李朝英,李 臻,曹 泓,崔培培，朱秋君,鄧仲芬,張 勇，張道忠

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088； 2.安徽博微長(zhǎng)安電子有限公司，安徽 六安 237000)

智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用展望

李朝英1,李 臻1,曹 泓1,崔培培1，朱秋君1,鄧仲芬1,張 勇1，張道忠2

(1.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088； 2.安徽博微長(zhǎng)安電子有限公司，安徽 六安 237000)

設(shè)計(jì)了一種具備糧食在線管理功能的智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括糧情檢測(cè)分系統(tǒng)、智能環(huán)控分系統(tǒng)、智能終端、遠(yuǎn)程管理平臺(tái)四個(gè)部分。該系統(tǒng)可以有效監(jiān)管糧食長(zhǎng)途運(yùn)輸途中的糧情變化，并自動(dòng)控制糧情，從而避免了糧食長(zhǎng)途運(yùn)輸過程中的霉變等情況，同時(shí)對(duì)糧食物流進(jìn)行全程跟蹤，實(shí)現(xiàn)整個(gè)糧食物流過程中的智能聯(lián)網(wǎng)管理。同時(shí)還展望了該系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用。

散糧運(yùn)輸車；糧情檢測(cè)分系統(tǒng)；智能環(huán)控分系統(tǒng)；智能終端；遠(yuǎn)程管理平臺(tái)；應(yīng)用

近幾年，國(guó)內(nèi)糧食物流行業(yè)正處于大力發(fā)展階段，隨著“四散化”糧食物流的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)散糧運(yùn)輸車應(yīng)運(yùn)而生，但是散糧在長(zhǎng)途運(yùn)糧過程中容易受到濕、熱等環(huán)境因素的影響，影響糧食品質(zhì)。此外，我國(guó)糧食物流缺乏全程跟蹤能力，無法實(shí)現(xiàn)糧食物流動(dòng)態(tài)調(diào)撥與動(dòng)態(tài)調(diào)整，體現(xiàn)不出糧食物流的效率與安全。國(guó)家糧食局《糧食科技“十二五”規(guī)劃》提出，推廣信息技術(shù)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。發(fā)展基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代糧食流通體系。研發(fā)感知糧食溫度、濕度、品質(zhì)、數(shù)量和糧堆中氣體、霉菌、害蟲的圖像糧食專用傳感器，利用專用傳感器等技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)糧食庫(kù)存信息的智能化監(jiān)控。推動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用。開發(fā)裝備智能控制和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)等[1]。

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的散糧運(yùn)輸車普遍不具備智能化功能，國(guó)外的散糧車，部分具有車載檢測(cè)系統(tǒng)(檢測(cè)空氣溫濕度、CO2)[2]，無智能環(huán)控系統(tǒng)。而糧情檢測(cè)[3-4]和控制系統(tǒng)[5-6]目前在國(guó)內(nèi)糧庫(kù)已經(jīng)逐步推廣，取得了比較好的效果。因此，同時(shí)具備車載在線糧情檢測(cè)、智能環(huán)控和遠(yuǎn)程行車管理系統(tǒng)的散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)外均處于空白狀態(tài)。該系統(tǒng)將糧情在線檢測(cè)和環(huán)控系統(tǒng)引入到散糧運(yùn)輸車中，可以有效監(jiān)管糧食長(zhǎng)途運(yùn)輸途中的糧情變化，并能自動(dòng)控制儲(chǔ)糧環(huán)境至最佳狀態(tài)；同時(shí)將糧食在線管理與遠(yuǎn)程行車管理系統(tǒng)集成到散糧運(yùn)輸車上，實(shí)現(xiàn)了糧食物流的全程跟蹤和遠(yuǎn)程監(jiān)管。

1 系統(tǒng)組成

如圖1所示，智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)，是通過在普通的散糧運(yùn)輸車上，以結(jié)構(gòu)安裝的方式安裝糧情檢測(cè)分系統(tǒng)、智能環(huán)控分系統(tǒng)和智能終端，然后與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)進(jìn)行通信。糧情檢測(cè)分系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)車廂內(nèi)糧情數(shù)據(jù)，并將糧情數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送給智能終端；智能環(huán)控分系統(tǒng)根據(jù)智能終端獲取的糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合專家系統(tǒng)的規(guī)則庫(kù)進(jìn)行推理，獲得環(huán)控策略，然后再將這些環(huán)控策略發(fā)送給智能終端，從而控制空調(diào)、電動(dòng)通風(fēng)窗等環(huán)控設(shè)備，自動(dòng)調(diào)節(jié)車廂內(nèi)儲(chǔ)糧環(huán)境至最佳狀態(tài)；智能終端是整個(gè)系統(tǒng)的中央控制單元，一方面采集糧情數(shù)據(jù)，發(fā)送環(huán)控策略數(shù)據(jù)；另一方面通過GPRS與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)散糧運(yùn)輸車的遠(yuǎn)程監(jiān)管。圖2為智能化散糧運(yùn)輸車外觀實(shí)物圖。

