粮食储备库物联网智能通风控制解决方案.docx

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1、 1 粮食储备库物联网 智能通风 控制 解决方案 2 目录 一 . 背景 . 3 二 . 方案概述 . 3 三 . 设计原则 . 4 四 . 方案价值 . 4 五 . 建设目标 . 5 六 . 智能化控制系统架构 . 6 七 . 智能化控制系统方案介绍 . 6 7.1. 环境监测系统 . 6 7.1.1. 环境监测系统特点 . 6 7.1.2. 谷内温度传感器 . 7 7.1.3. 谷内湿度传感器 . 7 7.1.4. 仓内温湿度传感器 . 8 7.1.5. 硫化氢检测器 . 8 7.1.6. 数据收集器 . 9 7.1.7. 通讯以及电源电缆 . 9 7.2. 智能控制通风系统 . 10 7

2、.2.1. 系统概述 . 10 7.2.2. 系统设计 . 10 7.2.3. 系统功能介绍 . 11 7.2.4. 智能控制器单元 . 12 八 . 方案预算（一个仓） . 13 3 一 . 背景 粮食储藏是国家为防备战争、荒灾以及其他突发性事件而采取的有效措施， 是人类生存的必需品，对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。现阶段我国 粮食行业信息化发展存在缺乏有效统筹规划和顶层设计；信息化标准体系不完善， 共享程度低，难以互联互通，存在信息孤岛等问题。 智慧粮库是以传感技术、计算机技术、多媒体技术和大数据技术为基础，以 网络为纽带，运用海量粮库信息对粮库进行管理的系统。智慧粮库的构建将会使

3、 粮库的信息管理互享、粮情的检测等变得方便快捷，为安全储粮提供强有力的科 技支撑。 实现 仓库可视化 ， 构建覆盖所有仓库的传感体系 与门窗电动控制系统 ， 做到仓库状态与库存信息的双可视化。 二 . 方案概述 智慧粮库，简单来说是指“可自由高效的利用最新发展的各种信息通信设备、 具备更自动化的高度综合性管理功能的粮库”。具体来讲，就是把多种传感器嵌 入和装备到粮库的粮堆、仓库，并且被普遍连接，形成“粮 库物联网”，然后将 “物联网”与现有的局域网及总部专网整合起来，实现总部业务管理与物理系统 的集成。在本地进行粮情温度检测信息、 控制 信息、仓温、湿度检测信息，在终 端控制器上进行初次集成并

4、进行数据传送，实现各仓库分散采集与控制（智能通 风系统）。智能化粮库运维系统的建立，一方面是智慧粮库维护实际需要，另一 方面也是其管理自动化、系统化、信息化的要求，通过智能感知技术，对设备运 行状态和环境状态进行自动监测，并联动控制相关设备，是物联网技术在粮库管 理的具体应用，为粮库提供了可靠、实用、先进的技术手段，具有很高的应用价 值。 智能化 控制 系统的应用，改变了粮库管理的模式，改定性管理为定量管理， 改主要靠人工维护的被动维护方式为自动监测的主动维护方式，改管理信息的无 序、凌乱、分散为管理信息的有序、整齐和集中，改被动管理为主动管理，能及 时地发现系统可能存在故障倾向，为解决故障赢

5、得必要的时间；能根据故障信息 快速地发现系统故障点，为快速决策提供有效地支持，具有重要的应用价值。 4 三 . 设计原则 先进 性 采用物联网、移动应用和大数据技术建设智能仓房管理一体化，通过三种主 流技术有效提升系统的效率，保证系统的技术领先。 实用性 所有系统软硬件和网络施工 的建设都要符合库区的实际业务需求，做到每个 上线的功能都是有用的，符合储备库库区的实际情况。 安全性 采取物理、网络和应用三个方面的安全策略，确保系统不受外来的非法入侵， 同时照顾到内部访问级别授权等方面，确保不同权限的用户只能对不同权限的数 据进行访问。 可靠性 和稳定性 系统采用成熟可靠的技术和体系架构，选用可靠

