一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法和系统与流程

本发明涉及plc工业控制、网络编程及多线程知识领域领域，具体涉及一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法和系统。

背景技术：

在粮食仓储保管过程中，季节变化、外界温度的变化等诸多因素将导致粮温粮情也会有很大的波动，给保粮工作造成了很大的挑战，如何在保持粮食品质不变的前提以低成本的原则安全保粮，大多粮库都是人为利用自然或机械向粮堆压入或抽出空气以调节其温度、湿度等储粮条件，这在很大程度上依赖于人为判断、人为控制，过程繁琐且复杂，极大的浪费了时间。

随着以“互联网+”为代表的新一轮科技浪潮的到来，我国粮食产业转型发展、粮食市场监管调控以及粮食仓储管理手段创新迎来了新契机，围绕作业自动化、出入库智能化、仓储智能化、经营管理可视化几个方面，各地方粮食行政管理部门、涉粮央企和粮食仓储企业正在稳步推进信息化建设，大多数传统粮库正在向数字化、智能化粮库转换。与此同时，各大粮食行业物联网设备厂商应运而生，但是面对不同厂商不同的物联网设备，通讯协议、数据格式、数据解析规则不尽相同，导致每对接一种物联网设备，要做大量重复的对接工作，并且后期维护成本将成倍增加。这时如何通过可配置的方式实现与不同物联网设备自动对接进而减少工作量、降低后期维护成本、合理的利用物联网设备进行智能通风成为迫切的需求。

技术实现要素：

本发明的技术任务是提供一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法和系统，可以实现在粮食仓储保管期间对通风设备的灵活智能化控制，进而控制粮仓的储粮环境，从而达到安全储粮目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法，该方法对不同的物联网设备及其参数进行灵活性配置，实现不同物联网设备的自动对接，所述参数包括设备类型、通信协议、数据格式和数据解析规则，即对不同物联网设备、通讯协议、数据格式、数据解析规则做灵活性配置；

在时间和空间上进行多粒度和多维度的通风策略配置，季节的变化、存储区域和存储形式等都对粮温粮情有较大的影响，根据不同的时间粒度和不同的空间维度分别设置通风策略；

对物联网设备采集的数据进行智能化分析，计算出当前条件是否满足通风要求，根据配置的是人为操作还是自动通风可提醒库区工作人员进行通风作业或者自动通风；

物联网设备运行记录可追溯，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控。

该方法通过可配置的方式实现与不同物联网设备自动对接进而减少工作量、降低后期维护成本、合理的利用物联网通风设备采集的数据进行数据分析、智能控制，以低成本的原则安全保粮。

优选的，所述物联网设备配置可插拔。如果通风设备出现损坏或其它异常，系统或人为检测到，则可对该通风设备停用，设备正常后可再启用。

具体的，所述对不同的物联网设备及其参数进行灵活性配置，具体配置方式包括：

灵活配置物联网设备的生产厂家及设备类型(如气象站、粮情主机、通风窗、轴流风机、混流风机、离心风机等)，配置与每个厂家每种物联网设备的通讯方式，如tcp、udp、http、opc、webservice等方式；

灵活配置每种物联网设备的ip或url、端口、设备开关地址位及设备状态获取地址位等；

灵活配置与设备交互采用的数据格式如xml、json、十六进制串等，并对其交互数据解析规则进行配置。

优选的，所述多粒度通风策略包括按照时间点的粒度进行设置通风策略、按照天的粒度进行设置通风策略、按照周的粒度进行设置通风策略、按照月的粒度进行设置通风策略以及按照年的粒度进行设置通风策略；

按照时间点的粒度进行设置通风策略，如夏季每天8：00、15:00打开通风口通风，10:00、17:00关闭通风口；

按照天的粒度进行设置通风策略，如2019年7月20日固定时间点进行轴流风机通风降温，后续每间隔3天进行降温通风一次；

按照周的粒度进行设置通风策略，如每周周一、周三、周五固定时间点打开通风口通风；

按照月的粒度进行设置通风策略，如每月1号、5号、15号、20号固定时间点打开通风口通风；

按照年的粒度进行设置通风策略，如每年8月1号、10月1号固定时间点进行降温通风、降水通风；

所述多维度的通风策略配置包括按库区进行设置通风策略、按仓房进行设置通风策略和按通风设备进行设置通风策略。如按库区，则对库区中所有配置通风设备的仓房进行通风，若按仓房则对配置的某个仓房进行通风，如按通风设备，则可对某仓房的某个通风设备进行启停。

