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基于物聯(lián)網(wǎng)的糧食在線清倉查庫技術(shù)研究與示范

2017-04-26 10:06劉申高巍潘迪陳召安孫鵬楊小輝
湖北農(nóng)業(yè)科學 2017年6期
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)

劉申+高巍+潘迪+陳召安+孫鵬+楊小輝+張富林+王義鴻

摘要:確保國家糧食庫存數(shù)量真實、質(zhì)量良好、存儲安全是國家實行宏觀調(diào)控的重要依據(jù)。根據(jù)2009年全國糧食清倉查庫的具體內(nèi)容,按照航天信息股份有限公司在全國眾多糧庫的成功實踐,完成了基于物聯(lián)網(wǎng)的包括糧食庫存和糧食流通的編碼設(shè)計、糧食作業(yè)檢查、環(huán)境風險檢查、數(shù)量狀況檢查、質(zhì)量狀況檢查、統(tǒng)計賬檢查和會計賬檢查等功能的信息化建設(shè)方案總體設(shè)計。經(jīng)示范證明,給出的糧食清倉查庫系統(tǒng)方案合理可行,對全國清倉查庫的信息化建設(shè)具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞:糧食流通;糧食庫存;清倉查庫;物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號:TP393;S379 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2017)06-1141-05

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.06.038

Abstract: Insuring precise quantity, good quality and safe storage is the important basis of national macro-control. According to the national inventory of grain depots in 2009, the function design of grain coding, grain operation, environment risk, quantity status, quality status, statistical account and accounting account of grain stock and grain circulation with the successful practice have finished by Aisino of numerous grain depots all over the country based on based on epc system network. By the successful demonstration proved in more than 10 grain depots of Jiangsu province, the system scheme of the inventory of grain depots is reasonable and feasible, and has certain reference value for information construction of the national inventory of grain depots.

Key words: grain circulation;grain storage;the inventory of grain depots;epc system network

糧食是關(guān)系經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定和國家安全的全局性重大戰(zhàn)略問題。準確掌握糧食儲備數(shù)量與質(zhì)量是國家實行宏觀調(diào)控的重要依據(jù),對穩(wěn)定糧食市場,保障糧食安全,保持社會穩(wěn)定具有重要意義。為了全面準確地掌握糧食庫存的真實情況,中國自2001年開始按計劃在全國范圍內(nèi)開展糧食清倉查庫。

目前,中國糧食清倉查庫主要依靠人工手段獲取全國糧食數(shù)量、質(zhì)量等各項信息,采用逐級上報的報表方式,掌握了全國糧食儲備狀況??傮w上,中國糧食清倉查庫工作上還存在著人工檢查為主、耗費人力物力大、實時監(jiān)控難等問題,不能實時、準確、直觀地掌握全國儲備糧存儲保管情況,不能實現(xiàn)在線常態(tài)化清倉查庫。

針對糧食清倉查庫各項檢查項目,目前,中國在單項檢查的信息技術(shù)研發(fā)方面取得了一定進展,如糧庫溫濕度監(jiān)測[1]、蟲害傳感器及蟲害自動檢測系統(tǒng)[2]、霉菌傳感器監(jiān)測[3]、糧食質(zhì)量實時檢測系統(tǒng)[4]、磷化氫濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)[5]、自動熏蒸系統(tǒng)[6]、壓力傳感器及糧食數(shù)量實時監(jiān)測系統(tǒng)[7-9]、在線水分傳感器及烘干水分在線自動控制系統(tǒng)[10-12]等已經(jīng)得到初步應(yīng)用[13]。但是這些單項技術(shù)沒有開展集成應(yīng)用,不能綜合獲取倉儲糧食的數(shù)量、質(zhì)量、環(huán)境等的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù),沒有與糧食出入庫過程進行關(guān)聯(lián),無法實時提供儲備糧食直觀、準確的數(shù)據(jù)資料和影像資料。本研究集成航天信息股份有限公司在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、應(yīng)用軟件平臺技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和信息安全技術(shù)等信息領(lǐng)域的新一代技術(shù),基于當前在糧食信息化研發(fā)及工程應(yīng)用的經(jīng)驗,提出了基于糧食信息化的清倉查庫系統(tǒng)方案,為保障糧食儲備安全提供技術(shù)支撐。