圖1 智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)總體架構(gòu)框圖

圖2 智能化散糧運(yùn)輸車外觀實(shí)物圖

2 分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 糧情檢測(cè)分系統(tǒng)

如圖3所示，糧情檢測(cè)分系統(tǒng)，是以結(jié)構(gòu)安裝的方式在散糧運(yùn)輸車車廂安裝若干個(gè)糧堆測(cè)溫線纜、空氣溫濕度傳感器(車廂外面也進(jìn)行安裝)、糧食水分傳感器和匯聚點(diǎn)，從而實(shí)時(shí)檢測(cè)車廂內(nèi)糧堆溫度、車廂內(nèi)外部空氣溫濕度、車廂內(nèi)糧食水分等糧情數(shù)據(jù)，糧情數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸?shù)絽R聚點(diǎn)，匯聚點(diǎn)通過有線與車頭的通訊終端進(jìn)行通訊。通訊終端通過RS232與智能終端通訊，將糧情數(shù)據(jù)發(fā)送給智能終端。

散糧車車廂安裝實(shí)物圖如圖4所示，糧堆測(cè)溫線纜安裝在車廂內(nèi)部四個(gè)拐角處的不銹鋼柱上(距車壁15 cm)，空氣溫濕度傳感器安裝在車廂頂部側(cè)壁(車廂外面也安裝)，糧食水分傳感器安裝在車廂底部距離車底面1 m處，該糧食水分傳感器采用彌散場(chǎng)電容傳感器檢測(cè)糧食的含水率，提高了靈敏度，實(shí)現(xiàn)糧食在線水分檢測(cè)。

圖3 糧情檢測(cè)分系統(tǒng)硬件框圖

圖4 散糧車車廂安裝實(shí)物圖

2.2 智能環(huán)控分系統(tǒng)

智能環(huán)控分系統(tǒng)包括智能環(huán)控算法模塊、空調(diào)、通風(fēng)窗、空調(diào)控制器和通風(fēng)窗控制器。如圖4所示，通風(fēng)窗安裝在車廂頂部，在6 m的散糧車中共設(shè)計(jì)了四扇電動(dòng)通風(fēng)窗和一部空調(diào)，四扇通風(fēng)窗由四個(gè)通風(fēng)窗控制器控制，空調(diào)由空調(diào)控制器控制開關(guān)。智能環(huán)控算法模塊連接在智能終端上，對(duì)糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng)過一定的算法和推理機(jī)制，輸出環(huán)控策略。智能終端接受到環(huán)控策略后，將控制信息發(fā)送到空調(diào)控制器和通風(fēng)窗控制器，從而自動(dòng)控制空調(diào)和通風(fēng)窗的開關(guān)，從而使車廂內(nèi)空氣溫濕度達(dá)到目標(biāo)值，以改善糧食儲(chǔ)藏環(huán)境。其中推理機(jī)制舉例如下：

If(空氣濕度<75%)and(糧溫>20℃)and(糧溫—車廂外空氣溫度>3℃)，then(開窗降溫通風(fēng))；

If(空氣濕度>75%)and(通風(fēng)窗狀態(tài)為開)，then(空氣濕度偏高，關(guān)閉通風(fēng)窗)。

2.3 智能終端

智能終端是整個(gè)系統(tǒng)的中央控制單元，安裝在駕駛室。一方面接收糧情檢測(cè)分系統(tǒng)的糧情數(shù)據(jù)，再運(yùn)用智能環(huán)控分系統(tǒng)對(duì)糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得控制策略，進(jìn)而控制空調(diào)和電動(dòng)通風(fēng)窗的開關(guān)，從而優(yōu)化散糧車糧食存儲(chǔ)環(huán)境。

另一方面與GPS模塊進(jìn)行連接，采集行車GPS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車輛路徑規(guī)劃和行車安全監(jiān)管；同時(shí)通過GPRS與遠(yuǎn)程管理平臺(tái)進(jìn)行通訊，向遠(yuǎn)程管理中心發(fā)送散糧車糧情數(shù)據(jù)、環(huán)控策略數(shù)據(jù)和車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，用于實(shí)現(xiàn)糧食運(yùn)輸過程的遠(yuǎn)程管理。

2.4 遠(yuǎn)程管理平臺(tái)

