CN112558656A - 一种智能粮仓综合控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能粮仓综合控制系统，该系统包括：前端驱动与采集模块、数据处理模块和信息服务模块，数据处理模块分别和前端驱动与采集模块以及信息服务模块通信连接。前端驱动与采集模块用于采集储粮信息、储粮设备的信息并将其传输至数据处理模块；数据处理模块用于控制储粮设备、存储储粮信息和储粮设备的信息、初步处理储粮信息，并上传至信息服务模块，以及将信息服务模块的指令下达至前端驱动与采集模块；信息服务模块用于根据所获取的储粮作业计划，基于云平台技术、物联网技术以及大数据分析技术，对储粮设备信息和处理后的储粮信息进行综合分析并生成储粮策略。通过该控制系统，能够大大提高储粮效率和储粮质量。

Description

一种智能粮仓综合控制系统

技术领域

本申请涉及粮仓控制技术领域，特别是涉及一种智能粮仓综合控制系统。

背景技术

在粮仓控制技术领域，随着每年粮食产量增长和剩余粮食存储量的大幅提高，如何对粮仓内的粮食进行合理的储藏保管和控制，是个重要问题。

目前粮仓内的粮食储藏保管系统主要包括：温湿度传感器、气体浓度检测设备、熏蒸设备、各类风机设备以及库房门禁设备。当温湿度传感器检测到湿度过大时，通过人工启动风机设备，当气体浓度检测，设备检测到氧气、二氧化碳和磷化氢气体浓度超标时，通过人工启动熏蒸设备。

然而，目前粮仓内的粮食储藏保管系统中，由于各个粮库仓储设备之间相互独立，不同设备之间的数据无法共享。导致信息相对形成独立的信息孤岛，无法为其他产品提供数据，缺乏统一的联调机制，进而导致储粮效率低，而且不利于及时对储粮条件进行控制，使得粮食的储藏质量较低。

发明内容

本申请提供了一种智能粮仓综合控制系统，以解决现有技术中的粮食存储保管系统使得储粮效率低、粮食的储藏质量较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种智能粮仓综合控制系统，所述控制系统包括：前端驱动与采集模块、数据处理模块和信息服务模块，所述前端驱动与采集模块和数据处理模块通信连接，所述数据处理模块和信息服务模块通信连接；

所述前端驱动与采集模块，用于采集储粮信息、储粮设备的信息并将所述储粮信息和储粮设备的信息传输至数据处理模块，所述储粮设备包括：通风机械设备、空调降温设备、熏蒸设备、监控设备、预警设备以及门禁设备；

所述数据处理模块，用于控制储粮设备、存储储粮信息和储粮设备的信息、初步处理储粮信息，将储粮设备信息和处理后的储粮信息上传至所述信息服务模块，以及将所述信息服务模块的指令下达至前端驱动与采集模块；

所述信息服务模块，用于根据所获取的储粮作业计划，基于云平台技术、物联网技术以及大数据分析技术，对储粮设备信息和处理后的储粮信息进行综合分析并生成储粮策略，并将所述储粮策略经由数据处理模块传输至前端驱动与采集模块。

可选地，所述前端驱动与采集模块包括：电机、网络通信设备、执行反馈设备以及多个传感器，所述电机与储粮设备电连接，所述网络通信设备的输入端分别与多个所述传感器连接，所述网络通信设备的输出端与数据处理模块通信连接，所述执行反馈设备与储粮设备连接。

可选地，所述传感器包括温湿水一体化传感器、气体传感器以及虫害传感器。

可选地，所述数据处理模块包括：数据处理单元、可编程控制器、存储单元、低压控制回路、人机界面、第一通信单元和第二通信单元，所述数据处理单元的输入端与第一通信单元连接，所述数据处理单元的输出端与可编程控制器的输入端连接，所述可编程控制器的输出端通过低压控制回路与第一通信单元连接，所述可编程控制器还分别与第二通信单元以及人机界面连接，所述存储单元分别与数据处理单元以及可编程控制器连接，所述低压控制回路用于接收可编程控制器的控制信号以及经由第一通信单元接收储粮设备的反馈信号，所述人机界面用于查看储粮设备的运行状态，所述存储模块用于存储可编程控制器接收到的信息以及数据处理单元处理后的数据，所述数据处理单元用于对储粮信息进行格式转换、数据封装以及数据接口函数建立，所述第一通信单元用于连接前端驱动与采集模块，所述第二通信单元用于连接信息服务模块。

