快速发展，推动“大众创业、万众创新”，促进粮食流通产业转型升级，全面提升粮食流通现代化水平，为确保国家粮食安全奠定更加坚实的基础。财政部、国家粮食局分别于2015年和2016年启动“粮安工程”粮库智能化升级改造工作，确定17个省(自治区、直辖市)为“粮安工程”粮库智能化升级改造重点支持省份。广东省政府高度重视粮食行业信息化建设工作，全面启动粮库智能化升级改造工作，要求“推进生态粮库、智慧粮库建设，提高粮库管理现代化水平”。广东省粮食局将粮库智能化升级改造列入2017年重点工作，并作为粮食安全政府责任制考核的重要内容。

广东省储备粮管理总公司紧密结合粮食流通行业发展需求，围绕国家粮食和物资储备局提出的“粮安工程”和“智能粮库”建设重点，根据财政部、国家粮食和物资储备局以及广东省粮食局的相关要求，制定粮库智能化升级建设实施方案，利用现代信息技术为粮食流通工作科学决策、宏观调控和行业发展提供技术支撑，确保储备粮储存安全、数量真实、质量可靠。

1 系统建设目标

1.1 全面提高粤储粮总公司及东莞直属库的信息化水平

通过信息化手段和工作流程管理，实现业务全面规范化管理；通过先进传感技术和物联网技术，自动采集作业过程中各环节的数据，保证数据的客观性，提高工作效率；将通风、气调、粮情、控温等系统有效集成，实现多种技术综合应用的智能仓储。

1.2 粮食数量质量管理的精准化、实时化水平显著提高

业务处于全流程、全方位的监管状态，出入库环节产生的质量信息以及库存粮食品质情况实现在线监管。

1.3 业务协同及客户服务水平明显增强

将业务管理、生产控制、监控安防等系统有效集成，实现粮库不同业务间的协同；利用大数据、可视化等技术，实现粮情和业务预警；通过微信、客户端、公共信息发布等方式，提高客户体验和服务水平。

1.4 将东莞直属库建成技术创新中心、管理创新中心

建立包括库区总览、基础管理、流程审批、系统设置、质量管理、智能仓储、智能作业、智能安防、数据中心、信息公告、移动APP等主要功能模块的智能化粮库系统平台主体架构。信息化技术与绿色储粮、生态储粮等科学储粮新技术、新工艺相结合，建成管理信息化、监管实时化、仓储智能化、决策科学化的智能粮库示范库。

2 系统建设内容和架构

2.1 系统内容

粮库智能化管理系统内容包含库区总览、智能仓储、智能作业、智能安全、质量管理、数据中心、移动应用、流程审批、基础管理、系统管理10大功能模块。东莞直属库是广东省智能化粮库建设五个试点库之一，功能齐全、设备先进，通过信息化、智能化手段全方位、多角度提升粮库智能化管理水平，同时与总公司智能化粮库管理业务系统互联互通。总公司智能化业务管理系统包含库点总览、仓储管理、计划管理、安防监控、基础信息、信息公告、交易信息、系统管理八大模块，实现对下属各库点储粮信息、日常作业、库区安防的全面监管。

2.2 系统架构

核心系统采用J2EE技术、B/S模式开发，支持Linux、Windows等操作系统。中间件及前端设计采用主流技术，采用MVC设计理念，为电脑、微信和APP等不同应用终端的数据展示和业务处理提供统一的业务处理和数据标准化服务。各业务子系统之间实现协同工作，数据要求做到一次采集，关联利用，实现数据的统一、互联、互用，数据穿透灵活。各业务模块之间能够识别、调取数据，实现业务的互相协同。系统架构图见图1。

图1 系统架构图

3 系统建设功能特点

3.1 开创微信公众号和“一码通”相结合的智能出入库新模式

为提高出入库作业效率，提升对外服务水平，开创微信公众号和二维码相结合的“一码通”智能出入库新模式，取代了传统的“一卡通”出入库模式，有效提升了粮库出入库效率，节省了送粮客户的等待时间。业务客户、送粮及提粮者通过关注东莞直属库微信公众号，提前预约送粮和提粮，实现提货卸货预约、车辆排队信息、检化验及出入库状态查询等相关功能。出入库以及扦样、检化验全过程通过二维码技术识别，客户及各个业务岗位通过手机二维码便可完成全流程业务操作。新模式充分利用微信公众号信息沟通的便利性，各业务相关人员可以随时关注、查询业务状态，粮库可以随时掌握车辆调度信息，检化验过程可实现全程“盲检”，既有效促进沟通，提升了效率，又从程序上杜绝了“人情粮”等相关漏洞。