进一步的，所述通风策略包括降温通风、降水通风和调质通风。通风策略的制定因不同地区、不同季节而异，通风目的也不尽相同，可以配置通风策略为降温通风、降水通风、调质通风等，所有通风策略均审批后生效。

具体的，对物联网设备采集的数据进行智能化分析包括系统根据物联网设备采集的粮情数据计算出当前条件是否满足通风要求，并根据配置实现通风：若配置为人为操作，则提醒库区工作人员进行通风作业；若配置为自动通风，则进行自动通风。

优选的，所述自动通风开启条件包括温度条件和湿度条件，

温度条件包括：

开始通风时：t2-t1≥8℃(亚热带地区：t2-t1≥6℃)；

通风进行时：t2-t1>4℃(亚热带地区：t2-t1>3℃)。

t2—粮堆平均温度，单位为摄氏度(℃)；

t1—仓外大气温度，单位为摄氏度(℃)。

湿度条件包括：

ps2≥ps1

ps2—即时粮温下的粮食平衡绝对湿度[水蒸气分压，单位为毫米(mmhg)]

ps1—即时大气绝对湿度[水蒸气分压，单位为毫米汞柱(mmhg)]

自动通风停止条件包括：

a)t2-t1≤4℃(亚热带地区：t2-t1≤3℃)；

b)粮堆温度梯度≤1℃/m粮层厚度，粮堆上层与下层温度差：房式仓≤3℃,浅圆仓一般不大于10℃；

c)粮堆水分梯度≤0.3％水分/m粮层厚度，粮堆上层与下层水分差≤1.5％；

通过对物联网设备采集的数据与上述通风条件进行计算、对比、分析，实现智能通风。

优选的，物联网设备运行记录包括通风设备的设备状态、开启时间、关闭时间及能耗情况。

优选的，该方法的具体实现步骤如下：

1)、设置仓房物联网设备基础信息配置表，该表存储仓房物联网设备的配置信息(如厂商、型号、通讯协议、ip/url、端口、数据格式、数据解析规则、开关地址位、状态地址位、起停用标志等信息)，在粮食储存环境检测及控制通风设备时，需要到该表中查询这些基础信息，进而控制物联网设备；

2)、设置物联网设备时间维度调度配置表，用来存储粮情检测、大气温湿度检测、通风作业等的启动和停止时间；

3)、设置通风条件配置表，不同地区、不同季节等不同环境下可以设置自动通风的启用条件，用来存储储粮环境(如粮温、水分、仓温、气温、仓湿、气湿等)启用/停用阈值；

4)、设置物联网设备控制方案表，用来存储方案类型(如通风方案、粮情检测方案、气象站方案)、方案粒度(如库区/仓房或通风设备粒度)、仓房、通风类型、通风条件编号、设备调度编号、方案状态(如审批状态、启用停用状态)等信息；

5)、定时任务调度，调用已启用的物联网设备控制方案，查询方案对应的时间调度，到达指定时间后，调用粮温检测、气象站检测，获取大气温度湿度、仓内温度湿度、粮食温度等信息，若出现异常，提醒库区人员，判断是否到达通风条件，若配置为自动通风则调用通风设备根据通风类型(如降温、降水等类型)通风。

该方法实现不同厂家不同物联网设备自动对接，合理的利用物联网设备进行智能通风，最大程度上降低了与不同厂家不同物联网设备对接的难度，降低了码耦合性、代码侵入性，减少对接时间，降低后期维护成本，通过对设备采集的数据综合、快速的智能分析，准确判断允许通风的各项条件，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控。

本发明还要求保护一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的系统，包括仓房物联网设备基础信息配置模块、物联网设备时间维度调度配置模块、通风条件配置模块、物联网设备控制模块和定时任务调度模块，

仓房物联网设备基础信息配置模块用于存储及配置仓房物联网设备的基础信息，对不同的物联网设备、通信协议、数据格式和数据解析规则做灵活性配置，通过配置实现不同物联网设备的自动对接；在粮食存储环境检测及控制通风设备时，通过该模块查询所述基础信息，进而控制物联网设备；

物联网设备时间维度调度配置模块用于存储粮情检测、大气温湿度检测及通风作业的启动和停止时间，在时间和空间上进行多粒度和多维度的通风策略配置；

通风条件配置模块用于在不同环境下设置手动及自动通风的启用条件，并存储储粮环境的启用/停用阈值；

物联网设备控制模块用于存储物联网设备控制方案，并对物联网设备采集的数据进行智能化分析；对物联网设备采集的数据进行智能化分析，计算出当前条件是否满足通风要求，根据配置的是人为操作还是自动通风可提醒库区工作人员进行通风作业或者自动通风；