可选地，所述第一通信单元包括：以太网、DP(Data Positive，用于现场层的高速数据传送点对点的通信)总线或者RS485总线。

可选地，所述第二通信单元包括：OPC(OLE for Process Control，用于过程控制的OLE，OLC即Object Linking and Embedding，对象连接与嵌入，简称OLE技术)标准接口。

可选地，所述信息服务模块包括：分析单元和策略单元；

所述分析单元，用于对所述处理后的储粮信息采用数字仿真技术进行分析，建立粮堆热湿平衡水分模型

以及，对所述储粮设备信息进行分析，建立日、月、季度能耗报表；

所述策略单元，用于根据分析单元的分析结果，生成相应的执行逻辑，并将所述执行逻辑经由数据处理模块传输至前端驱动与采集模块，所述执行逻辑包括：粮堆温度、湿度、水分与粮仓通风机械设备之间的关系，粮堆温度、湿度、水分与粮堆降温机械设备之间的关系，害虫数量、气体浓度与粮仓熏蒸设备之间的关系，通风机械设备、空调降温设备、熏蒸设备作业计划与能耗之间的关系，粮仓内监控设备与粮食数量、远程照明之间的关系，粮仓内预警设备与粮食数量、远程照明之间的关系，门禁设备与监控设备的关系，以及门禁设备与预警设备之间的关系。

可选地，所述信息服务模块中还包括PC客户端，所述PC客户端用于实时查看粮仓内储粮设备信息、储粮信息、查询历史记录以及数据打印。

可选地，所述PC客户端包括：手机、计算机或者平板电脑。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供一种智能粮仓综合控制系统，该控制系统主要包括：前端驱动与采集模块、数据处理模块和信息服务模块，前端驱动与采集模块和数据处理模块通信连接，数据处理模块和信息服务模块通信连接。通过前端驱动与采集模块，能够及时采集储粮信息、储粮设备的信息，并将所采集到的信息传输至数据处理模块，数据处理模块存储所获取到的信息，并将这些信息上传至信息服务模块，数据处理模块还对储粮设备进行控制，对储粮信息进行初步处理。信息服务模块获取到数据处理模块的信息之后，根据储粮作业计划，基于云平台技术、物联网技术以及大数据分析技术，对储粮设备信息和处理后的储粮信息进行综合分析并生成储粮策略，并将所述储粮策略经由数据处理模块传输至前端驱动与采集模块。本实施例通过数据处理模块将前端驱动与采集模块和信息服务模块连接起来，使得粮库仓储设备之间实现数据共享，前端驱动与采集模块的数据及时传输至信息服务模块，信息服务模块的指令可以及时指导前端驱动与采集模块的动作，集成化程度和信息化程度高，有利于提高储粮效率和粮食存储质量。且通过设置信息服务模块，能够根据储粮作业计划利用云平台和大数据分析技术，生成科学的储粮策略，针对性强，有利于进一步提高储粮效率和粮食的储藏质量。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种智能粮仓综合控制系统的结构示意图；

图2为本申请实施例中数据处理模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。

参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种智能粮仓综合控制系统的结构示意图。由图1可知，本实施例中智能粮仓综合控制系统主要包括三部分：前端驱动与采集模块、数据处理模块和信息服务模块。且前端驱动与采集模块和数据处理模块通信连接，数据处理模块和信息服务模块通信连接。前端驱动与采集模块、数据处理模块为粮仓的近端控制设备，信息服务模块为粮仓的智能远程监控平台。

