智能化散粮运输车系统的设计与应用展望

李朝英,李 臻,曹 泓,崔培培，朱秋君,邓仲芬,张 勇，张道忠

(1.中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088； 2.安徽博微长安电子有限公司，安徽 六安 237000)

智能化散粮运输车系统的设计与应用展望

李朝英1,李 臻1,曹 泓1,崔培培1，朱秋君1,邓仲芬1,张 勇1，张道忠2

(1.中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088； 2.安徽博微长安电子有限公司，安徽 六安 237000)

设计了一种具备粮食在线管理功能的智能化散粮运输车系统，该系统包括粮情检测分系统、智能环控分系统、智能终端、远程管理平台四个部分。该系统可以有效监管粮食长途运输途中的粮情变化，并自动控制粮情，从而避免了粮食长途运输过程中的霉变等情况，同时对粮食物流进行全程跟踪，实现整个粮食物流过程中的智能联网管理。同时还展望了该系统的扩展应用。

散粮运输车；粮情检测分系统；智能环控分系统；智能终端；远程管理平台；应用

近几年，国内粮食物流行业正处于大力发展阶段，随着“四散化”粮食物流的迅速发展，国内散粮运输车应运而生，但是散粮在长途运粮过程中容易受到湿、热等环境因素的影响，影响粮食品质。此外，我国粮食物流缺乏全程跟踪能力，无法实现粮食物流动态调拨与动态调整，体现不出粮食物流的效率与安全。国家粮食局《粮食科技“十二五”规划》提出，推广信息技术带动产业现代化。发展基于物联网技术的现代粮食流通体系。研发感知粮食温度、湿度、品质、数量和粮堆中气体、霉菌、害虫的图像粮食专用传感器，利用专用传感器等技术，逐步实现对粮食库存信息的智能化监控。推动先进制造技术应用。开发装备智能控制和在线监测技术等[1]。

目前国内市场上的散粮运输车普遍不具备智能化功能，国外的散粮车，部分具有车载检测系统(检测空气温湿度、CO2)[2]，无智能环控系统。而粮情检测[3-4]和控制系统[5-6]目前在国内粮库已经逐步推广，取得了比较好的效果。因此，同时具备车载在线粮情检测、智能环控和远程行车管理系统的散粮运输车系统目前在国内外均处于空白状态。该系统将粮情在线检测和环控系统引入到散粮运输车中，可以有效监管粮食长途运输途中的粮情变化，并能自动控制储粮环境至最佳状态；同时将粮食在线管理与远程行车管理系统集成到散粮运输车上，实现了粮食物流的全程跟踪和远程监管。

1 系统组成

如图1所示，智能化散粮运输车系统，是通过在普通的散粮运输车上，以结构安装的方式安装粮情检测分系统、智能环控分系统和智能终端，然后与远程管理平台进行通信。粮情检测分系统实时检测车厢内粮情数据，并将粮情数据通过CAN总线发送给智能终端；智能环控分系统根据智能终端获取的粮情数据进行分析，并结合专家系统的规则库进行推理，获得环控策略，然后再将这些环控策略发送给智能终端，从而控制空调、电动通风窗等环控设备，自动调节车厢内储粮环境至最佳状态；智能终端是整个系统的中央控制单元，一方面采集粮情数据，发送环控策略数据；另一方面通过GPRS与远程管理平台进行通信，实现对散粮运输车的远程监管。图2为智能化散粮运输车外观实物图。

图1 智能化散粮运输车系统总体架构框图

图2 智能化散粮运输车外观实物图

2 分系统设计

2.1 粮情检测分系统

如图3所示，粮情检测分系统，是以结构安装的方式在散粮运输车车厢安装若干个粮堆测温线缆、空气温湿度传感器(车厢外面也进行安装)、粮食水分传感器和汇聚点，从而实时检测车厢内粮堆温度、车厢内外部空气温湿度、车厢内粮食水分等粮情数据，粮情数据通过CAN总线传输到汇聚点，汇聚点通过有线与车头的通讯终端进行通讯。通讯终端通过RS232与智能终端通讯，将粮情数据发送给智能终端。

散粮车车厢安装实物图如图4所示，粮堆测温线缆安装在车厢内部四个拐角处的不锈钢柱上(距车壁15 cm)，空气温湿度传感器安装在车厢顶部侧壁(车厢外面也安装)，粮食水分传感器安装在车厢底部距离车底面1 m处，该粮食水分传感器采用弥散场电容传感器检测粮食的含水率，提高了灵敏度，实现粮食在线水分检测。

