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“合”智慧粮仓集成控制系统文稿

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“四合一"智慧粮仓集成控制系统在我库的设计研发与应用
许明珍　冯继明

嘉兴市粮食收储有限公司 314001

嘉兴市粮食收储有限公司下属七星粮食储备库自2010年10月开工，经过一年多时间扩、改建,形成仓容3。014万吨,其中新扩建5幢10个廒间仓容2.568万吨，总投资2050万元,2011年11月投入使用。“四合一”智慧粮仓集成控制系统(以下简称“四合一"系统）主要运用于七星新建的粮仓，是公司根据储粮四项技术要求并结合粮库自身实际,经过较长时间的构思、修改与完善,方案于2012年下半年报请市粮食局并顺利获批,项目于2012年底经过30天现场施工顺利通过初步验收.
所谓“四合一"系统主要为通过工业自动化集成技术建立一个智能化平台将粮食储藏必须的机械通风系统、环流熏蒸系统、空调控温系统及粮情测控系统进行一个高效的融合，通过室内控制终端依据粮食行业相关技术规范及工作实际需求对库区的所有设备进行最优化控制。该系统的应用将大大提高仓储日常管理工作的效率,进一步促进科学保粮工作的实践与研究,有效提升科学保粮的综合能力。现将该系统基本构架及功能做一介绍：
一、七星粮食储备库的基本情况
七星粮食储备库新扩建的5幢10个廒间粮仓，每廒间宽21M、长30M,内屋面采用预引力后张拉平面砼现浇，屋顶采用阁楼式结构，在闷顶层底部南北两侧及屋脊顶部设置80个防水气窗。每个廒间共有9个窗户，其中南北各4个，山墙1个带1.5轴流风机；2台3匹家用风管式空调；3机6道地上风道；1组固定式环流熏蒸设备。同时预埋了机房到环流熏蒸口的氮气气调管道。
二、“四合一"系统情况介绍
(一）、系统设计原则
“四合一”系统是针对七星粮食储备库的实际开发的一套工业自动化技术集成控制系统，它遵循工业系统的基本程序，根据粮库目前的状况，利用工业化控制的方法设计.分五大步骤包括：系统规划、系统设计、产品设计和产品开发、工程施工和运行维护管理.在项目研发过程中，我们联合利凌电子科技公司，依照中华人民共和国工业化自动控制行业标准关于自动化、智能化的有关规定,采用先进的工业级嵌入式操作系统及半导体技术，运用单片机、工业控制器、视频采集及相关的最新技术程序，在传统粮库四项技术基础上采用现代化的微型计算机技术、传感技术、CCD技术、工业传输技术、自动控制技术等各种先进技术集成以提高效率、降低损耗、节约成本，打造一座高标准的现代化粮库.按以下原则掌握：一是先进性与适用性；二是经济性与实用性；三是可靠性与安全性；四是追求最优化的系统设备配置；五是提高监管力度与综合管理水平。
（二）、系统设计构架
“四合一”系统的设计构架分为两个部分。第一部分系统软件构架,通过一套完整的软件构架将四项储粮技术及库区安防系统进行高效的融合，同时系统突出提高库区的一些日常工作的效率，如:库区集中开关窗工作、风机开启工作、空调开启工作等。第二部分为硬件构架,通过智能化主机加分机加终端设备的模式对库区的所有硬件设备进行控制，控制方式及原则必须符合《粮油储藏技术规范》、《环流熏蒸技术规程》、《机械通风技术规程》等粮食行业专业技术性标准.且同时具备现场手动功能、平台手动功能、定时功能、智能化功能。
1、系统软件构架