6、性高、稳定性好的软、硬件 产品，对自行开发的系统施行严格的项目管理和质量管理，保证系统可以支持 7*24 小时的系统运作模式，采用热机备份的原则，对主要数据进行实时备份， 保证系统能够保持好的稳定性和可靠性。 可 扩展性 系统提供对上级管理和外部数据联通的数据接口，具有很好的扩展性和可移 植性，充分考虑以后的业务扩展和系统扩容。 灵活性 系统充分考虑现有建设的内容和以后业务的变动相适应，业务流程发生变动 时，可以快速修改完善。 经济性 在保证系统功能和性能需求满足的情况下，采用成本控制，使系统具有很高 的性价比。 四 . 方案价值 1、 通过系统管理平台集成多个智能化系统，实现环境温湿度监控数

7、据的高 速处理，实现气调、通风等系统的自动化。 5 2、 实现储粮减损降耗，提升经济效益。 3、 通过智能气调、控温、智能通风等智能化控制手段，实现合理通风、有 效通风，降低损失损耗，控制虫害，降低霉变，确保储粮安全，提升粮食品质， 最终实现管理出质量、出效益。 五 . 建设目标 传感器检测覆盖要求 在各个 仓库内空气中科学部署温湿度传感器装置，系统、高效采集仓库的温、湿 度数据，为分析控制系统提供真实、可靠的物理数据。 稳定性要求 要求整个无线网络具有良好的稳定性，防止出现无线卡顿、掉线、数据终端等现 象；物联网设备运行稳定，各项联动策略执行稳定，数据回传稳定 ,设备联动控 制准确、有效 。

8、 易管理要求 系统 管理便捷、操作简 单，使得管理人员能方便及时地掌握 各个粮仓实时的温度 和湿度数据，及通风窗口打开关闭情况。 6 六 . 智能化控制 系统架构 七 . 智能化控制系统 方案介绍 7.1. 环境监测系统 环境监测 系统是现代化粮库必备的安全储 粮 的管理基础设施，通过网络通 信技术检测粮食储备库中的基本情况，主要包括仓内温度、粮食温度、 粮食湿度、 仓内 湿 度数据检测，判断需要何种类型的通风方式。 7.1.1. 环境监测系统特点 采用数字传感器，数字信号输出，测量误差小，准确可靠； 两线制结构，系统构成为 “ 传感器 +数据收集器 +服务器 ”三级结构，系 统简洁； 模块化

9、设计，各部件间插接件连接，安装调试维护方便； 系统通用化设计，软硬件可根据使用需要随时由用户自行调整规模。 选用优质的原材料，特殊工艺，设备安全系数高，使用寿命长。 系统具有防雷、防熏蒸功能，运行稳定、可靠。 7 7.1.2. 谷内温度 传感器 数字式传感器是 环境监测系统 的重要组成部分。每个传感器都是有自己的逻 辑地址。传感器是一个预设地址的数字式集成电路器件，它通过双元震荡来测定 温度。其中一个震荡器的频率特性不随温度变化而变化，与石英晶体震荡器相似， 被作为基准。另一个震荡器对温度变化极为敏感，其震荡的频率对温度的变化是 确 定的，并且具有很高的可重复性，元件的精度高，可靠性好。 数字

10、式传感器的优点： 信号不失真：数字信号不会像模拟信号那样在外界干扰的情况下有明显 的变化，所以系统温度精确性好。 使系统简洁成为可能：不论在一条测温电缆上有多少个传感器，电缆都 是两芯结构。 高精确度：对温度敏感性极高并且重复性好。 7.1.3. 谷内湿度传感器 应用环境 主要用于在 -50 至 85 度环境下 3%以上精度的湿度数值 适用于 （ 1） 15m 以下粮食立筒仓，或粮食平房仓测温湿 （ 2）烟草测温湿 （ 3）酒窖测温湿 （ 4）环境温度测温湿 等需要一定抗拉强 度的场合，或多点测温湿的场合。 以下环境不推荐使用： （ 1）冲击力较大的场景 （ 2）抗拉强度要求高的场景 （ 3）