智能出入库系统全面融合物联网技术，实现信息的自动化采集、存储与智能化作业控制，实现智能微信预约、入门登记、扦样、粮食检验、过磅检斤等，达到粮食出入库作业的全程自动化、可视化与智能化控制，大大降低了劳动强度和工作量，杜绝人为干预，实现业务过程留痕，高效、高质量完成粮食的出入库业务。经测算，应用“一码通”智能出入库后出入库效率比原有手工模式提升了120%。节省人工1人～2人。“一码通”业务流程见图2。

图2 业务流程

3.2 实现多功能的智能仓储管理模块

智能仓储模块具备粮温三维建模、云图展示、智能气调管理、粮食安全卫士、仓内在线监测等多种实用功能，全面提升仓储管理水平。智能仓储综合运用互联网、传感器、自动控制、智能识别、数据分析等现代化技术，对粮食仓储管理过程进行全方位的监测管控，随时分析和掌控储存粮食的环境变化和粮食自身品质变化趋势，从而实现粮食仓储的信息化、智能化和精准化管理，全方位保障粮食储存安全。智能仓储可实时掌握粮食库存数量及分布、质量和粮情状态，远程实时查看分析。

3.2.1 粮温三维建模 通过三维建模呈现每个仓房粮温状况，实现浅圆仓、立筒仓、星仓三种仓型的三维模型。模型支持拖拽、放大、缩小、穿越等查看方式，同时具备分层、分区域展示、自定义划分、按温度范围、分体积展示等五种展示方式，实现了粮温与模型的动态交互展示。分层展示支持上中下层、内中外圈的组合展示，支持展示过程中的单点信息查看；分区域展示可设定表层、中层、内层或靠近仓壁的不同区域做出分类展示：自定义划分支持按层、按圈和具体电缆编号进行三维模型交互展示；按温度范围展示可快速锁定指定温度区域内粮温点分布；按体积展示则能将不同温度影响的粮食体积通过算法整理后进行展示。多种展示方式从不同维度突出了粮温关注点，为保管员提供决策辅助。

3.2.2 粮温云图展示 参照天气云图的展示方式，温度云图是用不同的颜色表示粮堆内各区域不同的粮温值，绘制而成的实时变化动态图把不同截面的粮温按一定颜色进行展示，直观明了地显示温度分布、展示粮堆温度，并预测粮温变化趋势。支持横切面、竖切面、环切面等不同方式的云图展示。

在通风、谷冷降温过程中，配合使用温度云图，可以精准掌握粮温随通风时间的变化趋势。通过云图变化分析粮堆降温趋势和目标温度，及时把握结束通风，实现精准通风，从而达到降本增效的目的。

3.2.3 智能气调管理 智能气调通过集并制氮气调系统数据，在气密性监测、气体浓度采集、制氮机控制、工艺流程设置、充氮记录等方面做了系统展示。可实现气体浓度的三维展示、充氮工艺的流程展示，具备气调数据的分析汇总等功能。

3.2.4 粮食安全卫士 粮食安全卫士具备一键扫描功能，自动筛查粮温、智能通风、虫情检测、熏蒸操作、气调管理等作业情况，进行相关分析后形成检测得分。发现异常后，通过微信公众号、手机APP等将异常信息发送给相关人员，从发现异常、展开处理直到异常消除，全程跟踪记录形成闭环。粮食安全卫士将原有仓储保管员繁重的管理工作进行精简提炼，通过管理平台一键扫描的方式对仓储管理的粮温、智能通风、虫情检测、熏蒸操作、气调管理等作业情况进行自动收集和分析，对所储存的仓房和粮食进行评测，指导保管员进行仓储作业和粮情处理。通过这种管理模式大大提高了工作效率和准确度。

3.2.5 数量在线检测 数量在线检测分为数量远程监测和实时视频监控。数量远程监测是利用非接触式光电测控技术，能够及时、准确测量仓房当前粮食的库存数量，误差在3‰以内。测量结果可供用户及时查看，并生成清仓查库对应报表，实现了各级管理部门对储备粮数量远程实时监控，确保粮食数量安全。实时视频监控是利用高清视频采集系统，在仓房封闭的黑暗环境下能够获取全彩色高清晰度画面，可做到人不进仓，360°无死角全面监控仓内实情实景，可以进行远、近景切换。