定时任务调度模块用于调用已启用的物联网设备控制方案，查询方案对应的时间调度，到达指定时间后，调用检测方案，获取温湿度信息，若出现异常，提醒库区人员，判断是否到达通风条件，若配置为自动通风则调用通风设备根据通风类型通风。

物联网设备配置可插拔，如果通风设备出现损坏或其它异常，系统或人为检测到，则可对该通风设备停用，设备正常后可再启用。

物联网设备运行记录可追溯，如通风设备的设备状态、开启时间、关闭时间、能耗情况等，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控。

该系统通过可配置的方式实现与不同物联网设备自动对接进而减少工作量、降低后期维护成本、合理的利用物联网通风设备采集的数据进行数据分析、智能控制，以低成本的原则安全保粮。

本发明的一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法和系统与现有技术相比，具有以下有益效果：

该方法根据储粮具体情况、地理环境条件、仓房特点等，建立通风模型数据库，在不同厂家不同物联网设备通讯协议、数据格式、数据解析规则都不相同的情况下，可以对物联网设备设备类型、通讯协议、数据格式、数据解析规则做灵活性配置，并且设备配置可插拔，通过灵活性配置，最大程度上降低了与不同厂家不同物联网设备对接的难度，降低了码耦合性、代码侵入性，减少对接时间，降低后期维护成本，以低成本的原则安全保粮。

通过通风策略的配置，以及对设备采集的粮情数据，进行综合、快速的智能分析，准确判断允许通风的各项条件，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控，捕捉最佳时机自动控制通风设备的启停，实现智能通风，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法，该方法对不同的物联网设备、通讯协议、数据格式、数据解析规则做灵活性配置，实现不同物联网设备的自动对接；在时间和空间上进行多粒度和多维度的通风策略配置；对物联网设备采集的数据进行智能化分析，进而实现智能通风；物联网设备运行记录可追溯，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控。

物联网设备配置可插拔，如果通风设备出现损坏或其它异常，系统或人为检测到，则可对该通风设备停用，设备正常后可再启用。

对不同的物联网设备、通讯协议、数据格式、数据解析规则做灵活性配置，具体配置方式包括：

可灵活配置物联网设备的生产厂家及设备类型(如气象站、粮情主机、通风窗、轴流风机、混流风机、离心风机等)，可以配置与每个厂家每种物联网设备的通讯方式，如tcp、udp、http、opc、webservice等方式；

可灵活配置每种物联网设备的ip或url、端口、设备开关地址位及设备状态获取地址位等；

可灵活配置与设备交互采用的数据格式如xml、json、十六进制串等，并对其交互数据解析规则进行配置。

在时间和空间上进行多粒度和多维度的通风策略配置，季节的变化、存储区域和存储形式等都对粮温粮情有较大的影响，根据不同的时间粒度和不同的空间维度分别设置通风策略：

所述多粒度通风策略包括：按照时间点的粒度进行设置通风策略，如夏季每天8：00、15:00打开通风口通风，10:00、17:00关闭通风口；按照天的粒度进行设置通风策略，如2019年7月20日固定时间点进行轴流风机通风降温，后续每间隔3天进行降温通风一次；按照周的粒度进行设置通风策略，如每周周一、周三、周五固定时间点打开通风口通风；按照月的粒度进行设置通风策略，如每月1号、5号、15号、20号固定时间点打开通风口通风；以及按照年的粒度进行设置通风策略，如每年8月1号、10月1号固定时间点进行降温通风、降水通风。

所述多维度的通风策略配置包括：按库区进行设置通风策略、按仓房进行设置通风策略和按通风设备进行设置通风策略，如按库区，则对库区中所有配置通风设备的仓房进行通风，若按仓房则对配置的某个仓房进行通风，如按通风设备，则可对某仓房的某个通风设备进行启停。

通风策略的制定因不同地区、不同季节而异，通风目的也不尽相同，可以配置通风策略为降温通风、降水通风、调质通风等，所有通风策略均审批后生效。

对物联网设备采集的数据进行智能化分析，计算出当前条件是否满足通风要求，根据配置的是人为操作还是自动通风可提醒库区工作人员进行通风作业或者自动通风。

系统根据物联网设备采集的粮情数据计算出当前条件是否满足通风要求，并根据配置实现通风：若配置为人为操作，则提醒库区工作人员进行通风作业；若配置为自动通风，则进行自动通风。