11、完全浸入水中的场景 （ 4）强电磁干扰的场合 （ 5）长时间保持或超过 80 摄氏度温度的场合 基本参数说明 1. 电缆绝缘外护套材料：高压聚乙烯（抗压抗磨性能好） 2. 电缆内芯：双铜线 +抗拉钢丝 8 3.芯片测温湿度范围： -40 至 125 (温度 ) 0 - 100% RH（湿度） 4.电缆推荐使用环境： -30 至 85 5.芯片采集方式：双线制（寄生模式） 6.线芯颜色：无颜色边为 GND 线，带颜色边为 DQ 线。 7.电缆编号：可定制缆号存储，层号存储，存储器内排序数值。 8.抗拉参数： 350KG 11.工作电压： 3-5.5 VDC 12.两点最小间隔： 20cm 7.1

12、.4. 仓内温湿度传感器 将仓内相对湿度和温度模块 HRTH 直接插入多功能测控单元，用来监测仓内 的相对湿度和温度，这样就可以通过使用通风设备保持仓内适宜储粮的条件。 2、 误差保证在满刻度量程的 3% 内 。 3、 传感元件可以互换，现场安装维护简单。 4、 为了保证长期的使用精度 ,可以定期更换传感器。 7.1.5. 硫化氢检测器 磷化氢传感器采 用专业测试磷化氢浓度传感器探头作为核心检测器件；具有测量 范围宽、精度高、线性度好、通用性好、使用方便、便于安装、传输距离远、价 格适中等特点。 采用高灵敏度的气体检测探头，信号稳定，精度高。具有测量范围宽、线形度好、 使用方便、便于安装、传输

13、距离远等特点。 参数 技术指标 PH3 测量范围 0-20ppm 测量方式 电化学传感器 测量精度 3%F.s 响应时间（ T90，秒） 小于 15 秒 质保期 主机质保 2 年，气体探头质保 1 年 波特率 2400/4800/9600 通讯端口 RS485 供电电源 12V-24V DC 运行温度 -20 至 +50 9 工作湿度环境 15-95%RH（相对湿度）、无凝结 外形尺寸 110 85 44mm3 7.1.6. 数据收集器 传输方式： 485 有线 /无线电台 /网络传输 实验室最长测温距离： 2000 米 传感器支持型号： DS18B20 CT1820 QT18B20 GX18

14、B20 SHT30 集成板 通讯协议：自定义有线协议 /自定义无线协议 /MODBUS RTU 协议 供电接口： 24V/5V/220V 测温误差： 0.5 测温范围： -55 128 湿度误差： 3%RH 测湿范围 ： 0 100%RH 无线自组网功能：可支持 无线单点传输距离 :5KM（无遮挡，空旷地带） 无线纠错：支持 LORA 扩频，前向纠错，错包重发。 防雷击浪涌 : 6KV 工作温度： -30 80 线缆编号更改：支持测温电缆缆号，层号一键修改，方便后期维修。 带载口输出电压： 5V 电流输出能力：最大支持 400mA 通讯速率： 9600/1200 驱动线缆方式： 2 线制（寄生

15、模式） /3 线制（供电模式） 采集速率： 150 点 /秒（集中转换模式） 30 点 /秒（稳定转换模式） 地址设定：最大支持 127 个地址 7.1.7. 通讯 以及 电源 电缆 1、 室外地上电缆和直埋地下电缆提供电源以及和测控单元之间的通讯。 2、 通讯及电源电缆将所有测控单元串行相连，至中控室测温电脑。 10 3、 当运行较大系统时，也可以采用多条线路。 4、 室外地上电缆敷设于套管中。 5、 直埋地下电缆 COM2 可以直接埋地使用。 7.2. 智能控制通风系统 7.2.1. 系统 概述 该系统采用智能控制技术，远程手动或自动控制轴流风机、离心风机等粮仓 通风设备粮仓门窗的开关启闭