1 糧食清倉查庫內(nèi)容

《國務(wù)院辦公廳關(guān)于開展全國糧食清倉查庫工作的通知》(國辦發(fā)[2008]118號)、《2009年全國糧食清倉查庫工作實施方案》(發(fā)改經(jīng)貿(mào)[2008]3676號)規(guī)定了2009年全國糧食清倉查庫重點檢查范圍包括所有中央儲備糧、國家臨時存儲糧(含最低收購價糧、臨時儲存進口糧以及國家臨時儲存糧)、地方儲備糧,國有及國有控股糧食企業(yè)儲存的商品糧。具體內(nèi)容包括庫存糧食數(shù)量檢查、庫存糧食賬務(wù)檢查、庫存糧食質(zhì)量檢查、中央和地方儲備糧輪換管理情況檢查、成品糧庫存情況檢查、政策性糧食財政補貼資金撥補情況檢查和重點非國有糧食經(jīng)營及轉(zhuǎn)化用糧企業(yè)執(zhí)行統(tǒng)計制度情況檢查。

《2009年全國糧食清倉查庫檢查方法》(發(fā)改辦[2009]117號)中糧食庫存實物檢查方法推薦采用測量計算法和稱重法,糧食質(zhì)量檢查方法主要以現(xiàn)場扦樣結(jié)合實驗室檢測的方法,糧食數(shù)量流主要采用統(tǒng)計賬的方法,糧食資金流主要采用會計記賬的方法。

2 糧食清倉查庫系統(tǒng)分析

在信息化技術(shù)支撐下,糧食清倉查庫可進一步提高檢查效率、凝煉檢查目標、擴大檢查指標。常態(tài)化清倉查庫是以全面普查儲備糧食的數(shù)量和質(zhì)量為目標,以糧食儲存業(yè)務(wù)檢查為主要手段,糧食出入庫業(yè)務(wù)檢查為驗證方法,對糧食庫存狀況和糧食流通狀況進行檢查,即對糧食“狀態(tài)”與“過程”的檢查。因此,可以對糧食庫存狀況和流通狀況檢查進一步擴充檢查內(nèi)容,以達到全面掌握糧食庫存的真實情況,更好地落實宏觀調(diào)控任務(wù)的目標(圖1)。

糧食狀態(tài)檢查對象是倉儲單個貨位糧食。面向單個貨位糧食的檢查主要有糧庫作業(yè)、倉儲環(huán)境、糧食數(shù)量和糧食質(zhì)量。糧庫作業(yè)主要涉及糧食通風作業(yè)、糧食干燥作業(yè)、糧食低溫作業(yè)和糧食氣調(diào)作業(yè),主要涉及影響貨位糧食數(shù)量與質(zhì)量發(fā)生變化的倉儲作業(yè)。倉儲環(huán)境要素主要包括溫度、濕度、氣體和有害生物。糧食數(shù)量主要指貨位內(nèi)糧食總重量。糧食質(zhì)量主要針對倉儲貨位中稻谷、小麥、玉米和大豆4種不同糧食作物的各項質(zhì)量、品質(zhì)指標。

糧食過程檢查對象是出入庫單筆業(yè)務(wù)糧食。面向單筆業(yè)務(wù)糧食的檢查主要有出入庫作業(yè)、出入庫數(shù)量、出入庫質(zhì)量、統(tǒng)計賬和會計賬。出入庫作業(yè)主要涉及糧食收購登記、扦樣化驗、稱毛重、值倉、稱皮重和結(jié)算等過程。出入庫數(shù)量主要指出入庫單筆業(yè)務(wù)的糧食總重量。出入庫質(zhì)量主要針對單筆業(yè)務(wù)中稻谷、小麥、玉米和大豆4種不同糧食作物的各項質(zhì)量、品質(zhì)指標。糧食統(tǒng)計賬主要指以單筆業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的統(tǒng)計報表、賬簿、記賬憑證和合同等統(tǒng)計資料,即通過糧食數(shù)量流手段掌握糧庫內(nèi)糧食流通狀況,保證糧食庫存數(shù)量。糧食會計賬主要指單筆業(yè)務(wù)的會計憑證、會計賬簿、會計報表等會計資料,即通過資金流手段掌握庫存價值以及資金流動方向與規(guī)模。