以自动降温通风为例，自动通风开启条件包括温度条件和湿度条件，

温度条件包括：

开始通风时：t2-t1≥8℃(亚热带地区：t2-t1≥6℃)；

通风进行时：t2-t1>4℃(亚热带地区：t2-t1>3℃)。

t2—粮堆平均温度，单位为摄氏度(℃)；

t1—仓外大气温度，单位为摄氏度(℃)。

湿度条件包括：

ps2≥ps1

ps2—即时粮温下的粮食平衡绝对湿度[水蒸气分压，单位为毫米(mmhg)]；

ps1—即时大气绝对湿度[水蒸气分压，单位为毫米汞柱(mmhg)]。

自动通风停止条件包括：

a)t2-t1≤4℃(亚热带地区：t2-t1≤3℃)；

b)粮堆温度梯度≤1℃/m粮层厚度，粮堆上层与下层温度差：房式仓≤3℃,浅圆仓一般不大于10℃；

c)粮堆水分梯度≤0.3％水分/m粮层厚度，粮堆上层与下层水分差≤1.5％。

通过对物联网设备采集的数据与上述通风条件进行计算、对比、分析，实现智能通风。

物联网设备运行记录可追溯，如通风设备的设备状态、开启时间、关闭时间、能耗情况等，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控。

该方法的具体实现步骤如下：

1、设置仓房物联网设备基础信息配置表，本表存储仓房物联网设备的配置信息(厂商、型号、通讯协议、ip/url、端口、数据格式、数据解析规则、开关地址位、状态地址位、起停用标志等信息)，在粮食储存环境检测及控制通风设备时，需要到本表中查询这些基础信息，进而控制物联网设备；

2、设置物联网设备时间维度调度配置表，用来存储粮情检测、大气温湿度检测、通风作业等的启动和停止时间，具体存储内容如下：

时间点粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、轮询频率；

天粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率、间隔天数；

周粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率，其中定时日期内容为周一至周天,如果多个的话用‘,’隔开；

月粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率，其中定时日期内容为1号到31号,如果多个的话用‘,’隔开；

年粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率，其中定时日期内容为1月1号到12月31号,如果多个的话用‘,’隔开；

3)、设置通风条件配置表，不同地区、不同季节等不同环境下可以设置自动通风的启用条件，用来存储储粮环境(如粮温、水分、仓温、气温、仓湿、气湿)等启用/停用阈值；

4)、设置物联网设备控制方案表，用来存储方案类型(通风方案、粮情检测方案、气象站方案)、方案粒度(库区/仓房或通风设备粒度)、仓房、通风类型、通风条件编号、设备调度编号、方案状态(审批状态、启用停用状态)等信息；

5)、定时任务调度，调用已启用的物联网设备控制方案，查询方案对应的时间调度，到达指定时间后，调用粮温检测、气象站检测，获取大气温度湿度、仓内温度湿度、粮食温度等信息，若出现异常，提醒库区人员，判断是否到达通风条件，若配置为自动通风则调用通风设备根据通风类型(降温、降水等类型)通风。

参照附图1，以具体实施例对本方法的数据库设计策略进行以下详细地说明，实现粮食仓储保管智能通风数据库配置的具体实现步骤：

1、设置仓房物联网设备基础信息的表结构(xxsb_bjcxx)如下：

2、设置用来存储物联网设备时间维度调度配置表的表结构(xxsb_sjwd)如下：

3、设置用来存储通风条件配置的表结构(xxsb_tftj)如下：

4、设置物联网设备控制方案表，用来存储方案类型(通风方案、粮情检测方案、气象站方案)、方案粒度(库区/仓房或通风设备粒度)、仓房、通风类型、通风条件编号、设备调度编号、方案状态(审批状态、启用停用状态)等信息，xxsb_fakz表结构如下：

5、物联网设备自动运行或人工操作后，自动记录运行日志，包含设备状态、开启时间、关闭时间、能耗情况等信息，xxsb_yxjl表结构如下：

该基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的方法，以仓储通风为导向，智能为目标，基于物联网设备，参照国家标准、粮食行业标准等进行设计。

