物聯(lián)網(wǎng)在糧食倉儲管理中的應用
引言
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IOT)通俗地講,就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”,是將各種信息傳感設備通過互聯(lián)網(wǎng)把物品與物品結合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡。其中包含兩層意思,第一,物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展,其核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng);第二,其用戶端不僅僅是個人,還包括物品。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)在牒食倉儲的應用也得到了長足發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)在糧食倉儲領域的應用已經(jīng)有了雛形,許多子系統(tǒng)終端應用已于多年前就開始了,其中包括糧情監(jiān)測、機械通風、環(huán)流熏蒸和代農(nóng)儲糧等。
1 糧食倉儲管理系統(tǒng)
對應具體一個糧食管理部門,其屬下可能有多個糧庫、面粉廠、銷售網(wǎng)點等,通過定制出該管理部門所屬企業(yè)的應用軟件,管理部門使用簡單操作即可通過物聯(lián)網(wǎng)進行糧食監(jiān)測、流通及數(shù)據(jù)共享。
糧倉監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對糧食溫度、濕度和氣體濃度等參數(shù)的釆集、存儲和向監(jiān)控中心傳送數(shù)據(jù)以及執(zhí)行監(jiān)控中心的指令等功能。傳統(tǒng)的糧倉監(jiān)控系統(tǒng)中糧倉與監(jiān)控中心大多采用RS485等有線連接的數(shù)據(jù)通信方式,連線繁多、遠程通信困難;當一個節(jié)點出現(xiàn)問題時還可能影響整個系統(tǒng),不利于糧倉的監(jiān)控與管理。
現(xiàn)在,可通過無線網(wǎng)卡傳輸信息把糧食管理部門所屬企業(yè)全部管理起來,各企業(yè)內(nèi)部通過無線數(shù)傳模塊把其所有通過各種傳感器得到的數(shù)據(jù)采集回來,及時上報糧管部門就可隨時監(jiān)控。
無線糧倉糧情測控系統(tǒng)具有以下特點:可以使糧食管理部門隨時了解各個糧倉的糧食儲存情況,使糧食的測溫等工作不受時間、天氣的限制I減少工作人員的入倉檢查次數(shù),避免無謂的工作量,尤其是在熏蒸等過后的很長-段時間內(nèi),杜絕了工作人員現(xiàn)場中毒的幾率,解放了生產(chǎn)力,減輕工作人員的勞動強度,也降低了人工費用;布線短、接點少、不易受干擾,線路也比較穩(wěn)定,熏蒸損壞也很輕微,特別是糧食進出倉時測溫網(wǎng)絡不易破壞,大大降低了平時的維護費用;無線糧倉糧情測控系統(tǒng)的應用改善了儲糧條件,對降低糧食儲藏損失,保障糧食安全,增加農(nóng)民收入,促進社會主義新農(nóng)村的建設起到了重要的作用;為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑。
2 系統(tǒng)實現(xiàn)
2,1 系統(tǒng)結構
本項目研制的糧食管理無線監(jiān)控系統(tǒng)由糧庫糧情檢測點、面粉廠代農(nóng)儲糧系統(tǒng)、無線通信終端和監(jiān)控中心等組成,其系統(tǒng)結構示意圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結構圖
