[發明專利]糧倉的智能倉儲管控一體化系統

有效

• 申請號: 201810968573.1
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109375531B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 林榮華;鄔昌榮;肖勛;陳藝文;楊川;甄彤;蘭延坤
• 申請（專利權）人: 成都比斯特科技有限責任公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01D21/02
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

1.糧倉的智能倉儲管控一體化系統，其特征在于，包括上位機、測控終端和各種功能性測控單元，它們共同作用完成的功能包括實現多參數糧情的檢測與數據處理、自動化設備的控制與實時狀態采集、基于實時糧情與自動控制的智能決策與智能作業管控、采集安全信息數據監控倉儲安全；其中：

上位機，即安裝有智能倉儲管控一體化平臺軟件的工業控制計算機或服務器，生成檢測指令、自動化設備控制指令、查詢指令，數據分析與處理，依據實時糧情和自動化設備情況進行智能決策；

測控單元，最終執行檢測指令或自動化設備控制指令或查詢指令并反饋執行結果的功能性單元；所述測控單元作為檢測指令、控制指令、查詢指令的最終執行者，以插接件方式連接于RS485總線上，相互獨立工作互不影響；

測控終端，是聯系上位機和各種功能性測控單元的通信交互橋梁，接收并下達指令至測控單元，接收測控單元的命令執行結果并上傳到上位機；同時也是智能倉儲管控的核心設備，集成多參數糧情檢測、自動化設備控制與實時狀態采集、倉儲安全監管于一體，集成控制各種功能性測控單元于一體；所述測控終端與所述測控單元之間的控制線路只有RS485通信線和電源線，在擴容時，倉內倉外功能點安裝功能設備，附近安裝所述測控單元，局部改造控制線路保證所述測控單元并入電源線和RS485通訊線；

所述測控單元包括蟲氣水檢測單元、自動控制單元、儲糧數量監測單元、電耗監測單元、智能照明測控單元、智能巡倉單元、包裝糧周界監測單元、安全用電監測單元；其中：

儲糧數量監測單元，包括數量監測設備與云臺型視頻監控球機，數量監測設備采用非接觸式光電檢測手段掃描散裝糧面獲取倉內糧食體積并反饋至測控終端，云臺型視頻監控球機能夠實現倉房封閉的黑暗環境下360度無死角獲取倉內彩色高清晰度畫面，通過網絡通訊將視頻數據上傳到硬盤監控錄像機；

電耗監測單元，包括智能電表和互感器，用于獲取智能電表的電信號并反饋至測控終端；

包裝糧周界監測單元，包括中央處理器、MODBUS通信模塊、紅外光幕管理模塊、紅外光束發射管、紅外光束接收管，用于接收紅外光束接收管電平信號并反饋至測控終端，預警包裝糧堆倒塌或存在倒塌風險；

所述包裝糧周界監測單元預警包裝糧堆倒塌或存在倒塌風險，具體方法包括：

長方體包裝糧堆四周任何位置傾斜或倒塌時，部分紅外光束接收管內部電路輸出為高電平，觸發包裝糧周界監測單元向測控終端發送預警信息警示堆垛存在倒塌風險；包裝糧周界監測單元，集中供電所有紅外光束發射管，接收紅外光束接收管的電平信號；安裝四對安全光幕傳感器于長方體包裝糧堆四周，光幕的一邊等間距安裝有多個紅外光束發射管，另一邊相應的有相同數量同樣排列的紅外光束接收管，每一個紅外光束發射管都對應有一個相應的紅外光束接收管，且安裝在同一條直線上；光幕高度不低于包裝糧堆高度，光束距離包裝糧堆邊緣5~8cm；當同一條直線上的紅外光束發射管、紅外光束接收管之間沒有障礙物時，紅外光束發射管發出的調制信號即光信號能順利到達紅外光束接收管，紅外光束接收管內部電路輸出低電平；而在有障礙物的情況下，紅外光束發射管發出的調制信號即光信號不能順利到達紅光束外接收管，這時該紅外光束接收管接收不到調制信號，相應的內部電路輸出為高電平；

所述蟲氣水檢測單元，包括中央處理器、電源管理模塊、MODBUS模塊、EMC保護模塊、485通信模塊、害蟲誘捕器、采樣電磁閥、通道選通器、多通E1、三通E2~E5、氣路控制電磁閥D1~D3、主抽氣泵、副抽氣泵、節流閥、過濾閥、回氣管和檢測元件；其中：