3 糧食清倉查庫系統(tǒng)建設(shè)方案

3.1 糧食編碼設(shè)計

3.1.1 庫存糧食識別碼 庫存糧食識別碼是以二維碼的形式標記,以貨位糧食為單位在入倉和封倉這一段時間內(nèi)的惟一標識符。庫存糧食二維碼主要涵蓋根代碼和當前碼。根代碼主要記錄糧食第一次儲藏信息,記錄初次存儲糧庫組織機構(gòu)代碼、貨位信息、封倉時間和糧食來源,具有追溯糧食質(zhì)量和數(shù)量的作用。當前碼主要記錄糧食當前儲藏信息,記錄當前貨位糧食信息(包括糧庫組織機構(gòu)代碼、貨位信息、封倉時間)和糧食屬性信息(糧食性質(zhì)、合同號、數(shù)量品種代碼、產(chǎn)地代碼、生產(chǎn)年份和等級代碼),具有存儲當前在庫糧食質(zhì)量和數(shù)量信息的作用(圖2)。

庫存糧食識別碼的生命周期是第一筆業(yè)務(wù)糧食入倉到最后封倉,是貫穿整個糧食庫存狀況檢查的核心。依據(jù)庫存糧食識別碼,能夠完成以各個貨位糧食為對象的各項糧庫作業(yè)、糧情監(jiān)測信息、數(shù)量監(jiān)測信息和質(zhì)量監(jiān)測信息等。庫存糧食業(yè)務(wù)在庫存過程中可能由于干燥等倉儲操作而改變貨位、封倉時間等,從而導致的庫存識別碼變化。上面的編碼方式中,庫存識別碼的根代碼能夠支撐對庫存糧食在糧庫內(nèi)部周轉(zhuǎn)過程的掌握。

3.1.2 出入庫糧食識別碼 出入庫糧食識別碼是以二維碼的形式標記以貨車車廂、火車車皮或輪船貨倉單個出入庫業(yè)務(wù)糧食為單位的惟一標識符。出入庫糧食二維碼碼主要涵蓋報港業(yè)務(wù)單號,包括出入庫標識符、業(yè)務(wù)登記設(shè)備號、報港日期、流水號、貨位、糧食數(shù)量和糧食質(zhì)量。一個庫存糧食識別碼中的合同號由多個報港業(yè)務(wù)號組成。出入庫糧食識別碼的生命周期是由出入庫業(yè)務(wù)報港登記到糧食值倉。出入庫糧食識別碼即聯(lián)通各個糧食流通業(yè)務(wù)狀況檢查,也作為與庫存糧食識別碼連接的紐帶。依據(jù)庫存糧食識別碼,能夠完成以各個貨位糧食為對象的各項糧庫作業(yè)、糧情監(jiān)測信息、數(shù)量監(jiān)測信息和質(zhì)量監(jiān)測信息等任務(wù)。

從糧食數(shù)量上看,一筆庫存糧食業(yè)務(wù)是由若干筆出入庫糧食業(yè)務(wù)組成,即庫存糧食業(yè)務(wù)識別碼與出入庫糧食識別碼在編碼上具有從屬性、可追溯性,從而為庫存糧食數(shù)量和質(zhì)量向農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地追溯以及向糧食市場拓展,提供了技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

出入庫糧食識別碼和庫存糧食識別碼構(gòu)成了一批由若干筆業(yè)務(wù)組成的貨位糧食從入庫過程、存儲過程以及出庫過程的全流程編碼體系。

3.2 糧食作業(yè)檢查設(shè)計

糧食作業(yè)檢查是以庫存和流通的各項作業(yè)為對象,采集作業(yè)操作記錄信息和過程影像,掌握各項糧食作業(yè)流程,印證糧食庫存業(yè)務(wù)過程和出入庫業(yè)務(wù)過程。糧食作業(yè)檢查包括糧食倉儲作業(yè)信息追溯系統(tǒng)和糧食出入庫作業(yè)信息追溯系統(tǒng),主要涉及糧食各類作業(yè)的記錄數(shù)據(jù)采集與分析、糧食作業(yè)視頻監(jiān)控與追溯。

糧食作業(yè)記錄數(shù)據(jù)采集與分析中的庫存作業(yè)主要指涉及糧食倉儲過程中的通風作業(yè)、干燥作業(yè)、低溫作業(yè)、氣調(diào)作業(yè)和熏蒸作業(yè)等(圖3)。糧食作業(yè)檢查能夠?qū)崿F(xiàn)與糧食環(huán)境檢查的集成,依據(jù)節(jié)能環(huán)保、因地制宜的原則,及時判斷采取的作業(yè)是否與檢測結(jié)果相一致,對糧食庫存作業(yè)的合理性進行綜合判斷提供數(shù)據(jù)支撐。糧食流通作業(yè)主要涉及糧食出入庫過程中的報港、扦樣化驗、稱重、值倉、結(jié)算等環(huán)節(jié)。在整個過程中,糧食出入庫識別碼在各個環(huán)節(jié)中流轉(zhuǎn),并保障各項數(shù)據(jù)的可追溯性,最終形成一套完整的出入庫作業(yè)數(shù)據(jù)。