智能化平台共分7大模块:机械通风模块、空调控温模块、环流熏蒸模块、粮情测控模块、库区安防模块、数据查询模块、系统管理模块。7大模块做到了功能区分、界面类似、参数共享、操作方式统一等。
(1）、机械通风模块功能包括窗户控制、风机控制、报警控制、故障反馈；通风作业运行方式主要包括三种运行方式:手动通风、定时通风、智能通风.在任何通风模式下,系统都需具有雨水报警和湿度报警功能，在监测到雨水信号或湿度过大信号时,系统自动进入关闭程序；通风界面设置紧急停止按钮,即在任何通风状态下，紧急停用所有运行设备。
（2）、空调控温模块功能通过主机控制每个廒间的空调从而控制仓温，达到既能现场控制，又能远程控制。远程控制有三种模式：手动控制、定时控制、智能控制，远程服务器端可以实时监控运行状态和实时检测仓内外温湿度，以此为模块运行提供相关参数。
（3）、环流熏蒸模块：该系统可控制整个库区的所有熏蒸环流机，在投药完成后通过现场或控制主机对各仓房的环流熏蒸机运行时间、方式进行设置，环流熏蒸模式可分天、分时段按需运行环流设备.其中该系统预留：仓外测虫端口、气体检测端口，以为后期库区实现远程数字测毒及远程仓外测虫提供技术空间。
(4）、粮情测控模块：在库区建立完成后，库区粮情测控覆盖率为100%，该系统完全兼容库区原来设置的粮情测控系统，满足其功能与操作要求，可同时在计算机及控制主机上完成粮情测控的各项操作,同时具备数据打印储存等功能。
（5）、视频安防模块:该智能化系统主机可完全操控库区的所有摄像头，可24小时对库区所有区域进行全覆盖监测，并与安保室主机联通,数据共享，同时主机可实时监控码头、磅房等进出粮核心部位的运行状态及安全状况。主机进入安防系统无需密码设置就可以进行实时监控，且界面流畅。
（6）、数据查询模块:该智能化系统具备数据查询功能，七星粮食储备库每名保管员具备一个电子身份，使用自己的账户密码进行登录，在登陆后操作所有的设备,系统可自动记录操作人在什么时间操作了何种设备，及操作设备时的仓温仓湿、气温汽湿等基本数据，同时数据查询结果与打印机联机可以打印保存；报警查询：在设备的运行过程中凡是有故障的设备，系统会自动记录并闪黄灯报警，且设备编号及仓房编号会自动汇总到报警设备查询栏目,从而及时掌握设备运行信息.
(7）、系统管理：该模块主要对系统里的各项参数进行设置,包括了雨水感应灵敏度、风机延时开启时间、风机联动间隔时间、分机时间校对、系统关闭等功能.
2、系统硬件构架