所述的中央處理器、電源管理模塊、MODBUS模塊、EMC保護模塊和485通信模塊共同構成蟲氣水檢測單元的控制電路板；所述MODBUS模塊，與各傳感器數據信號線C線相連，通訊獲取各指標檢測結果的數字信號；所述485通信模塊通過RS485通信線與測控終端的485通信模塊相連，通過蟲氣水檢測單元與測控終端之間的通訊交互實現指令下達和數據上傳；所述EMC保護模塊，作用是防電磁場輻射干擾，保證控制電路板工作穩定和各傳感器工作穩定；所述中央處理器接收、執行測控終端檢測指令并存儲檢測數據、反饋數據，智能控制電磁閥及泵設備確保檢測任務按控制流程有條不紊地進行，在檢測過程中根據磷化氫濃度檢測結果智能決策是否繼續檢測其它氣體濃度；

所述的害蟲誘捕器、采樣電磁閥、通道選通器和多通E1共同構成蟲氣水檢測單元的采氣裝置，實現定點抽樣和選點抽樣功能；其中，采樣電磁閥連接于害蟲誘捕器與通道選通器之間，害蟲誘捕器與采樣電磁閥成對配套使用，每一對采用一根氣管接到通道選通器的入口；通道選通器的入口用氣管外接采樣電磁閥后再接害蟲誘捕器，出口與多通E1的入口相連，多通E1的出口連接于三通E2入口；

所述檢測元件包括安裝有害蟲光電計數器和攝像頭的害蟲檢測室、安裝有磷化氫傳感器的磷化氫檢測室、安裝有氧傳感器的氧檢測室、安裝有二氧化碳傳感器的二氧化碳檢測室、安裝有溫濕度傳感器的溫濕度傳感器室；

所述的三通E2~E5、氣路控制電磁閥D1~D3、節流閥、過濾閥和回氣管，通過氣路控制電磁閥與泵的共同作用，形成害蟲檢測氣路、磷化氫檢測氣路和保護性檢測氣路；

所述害蟲檢測氣路，起于多通E1出口止于三通E5出口，中間依次連接有三通E2、電磁閥D1、害蟲光電計數器、攝像機、蟲瓶和主抽氣泵；

所述磷化氫檢測氣路，起于多通E1出口止于三通E5出口，中間依次連接有三通E2、過濾閥、節流閥、三通E3、電磁閥D2、磷化氫檢測室、三通E4和副抽氣泵；

所述保護性檢測氣路，起于多通E1出口止于三通E5出口，中間依次連接有三通E2、過濾閥、節流閥、三通E3、電磁閥D3、氧傳感器室、二氧化碳傳感器室、溫濕度傳感器室、三通E4和副抽氣泵；

所述采樣電磁閥和氣路控制電磁閥，在其直流電源供電線路上安裝有繼電器，電源管理模塊響應中央處理器指令DC供電繼電器時，電磁閥被供電，動鐵芯被定鐵芯吸住，氣管導通，糧堆某部位的氣樣或蟲樣在泵負壓牽引下穿過電磁閥向前運行；電源管理模塊響應中央處理器指令DC斷電繼電器時，電磁閥被斷電，動鐵芯歸位截斷氣管；

所述主抽氣泵、副抽氣泵、及安裝在泵交流電源供電線路上的交流接觸器和繼電器，共同構成泵控制電路；電源管理模塊響應中央處理器指令DC供電繼電器時，交流接觸器被合閘，供電啟動泵牽引氣樣或蟲樣向前運行；電源管理模塊響應中央處理器指令DC斷電繼電器時，交流接觸器被斷開，斷電停機泵，氣樣或蟲樣不再向前運行；

各個傳感器的自我保護控制流程為：

R1、害蟲檢測過程中，磷化氫檢測氣路和保護性檢測氣路關閉狀態，以避免雜質阻塞氣路和氣體傳感器室；

R2、害蟲檢測和磷化氫檢測過程中，保護性檢測氣路關閉狀態，以防止磷化氫氣體腐蝕氧傳感器、二氧化碳傳感器和溫濕度傳感器；

R3、磷化氫濃度0時，直接關閉磷化氫檢測氣路，進入一檢測點的檢測流程；

R4、只有在磷化氫濃度＝0時，才打開保護性檢測氣路同時關閉磷化氫檢測氣路，檢測氧濃度、二氧化碳濃度和氣樣溫濕度；

所述蟲氣水檢測單元具有“自保護功能”，能夠避免磷化氫氣體破壞氧傳感器、二氧化碳傳感器及溫濕度傳感器；

所述智能照明測控單元包含中央處理器、MODBUS模塊、電源管理模塊、485通信模塊、指紋打卡機、激光對射管、繼電器、交流接觸器、互感器和本地控制開關；其中，指紋打卡機信號線連接于智能照明測控單元也同時與上位機進行網絡通訊；