16、，依据储粮机械通风技术规程和中储粮总公司 智能通风技术规范对粮仓进行通风，达到降温通风、降水通风和调质通风的 功能，提高通风 效率、降低通风能耗，有效控制粮仓的储粮环境和粮食品质，从 而实现安全储粮的目标。 7.2.2. 系统设计 系统设计图 11 电动 通风窗口示意图 7.2.3. 系统功能介绍 本 系统 采用的智能通风系统是新的科学储粮技术，是用基于先进的程序设计 方法，结合粮情多项指标综合检测技术建立起来的智能控制系统，综合集成了通 风专家的知识和经验，通过模拟行业专家作决定的过程来解决那些专家才能解决 的复杂问题，能够在粮库通风决策与通风控制方面起到一个行业通风专家的作用。 智能通风系

17、统可以与现有的 环境监测 系统结合起来，共享粮情数据，实现粮情的 智能化分析判断和预警报告，确保保管人员准确了解粮情变化。 系统主要用于粮库机械通风管理，系统可通过粮情测控系统自动采集粮仓 环境数据，准确判断通风条件，捕捉最佳时机进行通风，避免低效通风，无效通 风、过度通风和有害通风现象的发生。系统可以在后台软件上设置通风设备的自 动通风时间，在要求的时间内风机自动启动工作。此外，系统还可远程控制仓内 空调的开关，并可设置特定的时间或者环境温度条件，系统能进行自动判断并对 仓内空调的运行进行控制。 系统还可自动积累通风经验，提高智能水平，以合理 的选择参数设置，保 证粮食品质，降低储粮成本，提

18、高企业的经济效益。实现储粮机械通风的智能化 可减轻粮库保管人员的劳动强度，改善粮库工作环境，是为实现通风目的采取的 最经济、最有效的通风方式。 该系统可实现以下功能： 12 （ 1） 当自然通风降低表面粮温时，自动打开通风窗和风机挡板，关闭通风口和 风机。 （ 2） 当小风量通风降低粮温时，关闭窗户，打开通风口，启动轴流风机往仓里 送风，打开上面的风机挡板，启动上面的轴流风机或排风扇往外排风。 （ 3） 当小风量通风降仓温时，关闭通风口，打开通风窗和风机，风机往外排风。 （ 4） 当大风量通 风降粮温时，打开通风口，启动离心风机，打开通风窗和风机 挡板，当仓内湿度 85%时，启动上面风机往外排

19、风。 （ 5） 当排积热通风时，关闭通风口，打开北面（或者背阳面）通风窗，打开南 面（或者朝阳面）风机。 （ 6） 实现储粮机械通风 过程的全自动化控制，无需操作人员到粮仓现场就能完 成储粮机械通风。 （ 7） 系统设计有储粮机械通风智能化管理软件，具有智能降温通风、智能自然 通风、智能仓顶排热通风等功能模块，实现储粮机械通风的智能化管理。 （ 8） 系统适用于我国南方储粮生态区域气候条件，在使用上方便灵活。 （ 9） 系统选用性能稳定 的电器元件作为控制设备，抗干扰能力强，运行稳定、 可靠。 7.2.4. 智能控制器单元 控制电机启动及转向。 控制模式：远程 输入电压： 5V、 12V 控制功率： 1800W 控制电压：直流或交流 链接方式：无线 802.11 b/g/n 标准 控制引脚：输出 5V 或者 12V 控制电流： 10A 控制接入：控制两路设备，控制电机正反转 13 八 . 方案预算（一个仓）