糧食作業(yè)視頻監(jiān)控與追溯在整個糧食倉儲和出入庫過程中,在視頻監(jiān)控設(shè)備的支持下,可以通過對視頻影像的識別、提取、疊加、拼接等過程,獲取糧食倉儲和糧食出入庫全流程的視頻監(jiān)控影像,從而為糧食作業(yè)實現(xiàn)可視化追溯,解決“轉(zhuǎn)圈糧”無跡可查的難題(圖4)。

3.3 環(huán)境風險檢查設(shè)計

糧食倉儲環(huán)境將會對糧食的數(shù)量和質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。糧食倉儲環(huán)境風險檢查是保證糧食動態(tài)變化的重要手段,也是輔助糧食清倉查庫工作中的一項重要內(nèi)容(圖5)。糧庫環(huán)境風險要素主要包括糧倉和糧食的溫度、濕度、有害生物和熏蒸氣體。

對應(yīng)于各類糧食倉儲環(huán)境要素,環(huán)境狀況檢查模塊主要包括各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器和環(huán)境信息監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、糧食蟲情傳感器和糧食氣體傳感器,分別用于獲取各類糧庫環(huán)境要素。環(huán)境監(jiān)測預(yù)警分別針對糧庫的溫度、濕度、蟲情和熏蒸氣體采集信息,結(jié)合指標閾值,即溫度30 ℃,濕度70%~80%,害蟲密度5頭/kg,主要害蟲密度2頭/kg,磷化氫0.3 mg/m3,氯化苦1 mg/m3,進行綜合判斷,發(fā)布環(huán)境警報,保障糧食倉儲安全[14,15]。

3.4 數(shù)量狀況檢查設(shè)計

糧食數(shù)量檢查重點對糧食倉儲過程數(shù)量的變化和糧食出入庫環(huán)節(jié)數(shù)量進行實施掌握,為糧食統(tǒng)計賬的檢查提供數(shù)據(jù)支撐。糧食倉儲數(shù)量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要基于壓力傳感器網(wǎng)絡(luò),針對稻谷、小麥、玉米和大豆4種不同糧食作物,經(jīng)過數(shù)據(jù)融合模型處理壓力傳感器數(shù)據(jù),遠程實時監(jiān)測每個貨位糧食數(shù)量,獲取貨位糧食長期儲量數(shù)據(jù)(圖6)。糧食出入庫數(shù)量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要基于車輛稱重過程自動控制,保證數(shù)量獲取的規(guī)范化;基于地磅數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng),確保地磅數(shù)據(jù)獲取的標準化;基于磅單數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng),實現(xiàn)批量出入庫業(yè)務(wù)糧食數(shù)據(jù)的數(shù)字化,最終實現(xiàn)對出入庫數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計與分析。

3.5 質(zhì)量狀況檢查設(shè)計

糧食質(zhì)量狀況檢查指以糧食庫存質(zhì)量與出入庫質(zhì)量為主要內(nèi)容,以庫存識別碼和出入庫識別碼為紐帶,耦合糧食環(huán)境狀況和糧食作業(yè)狀況,打造糧食質(zhì)量全過程與風險全要素的可追溯體系。糧食質(zhì)量狀況檢查包括糧食倉儲質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和糧食出入庫質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),分別具有糧食質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)采集、糧食質(zhì)量信息預(yù)警和原因追溯功能(圖7)。其中各類糧食質(zhì)量預(yù)警的指標及閾值參考以下內(nèi)容:

1)稻谷質(zhì)量具有出糙率(秈稻≥75.0%和粳稻≥77.0%)、色澤氣味(是否正常)、水分(秈稻≤13.5%和粳稻≤14.5%)、雜質(zhì)(≤1.0%)和黃粒米(≤2.0%)等5項指標,品質(zhì)具有色澤氣味(是否正常)、脂肪酸值(秈稻≤30.0 mg/100 g和粳稻≤25.0 mg/100 g)和品嘗評分值(≥70分)等3項指標。