系统硬件设备主要分三级：主机、分机及终端设备，其中主机为硬件设备的核心，操作人员通过室内的一个19寸触摸屏对各仓房分机、安防主机、粮情主机发出指令，系统各分机在收到指令后对信号进行处理，从而向各终端设备控制器发出工作指令，依据储粮技术原理或管理需求启动操控各项设备。
（1)、主机：嵌入式低功耗高速度、高性能工业级电脑.19英寸高亮度TFT液晶电阻式触摸屏， Windows XP操作系统。
（2）、分机：核心处理器采用高性能CPU系统,采用原装进口新型控制器，集成电路板，每台分机集中控制每个廒间16台终端设备,并预留4～6个控制接口，便于未来其他控制设备的拓展。具有防雷、防尘、防静电功能，外形美观.
(3）、终端设备：对于储粮仓房来讲,终端设备主要包括:窗户、轴流风机、离心风机、空调、环流熏蒸机，以上设备通过智能化改造控制线路全部接入系统分机，从而实现远程控制，其中窗户可以在操作界面实时显示开启角度；其他设备以指示灯颜色显示运行状态.库区安防终端设备为各摄像头,通过主机发出的指令对各摄像头进行旋转、缩放等功能操作。
三、系统应用效果分析及预测
通过对“四合一”系统的设计研发、安装施工，最终实现了七星粮食储备库四项仓储业务及库区安防系统的全面自动化、智能化、一体化作业。“四合一”系统的完成将改变粮食仓储作业的粗放型、经验型现状,使得各项技术作业向着精细化、科学化方向发展。经过对日常工作的统计分析我们获得以下数据：
（一） 劳动效率倍数提升：
在劳动效率提升测试中,我们以其中的机械通风系统手动通风模块进行开关窗开关风机作业为例:通过人工现场开关窗与室内平台开关窗进行了一组数据对比，获得以下数据:库区10个廒间共计90个窗户、10台轴流风机,通过一人去现场开启所有窗户、风机所用时间为20min，智能化操作采用手工模式开启库区所有窗户、风机所用时间为0.5min,且可以对窗户的开启角度进行实时控制，开窗效率提升倍数为40倍；关窗作业现场关闭所有窗户时间为17min，室内平台关闭所有窗户所用时间为5秒，劳动效率提升倍数为204倍。依据以上数据可得以下结论:该系统的劳动效率提升倍数随着库区及仓房的个数增加愈加凸显,即此系统若应用于大型粮库其劳动效率提升效果将更加明显.且原来个别员工因为开关一次库区窗户、风机所用时间较长，路程较远,因懒惰心理往往放弃了某些较好的通风时机，该项系统的应用可以最大程度的降低通风作业劳动强度,简便的操作使得保管员更愿意把握通风时机进行开关窗、开关风机作业,从而提高降温效率，做好控温工作.
(二）经济效益不断彰显：
劳动效率数据的提升仅仅是表层现象，更深层次的是我们将日常工作的脑力加体力结合的工作模式完全转化为了室内纯脑力劳动工作模式,整个库区只需一名拥有较强专业素质的粮情分析技术员对库区的所有在储粮食通过计算机进行数据采集、分析从而发出更加科学细致优化的储粮技术指令，其他保管员可以一人多仓对现场情况进行检查，从而高效的完成库区仓储工作。此系统的应用将进一步推动整个粮库管理模式及用工模式的转变,提高工作效率，目前七星粮库总仓容3万吨，库区常驻人员4名，人均仓容7500吨，在储粮食22000吨，人均储粮5500吨，整个库区人员劳动效率获得明显提高。
除管理的经济效益提高意外，储粮经济效益将会因为智能通风、智能控温的应用,在获得同等降温效果、控温效果、杀虫效果的条件下，能耗大大降低，储粮经济效益不断凸显.
（三） 安全生产系数获得提高
1、储粮安全 该系统的应用将稳步提高粮食安全储藏水平，如：原来的通风作业中，由于值班人员的疏忽，在下雨或湿度增大时没有及时关闭风机从而导致通风效果降低，甚至引发储粮安全事故，智能通风的应用,使得机械通风作业过程中当湿度过大或下雨时系统自动接收到信号，关闭通风程序,关闭门窗，从而确保了粮食的安全。此功能可以较大程度的减少因为人为疏忽等原因引起的储粮安全事故。且系统提供的实时粮温、仓温查询可以随时让保管员掌握粮仓内粮食的基本情况.
2、人员安全 智能化系统的应用可以有效避免在夜间光线不足的情况下工作人员操作带电设备引发的安全隐患,且因为雨水自动采集功能的应用，可以同时避免在下雨天气等紧急情况下，工作人员冒雨关闭库区带电设施而引起的安全事故。库区安防系统的接入使得管理人员可以实时监控库区的安全状况，特别是进出库作业时码头、仓房门口等重点部位，发现违规作业可以马上得到制止。
3、设备安全 该系统可以通过室内终端控制平台界面实时显示库区所有带电设备的运行状态（路灯除外），在设备运行过程中，系统信号反馈装置会实时向主机反馈设备运行状态,系统主机若收到故障信号会马上报警，并记录故障设备编号,且可以对所有故障设备进行汇总备份，以便后期维修及统计.
（四）、保管员责任心增强
从管理上来讲，智能化系统的应用将更大程度的提高责任保管员的责任心，该智能化系统提供多用户多帐号登陆,每个保管员一个账号通过自身账号密码登录系统后，系统会实时记录登陆者操作设备的时间、仓号、设备号及操作时的气温、汽湿、仓温、仓湿，最高管理员可实时调阅记录信息，从而对某些违规操作的现象进行责任追溯,最大限度的明确责任,增强责任心，确保储粮安全。
（五)节能减耗成效凸显
通过对该系统的科学使用，用系统产生的大量丰富的数据去分析仓储中出现的问题，提出更加科学的仓储作业方案，用数据促使各项技术作业的控制及操作由原来的经验型向数据型转变；通风作业的控制可以精确到秒，通风降温的效率大大提高，能耗大大降低；环流熏蒸作业的控制更加科学,PH3浓度分布更加均匀，环流效率大大提高，仓内虫害发生及熏蒸效果可以实时掌握；空调控温作业因为智能化分析的应用能耗将进一步降低，控温效益逐步凸显；四项技术的一体化大大的降低了员工工作强度,通过室内终端系统的操作即可全面掌握责任仓内粮食及仓储作业情况，节省了人力，提高了效益，解放了生产力。
当前仓储科技的发展日新月异，科学保粮工作任重道远，七星粮食储备库智能化建设初步完成后，如何利用好此系统，提高系统使用效率，成为一个全新的课题;且粮库智能化信息化建设的步伐不会止步，在接下来的氮气气调储粮等一系列科学保粮项目的设计中，我们依然会坚持智能化信息化建设的思路，最终提升整个粮库的科技水平，实现粮食储备的“节能、保质、减损、绿色”。

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二O一三年三月