前端驱动与采集模块用于采集储粮信息、储粮设备的信息并将储粮信息和储粮设备的信息传输至数据处理模块。其中，储粮设备包括：通风机械设备、空调降温设备、熏蒸设备、监控设备、预警设备以及门禁设备等。前端驱动与采集模块主要包括：电机、网络通信设备、执行反馈设备以及多个传感器，电机与储粮设备电连接，网络通信设备的输入端分别与多个传感器连接，网络通信设备的输出端与数据处理模块通信连接，执行反馈设备与储粮设备连接。通过电机和执行反馈设备对通风机械设备、空调降温设备进行控制；通过网络通信设备，能够将采集到的储粮信息和储粮设备的信息及时上传至数据处理模块。

本实施例中的传感器包括温湿水一体化传感器、气体传感器、虫害传感器。温湿水一体化传感器预先埋设于粮堆内部，用于采集粮堆的温度和湿度，基于热湿平衡理论和吸湿/解吸湿原理获取到粮堆水分，可以对非测点区域温度和水分等数据进行预测并生成直观的图像，准确绘制等值点曲线，从而能够获取到粮堆的温度、湿度和水分。温湿水一体化传感器的设置，不仅可以获取到粮堆的温度、湿度，还可以获取到水分，能够多角度采集粮堆信息和储粮环境信息，使得储粮信息更加多样化，有利于提高储粮的质量。气体传感器能够及时采集氧气、二氧化碳以及磷化氢的浓度，从而对储粮环境进行实时监控。虫害传感器能够及时采集到粮仓内的害虫数量，为后续的熏蒸策略提供决策依据。

本实施例中的网络通信设备主要包括：数字量I/O端口、TCOP/IP端口以及串口485，其中，储粮设备中的通风机械设备通过数字量I/O端口与数据处理模块连接，温湿水一体化传感器通过TCOP/IP端口与数据处理模块连接，虫害传感器以及气体传感器分别通过串口485与数据处理模块连接。

继续参见图1可知，本实施例的控制系统中还包括数据处理模块，数据处理模块用于控制储粮设备、存储储粮信息和储粮设备的信息、初步处理储粮信息，将储粮设备信息和处理后的储粮信息上传至信息服务模块，以及将信息服务模块的指令下达至前端驱动与采集模块。

本实施例中数据处理模块的结构示意图可以参见图2，由图2可知，数据处理模块主要包括：数据处理单元、可编程控制器、存储单元、低压控制回路、人机界面、第一通信单元和第二通信单元七部分，可编程控制器即PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)。其中，数据处理单元的输入端与第一通信单元连接，数据处理单元的输出端与可编程控制器的输入端连接，可编程控制器的输出端通过低压控制回路与第一通信单元连接，可编程控制器还分别与第二通信单元以及人机界面连接，存储单元分别与数据处理单元以及可编程控制器连接，低压控制回路用于接收可编程控制器的控制信号以及经由第一通信单元接收储粮设备的反馈信号，人机界面用于查看储粮设备的运行状态，存储模块用于存储可编程控制器接收到的信息以及数据处理单元处理后的数据，数据处理单元用于对储粮信息进行格式转换、数据封装以及数据接口函数建立，第一通信单元用于连接前端驱动与采集模块，第二通信单元用于连接信息服务模块。

具体地，通过第一通信单元获取到前端驱动与采集模块中的数据之后，例如：采集到电机等驱动设备的信号，首先经过数据处理单元进行处理，然后将处理后的数据传输至可编程控制器，可编程控制器根据处理后的数据发出控制命令给低压控制回路，低压控制回路经由第一通信单元传输至前端驱动与采集模块，前端驱动模块的反馈信号也经由第一通信单元和低压控制回路反馈至PLC。

本实施例中数据处理单元主要用于初步处理储粮信息，具体地，主要对储粮信息进行格式转换、数据封装以及数据接口函数建立。其中，本实施例中对储粮信息进行格式转换主要指的是，采用PROFINET通信协议对前端驱动与采集模块和数据处理模块之间所交换的数据、指令的格式和标准进行规范，将前端驱动与采集模块的数据打包成统一格式，例如：将前端驱动与采集模块传输来的储粮信息转换为OPC通信格式，以便于上传至信息服务模块。