该方法实现不同厂家不同物联网设备自动对接，合理的利用物联网设备进行智能通风，最大程度上降低了与不同厂家不同物联网设备对接的难度，降低了码耦合性、代码侵入性，减少对接时间，降低后期维护成本，通过对设备采集的数据综合、快速的智能分析，准确判断允许通风的各项条件，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控。

实施例二

一种基于物联网设备实现粮食仓储保管智能通风的系统，包括仓房物联网设备基础信息配置模块、物联网设备时间维度调度配置模块、通风条件配置模块、物联网设备控制模块和定时任务调度模块。

仓房物联网设备基础信息配置模块用于存储及配置仓房物联网设备的基础信息，对不同的物联网设备、通信协议、数据格式和数据解析规则做灵活性配置，通过配置实现不同物联网设备的自动对接，灵活性配置过程参考实施例一所描述的灵活性配置；在粮食存储环境检测及控制通风设备时，通过该模块查询所述基础信息，进而控制物联网设备。

物联网设备时间维度调度配置模块用于存储粮情检测、大气温湿度检测及通风作业的启动和停止时间，在时间和空间上进行多粒度和多维度的通风策略配置，时间的多粒度配置和空间的多维度配置参考实施例一所描述的在时间和空间上进行多粒度和多维度的通风策略配置。

通风条件配置模块用于在不同环境下设置手动及自动通风的启用条件，并存储储粮环境的启用/停用阈值，参考实施例一描述的通风条件设置。

物联网设备控制模块用于存储物联网设备控制方案，并对物联网设备采集的数据进行智能化分析；对物联网设备采集的数据进行智能化分析，计算出当前条件是否满足通风要求，根据配置的是人为操作还是自动通风可提醒库区工作人员进行通风作业或者自动通风，具体实现方式参考实施例一中描述的对物联网设备采集的数据进行的智能化分析。

定时任务调度模块用于调用已启用的物联网设备控制方案，查询方案对应的时间调度，到达指定时间后，调用检测方案，获取温湿度信息，若出现异常，提醒库区人员，判断是否到达通风条件，若配置为自动通风则调用通风设备根据通风类型通风。

物联网设备配置可插拔，如果通风设备出现损坏或其它异常，系统或人为检测到，则可对该通风设备停用，设备正常后可再启用。

物联网设备运行记录可追溯，如通风设备的设备状态、开启时间、关闭时间、能耗情况等，实现对粮库通风设备实时精准监督与管控。

系统的具体实现方式如下：

1、设置仓房物联网设备基础信息配置表，本表存储仓房物联网设备的配置信息(厂商、型号、通讯协议、ip/url、端口、数据格式、数据解析规则、开关地址位、状态地址位、起停用标志等信息)，在粮食储存环境检测及控制通风设备时，需要到本表中查询这些基础信息，进而控制物联网设备；

2、设置物联网设备时间维度调度配置表，用来存储粮情检测、大气温湿度检测、通风作业等的启动和停止时间，具体存储内容如下：

时间点粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、轮询频率；

天粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率、间隔天数；

周粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率，其中定时日期内容为周一至周天,如果多个的话用‘,’隔开；

月粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率，其中定时日期内容为1号到31号,如果多个的话用‘,’隔开；

年粒度：内容包括调度编号、时间维度类型、定时时间点(多个时间节点的话用‘,’隔开)、定时日期、轮询频率，其中定时日期内容为1月1号到12月31号,如果多个的话用‘,’隔开；

3)、设置通风条件配置表，不同地区、不同季节等不同环境下可以设置自动通风的启用条件，用来存储储粮环境(如粮温、水分、仓温、气温、仓湿、气湿)等启用/停用阈值；

4)、设置物联网设备控制方案表，用来存储方案类型(通风方案、粮情检测方案、气象站方案)、方案粒度(库区/仓房或通风设备粒度)、仓房、通风类型、通风条件编号、设备调度编号、方案状态(审批状态、启用停用状态)等信息；

5)、定时任务调度，调用已启用的物联网设备控制方案，查询方案对应的时间调度，到达指定时间后，调用粮温检测、气象站检测，获取大气温度湿度、仓内温度湿度、粮食温度等信息，若出现异常，提醒库区人员，判断是否到达通风条件，若配置为自动通风则调用通风设备根据通风类型(降温、降水等类型)通风。

实现过程同实施例一。

该系统通过可配置的方式实现与不同物联网设备自动对接进而减少工作量、降低后期维护成本、合理的利用物联网通风设备采集的数据进行数据分析、智能控制，以低成本的原则安全保粮。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。