2)小麥質(zhì)量具有容重(≥790 g/L)、不完善粒(≤8.0%)、色澤氣味(是否正常)、水分(≤12.5%) 和雜質(zhì)(≤1.0%)等5項指標,品質(zhì)具有色澤氣味(是否正常)、面筋吸水量(≥180%)和品嘗評分值(≥70)等3項指標。

3)玉米質(zhì)量具有容重(≥685 g/L)、不完善粒(≤8.0%)、生霉粒(≤2.0%)、色澤氣味(是否正常)、水分(≤14.0%)和雜質(zhì)(≤1.0%)等6項指標,品質(zhì)具有色澤氣味(是否正常)、脂肪酸值(≤50.0 mg/100 g)和品嘗評分值(≥70)等3項指標。

4)大豆質(zhì)量具有純糧率(≥91.0%)、破損粒 (≤20.00%)、色澤氣味(是否正常)、水分(東北、華北≤13.0%和其他地區(qū)≤14.0%)和雜質(zhì)(≤1.0%)等5項指標,品質(zhì)具有色澤氣味(是否正常)、粗脂肪酸價(≤3.5 mg/100 g)和蛋白質(zhì)溶解比率(≥75%)等3項指標。

3.6 統(tǒng)計賬檢查設(shè)計

糧食統(tǒng)計賬的檢查是建立在糧食庫存與糧食流通兩個方面上的糧食數(shù)量檢查,即以糧食庫存數(shù)量在線監(jiān)測系統(tǒng)為核心,以糧食出入庫業(yè)務(wù)數(shù)量在線監(jiān)測系統(tǒng)為手段,查閱糧食統(tǒng)計賬、會計賬、合并賬和保管賬等,實時掌握糧食數(shù)量統(tǒng)計信息,保障數(shù)據(jù)的正確性、統(tǒng)計的規(guī)范性和業(yè)務(wù)的真實性。

糧食統(tǒng)計賬檢查主要包括糧食統(tǒng)計核查系統(tǒng)(圖8)。糧食庫存的最小存儲單元是貨位,每個貨位糧食的入庫或出庫會由一筆或若干筆糧食收購合同或銷售合同組成,每筆糧食收購合同或銷售合同又是由一個或若干個貨車車廂、火車車皮或輪船貨倉組成。糧食統(tǒng)計核查系統(tǒng)是以貨位為最小統(tǒng)計單位計算糧食庫存總量,以貨車車廂、火車車皮或輪船貨倉為最小統(tǒng)計單位計算糧食合同數(shù)量、核查糧食合同質(zhì)量,統(tǒng)計糧食流通總量。

3.7 會計賬檢查設(shè)計

糧食會計賬的檢查是建立在糧食流通之上的糧食資金檢查,即以糧食出入庫業(yè)務(wù)的購銷合同為核心,輔助糧食出入庫數(shù)量在線監(jiān)測系統(tǒng)和質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),掌握糧庫儲備糧、商品糧等糧食資金交易狀況。

糧食會計賬檢查主要包括糧食會計核查系統(tǒng)。糧食會計核查系統(tǒng)是以合同為最小統(tǒng)計單位,配合電子會計憑證、會計賬簿、會計報表等會計資料,核算儲備糧購銷(購進、輪換和銷售)、其他政策性糧食購銷、自營商品糧食購銷、糧食政策性補貼和糧食收購資金等資金流,配合糧食出入庫數(shù)量在線監(jiān)測系統(tǒng)和出入庫糧食質(zhì)量信息預(yù)警系統(tǒng),核查合同糧食數(shù)量和糧食質(zhì)量。

4 小結(jié)

加強糧食庫存監(jiān)管,認真開展庫存檢查工作,確保國家糧食庫存數(shù)量真實、質(zhì)量良好、存儲安全是國家實行宏觀調(diào)控的重要依據(jù)。本研究根據(jù)2009年全國糧食清倉查庫的具體內(nèi)容,按照航天信息股份有限公司在江蘇、四川等全國8個省的150多個糧庫的實際情況,完成了信息化建設(shè)方案總體設(shè)計,闡述了每一項功能的具體實現(xiàn)內(nèi)容,提出基于信息化的糧食清倉查庫系統(tǒng)方案已經(jīng)在江蘇十幾個大中型糧庫進行了硬件改造、系統(tǒng)升級,實踐證明本研究給出的糧食清倉查庫系統(tǒng)方案是合理可行的,對全國清倉查庫的信息化建設(shè)具有一定的參考價值。

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