进一步地，第一通信单元包括：以太网、DP总线或者RS485总线。第二通信单元可以采用OPC标准接口。

本实施例中数据处理模块的设置，能够将前端驱动与采集模块和信息服务模块连接起来，实现数据的上传和命令的下达，从而实现数据共享，有利于提高储粮效率和储粮质量。

信息服务模块用于根据所获取的储粮作业计划，基于云平台技术、物联网技术以及大数据分析技术，对储粮设备信息和处理后的储粮信息进行综合分析并生成储粮策略，并将储粮策略经由数据处理模块传输至前端驱动与采集模块。信息服务模块为智能远程监控平台，能够根据数据处理模块上传的不同数据建立相应的储粮模型，选择最佳的储粮处理措施，即储粮策略。并将最佳的储粮策略经由数据处理模块推送至前端驱动与采集模块。

本实施例中的信息服务模块为一服务器，该服务器中主要包括分析单元和策略单元两部分。其中，分析单元，用于对处理后的储粮信息采用数字仿真技术进行分析，建立粮堆热湿平衡水分模型

以及，对储粮设备信息进行分析，建立日、月、季度能耗报表。具体地，前端驱动与采集模块可对储粮设备如：轴流风机、离心风机、谷冷机、混流风机等多种设备运行期间产生的能耗进行统计、监控电源跳变预警，从而实现对储粮设备的能耗动态监控，当电源跳变范围超过5％-10％能够自动报警并切断电源，防止设备因为缺相、短路、电压不平衡等原因损坏，同时可以形成日、月、季度报表数据。工作人员通过信息服务模块获取到这些信息之后，可根据报表分析在粮食储藏期间，每种设备产生的能耗报表，从而可以计算储粮费用。

策略单元，用于根据分析单元的分析结果，生成相应的执行逻辑，并将执行逻辑经由数据处理模块传输至前端驱动与采集模块。其中，执行逻辑包括：粮堆温度、湿度、水分与粮仓通风机械设备之间的关系，粮堆温度、湿度、水分与粮堆降温机械设备之间的关系，害虫数量、气体浓度与粮仓熏蒸设备之间的关系，通风机械设备、空调降温设备、熏蒸设备作业计划与能耗之间的关系，粮仓内监控设备与粮食数量、远程照明之间的关系，粮仓内预警设备与粮食数量、远程照明之间的关系，门禁设备与监控设备的关系，以及门禁设备与预警设备之间的关系。

具体地，通过信息服务模块控制仓内数量检测与仓内视频装置、仓门异动传感器，利用非接触式测量、三维激光扫描技术对粮面进行扫描，根据仓房长、宽、高数据建立数学模型计算出当前粮食数量，并通过仓门异动传感器对通风窗、仓门异常状态实时报警，可以有效地保证粮食安全，并且可以实现粮食熏蒸周期内保管人员不进仓360度全景视频监控。

此外，通过数据处理模块采集粮堆害虫数量、氧气浓度、二氧化碳浓度、磷化氢浓度等参数后，可以根据害虫不同时期对磷化氢浓度敏感度不同，制定熏蒸计划。例如：浓度和时间与杀虫效果的关系为：Cⁿ.t＝k，其中，C代表有磷化氢有效浓度，n代表毒力指数，K代表常数，即不同的浓度与时间结合只要达到一定的K值就可以杀死某种害虫。通过数据处理模块采集到的氧气和二氧化碳浓度，结合分析单元的分析结果，通过策略单元能够获取粮堆气体成分的对磷化氢熏蒸的影响。例如：策略单元对氧气影响的策略为：氧气浓度一般控制在11％-8％范围比较合适。根据以上三种气体浓度分析，通过策略单元能够制定磷化氢熏蒸计划，并且在熏蒸结束后可根据传感器采集的气体浓度数据，判断仓内残留熏蒸气体磷化氢、氧气浓度含量，保证入仓人员的安全。