图3 粮情检测分系统硬件框图

图4 散粮车车厢安装实物图

2.2 智能环控分系统

智能环控分系统包括智能环控算法模块、空调、通风窗、空调控制器和通风窗控制器。如图4所示，通风窗安装在车厢顶部，在6 m的散粮车中共设计了四扇电动通风窗和一部空调，四扇通风窗由四个通风窗控制器控制，空调由空调控制器控制开关。智能环控算法模块连接在智能终端上，对粮情数据进行分析，经过一定的算法和推理机制，输出环控策略。智能终端接受到环控策略后，将控制信息发送到空调控制器和通风窗控制器，从而自动控制空调和通风窗的开关，从而使车厢内空气温湿度达到目标值，以改善粮食储藏环境。其中推理机制举例如下：

If(空气湿度<75%)and(粮温>20℃)and(粮温—车厢外空气温度>3℃)，then(开窗降温通风)；

If(空气湿度>75%)and(通风窗状态为开)，then(空气湿度偏高，关闭通风窗)。

2.3 智能终端

智能终端是整个系统的中央控制单元，安装在驾驶室。一方面接收粮情检测分系统的粮情数据，再运用智能环控分系统对粮情数据进行分析，获得控制策略，进而控制空调和电动通风窗的开关，从而优化散粮车粮食存储环境。

另一方面与GPS模块进行连接，采集行车GPS数据，实现车辆路径规划和行车安全监管；同时通过GPRS与远程管理平台进行通讯，向远程管理中心发送散粮车粮情数据、环控策略数据和车辆运行状态数据等，用于实现粮食运输过程的远程管理。

2.4 远程管理平台

远程管理平台可以实现对车辆的远程集中管理，是粮食现代化物流的重要组成部分。远程管理平台采用B/S架构，运行在WEB服务器上，远程管理平台可以获取和查看多辆散粮运输车的粮情数据、环控策略数据、车辆所在位置和车辆运行状态数据等，并对历史数据进行相关分析，从而实现对多辆散粮运输车长途运输过程中的集中优化管理。以远程管理平台的实时地图显示功能为例，如图5所示，该界面可以查看当前该公司车队所有智能散粮车车辆的地图实时位置，鼠标落到某辆车处，显示当前的粮情信息及控制信息等。

图5 远程管理平台实时地图显示界面

3 应用展望

该智能化散粮运输车系统，将粮情在线检测和环控系统引入到散粮运输车中，可以有效监管粮食长途运输途中的粮情变化，并能自动控制储粮环境至最佳状态，从而避免了粮食长途运输过程中的霉变等情况；同时将粮食在线管理与远程行车管理系统集成到散粮运输车上，对粮食物流进行全程跟踪和远程监管，实现了整个粮食物流过程中的智能联网管理，其创新性设计与实现对现代粮食物流的发展具有重要意义。

该系统采用了模块化和标准化设计，系统可靠性高，易于拓展。不仅可以应用于散粮车，后期也可以拓展用于火车、海运运粮过程中粮情控制，还可以将粮食拓展到食品、蔬菜、水果、高价值产品及对运输环境有特殊要求的产品等，实现环境控制和远程监控，其应用价值更为广泛，将带动相关行业的提升，意义更为长远重大。

[1] 国家粮食局.国家粮食局关于印发《粮食科技“十二五”发展规划》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] 滕召胜，蔡 铁，王可宁，等.一种智能化粮情自动检测系统[J].农业工程学报，2001，17(4)：144-147.

[4] 李海煌，于丽伟.现代粮情检测技术简析与建议[J].哈尔滨市经济管理干部学院学报，2002(2)：61-62.

[5] 蔡广平，危韧勇，黎群辉.基于专家系统的储粮仓智能测控系统[J].计算机测量与控制，2006，14(6)：722-723.

[6] 陈德发，秦维平，马 飞.改进型储粮智能通风系统实仓应用效果[J].粮油仓储科技通讯，2013(3)：43-45.

(责任编辑：俞兰苓)

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

粮食公益性行业科研专项——“北粮南运”散粮高效运输系统化技术装备研发(201413005)。

李朝英(1984-)，女，硕士，工程师，主要研究方向为传感器与物联网相关技术。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.04.004

S377;TP393

A

1003-6202(2017)04-0015-03