MODBUS模塊，連接所述中央處理器，用于MODBUS通信；

485通信模塊，連接所述中央處理器，用于RS485通信；

指紋打卡機，連接所述中央處理器，用于巡倉人員指紋打卡；

電源管理模塊，連接所述中央處理器，用于供電；

繼電器，連接所述中央處理器，用于根據所述指紋打卡機的開關變量控制電源管理模塊；

激光對射管，連接所述中央處理器，用于觸發自動計數進倉人數、出倉人數和在倉人數；

互感器，連接所述中央處理器，用于檢測照明電路的電參數從而確認照明狀態；

巡倉人員指紋打卡的開關變量觸發自動供電激光對射管，激光對射管電平信號觸發自動計數進倉人數、出倉人數和在倉人數，在倉人數≥1觸發自動供電倉內照明，互感器檢測倉內各照明電路的電信號以決定照明狀態，在倉人數＝0且維持一定時間，自動斷電倉內照明和激光對射管，智能照明測控單元與測控終端通過RS485信息交互照明狀態、在倉人數；

智能照明測控單元還具備進出倉管控功能，指紋打卡機為網絡通訊設備，巡倉人員指紋打卡的開關變量觸發上位機獲取進倉人員身份并自動核實進倉的合法權限，在倉人數≥1確認倉門被打開，進倉人員身份非法，預警非法入倉，否則倉門正常打開；

所述智能巡倉單元包括ID卡讀卡器、ID卡，與智能照明測控單元、上位機聯動，切實監管責任巡倉人員進倉檢查糧情的業務工作；其中，ID卡讀卡器直接與測控終端RS485通訊；

智能巡倉單元與智能照明測控單元、上位機聯動，從指紋打卡機獲取責任巡倉人員指紋與打卡時間；從ID卡讀卡器獲取ID卡信息與刷卡時間；核實指紋打卡機上打卡、ID卡讀卡器上刷卡為同一責任巡倉人員；核實責任巡倉人員完成要求的進倉指紋打卡、倉內多處刷ID卡、出倉指紋打卡；核實每次刷ID卡時間是否界于兩次指紋打卡時間；上述條件均滿足后，責任巡倉人員申請、填報、提交巡倉檢查表；上位機審核巡倉檢查表核心數據與該倉糧情核心數據的相符性，相符則生成巡倉記錄，否則巡倉任務失敗；

所述系統使用的檢測方法包括以下步驟：

S1、保持磷化氫檢測氣路和保護性檢測氣路處于關斷狀態，先打開一個采樣電磁閥后打開電磁閥D1，再啟動主抽氣泵，使害蟲檢測氣路暢通；

S2、供電光電計數器和攝像機，對已打開的采樣電磁閥所對應的害蟲誘捕器檢測點的害蟲連續計數與圖像提取；

S3、計時連續檢測，超時保存此檢測點害蟲計數結果和圖像至中央處理器，并清零緩存；

S4、保持害蟲檢測氣路處于暢通狀態，打開電磁閥D2后啟動副抽氣泵，使磷化氫檢測氣路暢通；

S5、供電磷化氫傳感器室，實現磷化氫濃度連續檢測；當檢測到的磷化氫濃度大于0時，直接關閉磷化氫檢測氣路并返回步驟S1，進入下一檢測點的檢測流程，否則執行步驟S6；

S6、對計時范圍內的磷化氫濃度數據進行處理，超時保存結果至中央處理器，并清零緩存；

S7、保持害蟲檢測氣路處于暢通狀態，確認打開電磁閥D3成功后關閉電磁閥D2，使磷化氫檢測氣路處于關閉狀態并使保護性檢測氣路暢通；

S8、供電氧傳感器室、二氧化碳傳感器室、溫濕度傳感器室，檢測氧濃度、二氧化碳濃度和溫濕度；

S9、對計時范圍內的數據進行處理，超時保存結果至中央處理器，并清零緩存；

S10、停機副抽氣泵后關閉電磁閥D3，使保護性檢測氣路關斷；

S11、重復步驟S1～S10，打開下一采樣電磁閥，同時關閉已完成檢測任務的采樣電磁閥，直至完成全部檢測任務。