进一步地，本实施例中的信息服务模块中还包括有PC客户端，PC客户端与服务器通信连接，PC客户端用于实时查看粮仓内储粮设备信息、储粮信息、查询历史记录以及数据打印。

本实施例中PC客户端包括：手机、计算机或者平板电脑。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：前端驱动与采集模块、数据处理模块和信息服务模块，所述前端驱动与采集模块和数据处理模块通信连接，所述数据处理模块和信息服务模块通信连接；

所述前端驱动与采集模块，用于采集储粮信息、储粮设备的信息并将所述储粮信息和储粮设备的信息传输至数据处理模块，所述储粮设备包括：通风机械设备、空调降温设备、熏蒸设备、监控设备、预警设备以及门禁设备；

所述数据处理模块，用于控制储粮设备、存储储粮信息和储粮设备的信息、初步处理储粮信息，将储粮设备信息和处理后的储粮信息上传至所述信息服务模块，以及将所述信息服务模块的指令下达至前端驱动与采集模块；

所述信息服务模块，用于根据所获取的储粮作业计划，基于云平台技术、物联网技术以及大数据分析技术，对储粮设备信息和处理后的储粮信息进行综合分析并生成储粮策略，并将所述储粮策略经由数据处理模块传输至前端驱动与采集模块。

2.根据权利要求1所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述前端驱动与采集模块包括：电机、网络通信设备、执行反馈设备以及多个传感器，所述电机与储粮设备电连接，所述网络通信设备的输入端分别与多个所述传感器连接，所述网络通信设备的输出端与数据处理模块通信连接，所述执行反馈设备与储粮设备连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述传感器包括温湿水一体化传感器、气体传感器以及虫害传感器。

4.根据权利要求1所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：数据处理单元、可编程控制器、存储单元、低压控制回路、人机界面、第一通信单元和第二通信单元，所述数据处理单元的输入端与第一通信单元连接，所述数据处理单元的输出端与可编程控制器的输入端连接，所述可编程控制器的输出端通过低压控制回路与第一通信单元连接，所述可编程控制器还分别与第二通信单元以及人机界面连接，所述存储单元分别与数据处理单元以及可编程控制器连接，所述低压控制回路用于接收可编程控制器的控制信号以及经由第一通信单元接收储粮设备的反馈信号，所述人机界面用于查看储粮设备的运行状态，所述存储模块用于存储可编程控制器接收到的信息以及数据处理单元处理后的数据，所述数据处理单元用于对储粮信息进行格式转换、数据封装以及数据接口函数建立，所述第一通信单元用于连接前端驱动与采集模块，所述第二通信单元用于连接信息服务模块。

5.根据权利要求4所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述第一通信单元包括：以太网、DP总线或者RS485总线。

6.根据权利要求4所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述第二通信单元包括：OPC标准接口。

7.根据权利要求1所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述信息服务模块包括：分析单元和策略单元；

所述分析单元，用于对所述处理后的储粮信息采用数字仿真技术进行分析，建立粮堆热湿平衡水分模型

以及，对所述储粮设备信息进行分析，建立日、月、季度能耗报表；

所述策略单元，用于根据分析单元的分析结果，生成相应的执行逻辑，并将所述执行逻辑经由数据处理模块传输至前端驱动与采集模块，所述执行逻辑包括：粮堆温度、湿度、水分与粮仓通风机械设备之间的关系，粮堆温度、湿度、水分与粮堆降温机械设备之间的关系，害虫数量、气体浓度与粮仓熏蒸设备之间的关系，通风机械设备、空调降温设备、熏蒸设备作业计划与能耗之间的关系，粮仓内监控设备与粮食数量、远程照明之间的关系，粮仓内预警设备与粮食数量、远程照明之间的关系，门禁设备与监控设备的关系，以及门禁设备与预警设备之间的关系。

8.根据权利要求7所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述信息服务模块中还包括PC客户端，所述PC客户端用于实时查看粮仓内储粮设备信息、储粮信息、查询历史记录以及数据打印。

9.根据权利要求8所述的一种智能粮仓综合控制系统，其特征在于，所述PC客户端包括：手机、计算机或者平板电脑。

Images