如圖1所示,糧庫,面粉廠和企業(yè)間通過無線數(shù)傳聯(lián)系在一起,同時,給糧倉貼上電子標簽,便于糧情監(jiān)測控制。
圖1中的“代農(nóng)儲糧”是糧食企業(yè)把糧食這一特殊商品與現(xiàn)代銀行的經(jīng)營管理方式結合起來,專門從事糧食存貸業(yè)務的糧食流通形式。早期,農(nóng)戶家中多自行儲糧,但自己儲糧抵抗夭災蟲害能力很弱,易受潮而霉爛、生蟲變質(zhì),損耗率在8%左右,同時,一家一戶也存在賣糧難的冋題。如果農(nóng)戶將糧食存入“糧食銀行”,利用糧食部門的倉儲設施和儲糧技術,將最大限度減少農(nóng)戶在家中儲糧損耗,幫助農(nóng)戶解決自家存糧過程中一些不必要的損失。存糧時,把糧食存在糧庫,糧庫也會承諾一個不低于國家主產(chǎn)區(qū)糧食保護收購價的價格,農(nóng)戶不用擔心糧食變質(zhì),也不怕糧價下滑,取糧時,既可以在糧庫取原糧,也可以在面粉廠取面粉或者其他糧食制品等,既放心又方便。
對于圖1中糧庫收購的原糧,需要嚴格管理,隨時根據(jù)倉房信息和倉內(nèi)布點信息測溫、測濕、測蟲,用機械通風、環(huán)流熏蒸實時控制糧食環(huán)境。對倉房溫度應分層、分列顯示。并以表格、曲線的形式打印輸出,每天的糧情數(shù)據(jù)自動存檔,以備歷史査詢。
Web糧情查詢分析服務主要是為糧食管理部門提供遠程的糧情立體數(shù)據(jù)察看,糧情報表打印,糧情溫度曲線察看等安全快速高效的廣域網(wǎng)Web遠程服務;
2.2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成和設計
糧食在存儲期間,由于環(huán)境、氣候和通風條件等因素的變化,糧倉內(nèi)的溫度或濕度會發(fā)生異常,這極易造成糧食的腐爛或發(fā)生蟲害。同時糧倉中糧食儲存質(zhì)量還受到糧倉中氣體、微生物以及蟲害等因素的影響。針對糧食存儲的特殊性,糧倉監(jiān)控系統(tǒng)一般以糧倉和糧食的溫度與濕度為主要檢測參數(shù),糧倉內(nèi)氣體成分含量為輔助參數(shù)。
糧情測控實現(xiàn)糧食儲藏過程中對影響糧情變化的因素實時檢測、對實時檢測數(shù)據(jù)進行分析與判斷、對安全儲糧提出處理建議并予以控制的系統(tǒng)。統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式,統(tǒng)一的界面,統(tǒng)一的傳輸協(xié)議,可以實現(xiàn)信息共享,給管理工作帶來很大的方便。
該系統(tǒng)采用Windows操作系統(tǒng),支持局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)功能,能夠極大地方便糧食管理部門各級領導的查詢和統(tǒng)計工作。
在糧庫局域網(wǎng)中,該系統(tǒng)主要由測控主機和數(shù)據(jù)查詢客戶端組成。測控主機負責檢測和控制糧情測控設備,一般由一臺計算機負責。數(shù)據(jù)査詢客戶端可部署于糧庫局域網(wǎng)的多臺計算機上,由相關領導和工作人員進行糧情數(shù)據(jù)的查看、統(tǒng)計及報表繪制等。
監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能如下;
對應具體一個糧庫,定制出該糧庫的檢測軟件,用戶使用簡單操作即可進行糧庫布局設計等功能;
用戶身份驗證,不同用戶具有不同的操作權限;
測溫、測濕、測蟲的糧情實時檢測;
通風、熏蒸的糧情實時控制;
以模擬三維立體方式顯示糧情,對倉房溫度分層、分列顯示;