3.3 打造全方位多维度的智能安防模块

在原有视频监控的基础上，引入新技术，配置新设备。通过增加消防管道压力检测装置，实现库区消防水压的在线监控；通过“鹰眼”全景监测实时监控重点区域，设定策略自动判定异常行为并推送报警信息；通过引入双光谱热成像巡检技术，监控库区高温点预防火灾；通过为输送设备配置光纤测温设备，实现对重点设备的全流程监控；配置测速摄像机，加强库区超速管理；入仓门禁关联磷化氢、氮气等气体浓度检测数据，当浓度过高时门禁自锁，防止人员误入发生安全事故。通过上述措施，将粮库安防系统提升到了新的高度，全方面、多维度地保障库区人员、物资安全。

3.3.1 智慧消防 通过对消防控制中心数据的集并，在消防泵房、消防管道增设水压力检测传感器以及数据采集模块等措施，可实现远程、多端(信息平台、手机APP)实时监管库区内消防主机、消防泵状态、消防管路水压等状况，并具备消防报警推送功能。

3.3.2 光纤测温系统 输送设备摩擦积热起火或导致粉尘爆炸已成为粮食仓储企业重大安全隐患，为消除危险源，在输送设备上配置了分布式光纤温度监测系统，对皮带机滚筒、托辊、电机减速机、气垫式皮带机两端托辊进行温度实时在线监测，同时对配电柜等危险区域进行温度监控，及早发现隐患，确保生产安全。系统通过探测光纤实时返回皮带机关键部位温度，当温度超过阈值后，系统会自动推送报警信息给相关人员，提醒安全员进行检查确认，为安全生产增加一道有效防护。

3.3.3 热成像巡检系统 引入双光谱热成像摄像技术，对浅圆仓仓顶露天设备区域进行全天候全方位巡检。系统支持白光画面和热红外画面同时对比显示。巡检区域内一旦有位置超过预设温度，系统将自动锁定目标，自动调整镜头焦距，获得最佳视频图像，同时通过手机APP和短信自动向相关人员推送报警信息。

3.3.4 鹰眼全景监测 利用鹰眼全景对库区进行全范围监控，并可设定策略，划定重要区域，一旦有人员靠近重点区域或有异常行为举止，系统将自动调焦抓拍图像并推送记录给相关人员复核确认。

3.3.5 基于VR技术的立体视觉展览展示 东莞库智能化粮库系统平台以3D交互技术、虚拟现实(VR)技术、360°全息等为主体打造的全景平台，集成了丰富的数字创意内容和系统，通过一体化解决方案整合，完美兼容传统展览、展示设计的美学设计和提高建设效率，最大化地体现展览、展示粮库的形象和内涵。

4 技术拓展与讨论

4.1 根据东莞直属库智能化粮库建设统一规划和建设，充分利用现有资源，避免重复建设、先建后拆等造成的浪费，充分考虑系统后期拓展与提升，实现与上级平台的相关数据接口。同时为未来升级预留接口，不断适应粮食信息化建设新要求。

4.2 关系到智能化粮库建设方案的合理性及系统功能的深度和广度，前期要投入大量的人力、精力去细化深化用户需求，逐个模块、逐个系统、逐个功能点反复探讨，确定信息技术与粮食业务深度融合，实现互联互通共享。前期做好细化设计工作是智能化粮库项目建设的关键。

4.3 智能化粮库建设应紧扣自身业务实际需求，广纳各家之长，以需求为导向，因地制宜，不能贪大求全。确定以“智能化”仓储业务为主干，“可视化”远程监管为重点，“精准化”调控管理为手段，融合智能安防、智慧消防为一体的智能化粮库系统构架。

4.4 智能化粮库的应用还没有统一的规范和标准，在实际应用过程中普遍存在一些体制性障碍。例如：在仓储管理台账目前电子档案无法作为检查依据，仍然需要电子台账和手工台账平行建立，客观上增加了仓储人员工作强度，导致一线从业人员出现不愿意使用信息化系统或者有抵触情绪出现。各级相关管理部门应做好顶层设计，理顺体制障碍。

4.5 智能化粮库建设主要是把分散的子系统信息进行集成，原有系统由于版本陈旧、开发文档丢失或者供应商不存在等问题，无法实现信息采集，给工作推进造成障碍。另外，规模较大的粮库系统供应商较多，由于知识产权、行业标准不统一或者缺失等问题，往往造成系统开发集成商无法按照用户需求完整实现相关功能，对于此类问题行业主管部门急需出台相关规范和标准解决信息接口问题。

4.6 目前基层粮库普遍缺乏计算机应用人才，在前期委托软件开发商进行开发调试的同时必须保证持续3至5年的系统运维保修期，后续运维是智能化粮库系统成功运用的保障。同时，做好员工的技能培训，培养既懂计算机技术,又懂粮食专业知识的复合型人才。