遠(yuǎn)程管理平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的遠(yuǎn)程集中管理，是糧食現(xiàn)代化物流的重要組成部分。遠(yuǎn)程管理平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，運(yùn)行在WEB服務(wù)器上，遠(yuǎn)程管理平臺(tái)可以獲取和查看多輛散糧運(yùn)輸車的糧情數(shù)據(jù)、環(huán)控策略數(shù)據(jù)、車輛所在位置和車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多輛散糧運(yùn)輸車長(zhǎng)途運(yùn)輸過程中的集中優(yōu)化管理。以遠(yuǎn)程管理平臺(tái)的實(shí)時(shí)地圖顯示功能為例，如圖5所示，該界面可以查看當(dāng)前該公司車隊(duì)所有智能散糧車車輛的地圖實(shí)時(shí)位置，鼠標(biāo)落到某輛車處，顯示當(dāng)前的糧情信息及控制信息等。

圖5 遠(yuǎn)程管理平臺(tái)實(shí)時(shí)地圖顯示界面

3 應(yīng)用展望

該智能化散糧運(yùn)輸車系統(tǒng)，將糧情在線檢測(cè)和環(huán)控系統(tǒng)引入到散糧運(yùn)輸車中，可以有效監(jiān)管糧食長(zhǎng)途運(yùn)輸途中的糧情變化，并能自動(dòng)控制儲(chǔ)糧環(huán)境至最佳狀態(tài)，從而避免了糧食長(zhǎng)途運(yùn)輸過程中的霉變等情況；同時(shí)將糧食在線管理與遠(yuǎn)程行車管理系統(tǒng)集成到散糧運(yùn)輸車上，對(duì)糧食物流進(jìn)行全程跟蹤和遠(yuǎn)程監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)糧食物流過程中的智能聯(lián)網(wǎng)管理，其創(chuàng)新性設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)代糧食物流的發(fā)展具有重要意義。

該系統(tǒng)采用了模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可靠性高，易于拓展。不僅可以應(yīng)用于散糧車，后期也可以拓展用于火車、海運(yùn)運(yùn)糧過程中糧情控制，還可以將糧食拓展到食品、蔬菜、水果、高價(jià)值產(chǎn)品及對(duì)運(yùn)輸環(huán)境有特殊要求的產(chǎn)品等，實(shí)現(xiàn)環(huán)境控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控，其應(yīng)用價(jià)值更為廣泛，將帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的提升，意義更為長(zhǎng)遠(yuǎn)重大。

[1] 國(guó)家糧食局.國(guó)家糧食局關(guān)于印發(fā)《糧食科技“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的通知[EB/OL].(2012-01-17)[2016-07-01].http://www.chinagrain.gov.cn/sewgh/201201172.html.

[2] DANAO G，GATES R,PAULSEN M.Documenting grain loss in the Brazilian harvesting supply chain[R/OL].(2014-05-16)[2016-07-01].http://www.thecropsite.com/news/16136/documenting-grain-loss-in-the-brazilian-harvesting-supply-chain/.[3] 滕召勝，蔡 鐵，王可寧，等.一種智能化糧情自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2001，17(4)：144-147.

[4] 李海煌，于麗偉.現(xiàn)代糧情檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)析與建議[J].哈爾濱市經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2002(2)：61-62.

[5] 蔡廣平，危韌勇，黎群輝.基于專家系統(tǒng)的儲(chǔ)糧倉(cāng)智能測(cè)控系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2006，14(6)：722-723.

[6] 陳德發(fā)，秦維平，馬 飛.改進(jìn)型儲(chǔ)糧智能通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)倉(cāng)應(yīng)用效果[J].糧油倉(cāng)儲(chǔ)科技通訊，2013(3)：43-45.

(責(zé)任編輯：俞蘭苓)

Design and application prospect of intelligent specialized automobile for bulk grain

LI Chao-ying1, LI Zhen1, CAO Hong1, CUI Pei-pei1, ZHU Qiu-jun1, DENG Zhong-fen1, ZHANG Yong1, ZHANG Dao-zhong2

(1.China Electronic Technology Group Corporation No.38 Research Institute,Hefei 230088,China； 2.Anhui Brainwave Chang'an Electronics Co. Ltd.，Liu'an 237000,China)

A system of intelligent specialized automobile for bulk grain is designed, which has a function of online grain management. The system consists of four parts, the grain condition measuring subsystem, intelligent environment control subsystem, intelligent terminal, and remote management platform. When in the long-distance transport of grain, it can supervise the change of grain condition in an effective way, and track the grain condition automatically, which will prevent the grain from mildew. Furthermore, it tracks the whole process of grain logistics, which can achieve the intelligent networking management of whole grain logistics. In addition, we looks into the future of extensive applications of the system.

specialized automobile for bulk grain; grain condition measuring subsystem; intelligent environment control subsystem;the intelligent terminal;remote management platform;applications

2016-09-29；

2017-03-20

糧食公益性行業(yè)科研專項(xiàng)——“北糧南運(yùn)”散糧高效運(yùn)輸系統(tǒng)化技術(shù)裝備研發(fā)(201413005)。

李朝英(1984-)，女，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)閭鞲衅髋c物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.04.004

S377;TP393

A

1003-6202(2017)04-0015-03