以表格、曲線的形式打印輸出,每天的糧情數(shù)據(jù)自動存檔,以備歷史查詢;
Web糧情查詢分析服務,為糧食管理部門提供遠程的糧情數(shù)據(jù)察看,糧情報表打印,糧情溫度曲線察看等安全快速高效的互聯(lián)網(wǎng)遠程服務;
為糧庫工作人員提供儲糧害蟲防治信息資源庫,以備査詢和學習;
溫濕度報警,測控系統(tǒng)故障報警。
2.3 機械通風控制
機械通風控制系統(tǒng)主要由通風道、儲糧機械通風自動開關門和自動開關窗、固定于通風口內(nèi)的軸流風機、計算機糧情檢測系統(tǒng)、儲糧智能化機械通風控制軟件等組成??刂栖浖饕ㄖ悄芙禍赝L、智能自然通風、智能倉頂排熱通風、智能降水通風、智能調(diào)質(zhì)通風、通風狀態(tài)監(jiān)測、通風數(shù)據(jù)分析等功能模塊。
機械通風控制系統(tǒng)主要用于糧庫機械通風管理,系統(tǒng)可快速檢測糧堆內(nèi)外溫度、濕度等通風參數(shù)的變化,準確判斷通風條件,捕捉最佳時機進行通風,避免低效通風,無效通風、過度通風和有害通風現(xiàn)象的發(fā)生。
使用該系統(tǒng)不僅能降低糧庫保管人員勞動強度,改善糧庫工作環(huán)境;還能大大提高通風效率,降低能耗,最大限度利用自然冷空氣資源降低糧溫,為低溫儲糧提供強有力手段;同時能有效防止糧堆結露和過度通風造成的儲糧失水虧耗,對安全儲糧具有重要作用。
2.4 環(huán)流熏蒸
環(huán)流熏蒸技術與常規(guī)熏蒸方式相比非常方便,環(huán)流熏蒸系統(tǒng)是根據(jù)糧食倉儲理論,空氣動力環(huán)流理論,化學防治理論設計的一種系統(tǒng)功能強、安全性能好、殺蟲效果理想、自動化程度高的高新技術倉儲環(huán)保產(chǎn)品。其優(yōu)點是:
① 殺蟲效果好。磷化鋁氣體分布迅速均勻,殺蟲較為徹底。采用環(huán)流熏蒸技術,能在較短時間內(nèi)使糧堆內(nèi)部磷化鋁氣體分布均勻,有效解決了常規(guī)熏蒸磷化鋁氣體滲透特性差,難以解決的高大平房倉害蟲防治問題。
② 操作簡便。采用環(huán)流熏蒸技術有1—2人即可完成整個熏蒸過程(從保險安全角度出發(fā),以兩人為宜),可以節(jié)省大量的人力,尤其可以大大減輕施藥人員的勞動強度。
③ 安全性好。一是由于磷化鋁用量較低,有毒氣體對糧食等的殘留和污染小,同時密閉過程中的氣體外漏和開倉放氣后對環(huán)境的污染也較??;二是倉外熏蒸發(fā)生器有溫度自動控制等裝置,可使之始終在安全狀態(tài)下工作防止氣體燃爆等現(xiàn)象發(fā)生;三是由于操作人員只在向發(fā)生器投藥時才短時間接觸藥劑,并且是在倉外開放的環(huán)境條件下投藥,人接觸的毒氣量會相當少。
④ 節(jié)省費用。實際應用情況表明,通過無線方式,一是減少單位糧堆體積的用藥量,降低熏蒸殺蟲費用。環(huán)流熏蒸單位用藥量比常規(guī)熏蒸方式單位用藥量可節(jié)約60%左右,且熏蒸有效濃度能達到害蟲致死的濃度要求;二是只需有1?2人即可完成整個熏蒸操作,可以節(jié)省人工費用70%左右;三是由于用藥量低,減輕了測溫系統(tǒng)等設備的被腐蝕情況,延長其使用壽命,節(jié)省了基本設施開支等。
3 結語
該系統(tǒng)在Windows下開發(fā)完成。系統(tǒng)具有界面直觀、檢測速度快、檢測精度高、檢測結果自動保存等特點。該系統(tǒng)有表格和圖形兩種檢測方式,有溫度變化曲線繪制功能,已經(jīng)在省市級十多家糧庫及面粉廠使用,獲得用戶好評,其中代農(nóng)儲糧子系統(tǒng)獲得了陜西省科技進步獎和河南省科技進步獎,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展,必定使糧食倉儲管理跨上新的臺階。