数字化粮仓监控管理系统设计方案(共89页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上数字化粮食仓库智能化系统集成平台(总体设计建议书) 2009年9月目 录专心-专注-专业1引言当前,数字化技术正在全国各地迅速展开。2003年国家投入巨资,率先在政府部门实行电子政务。数字化技术导致地理信息技术在理论、方法、技术以及应用都在发生着深刻的变化,而这些变化也推动着3S技术、网络通信技术应用地走向深入。各级政府和大型企业也纷纷使用数字化技术以提升管理水平,实现最大限度的资源共享和可视化、智能化,进而使管理科学化、现代化。据上海市统计局统计,2005年,上海全市常住人口1778万人(其中外来常住人口438万人),加上居住半年以下外来人口143万人,实有人口19
2、21万人。上海是一个特大型粮食消费城市。据统计,2005年,上海年粮食总产量105万吨,其中:稻谷85.5万吨,小麦等19.5万吨。当年,年粮食需求量570万吨(原粮)左右,其中口粮370万吨(粳稻谷300万吨),饲料用粮170万吨,食品加工等用粮30万吨。上海粮食消费所需粮源,当地郊区生产提供20%,其余80%从国内采购和国外进口。2005年度储备粮轮换总量53.5万吨,轮换储备油2万吨。从2002年起,上海粮食局在调整储备粮结构的基础上,科学测算自然陈化速率,合理计算储备粮轮换专项补贴,逐步建立利益共享、风险共担的市级储备粮轮换新机制,有效控制轮换价差。推动储备粮动态管理,确保常储常新,增
3、强政府粮食宏观动态调控能力。上海整个城市对粮食的巨大需求量为粮食仓储管理提出了更高的要求,但目前上海市各粮食仓储装备及其现代化管理水平参差不齐,分散各地的仓库智能化监控系统由于通信协议不一致,只能在当地仓库独立运行,没有建立统一的分级监控管理集成平台,上级主管部门难以实时监控各地仓库粮食仓储情况,致使有的仓库存在虚报、假报仓储数量,无法准确统计储备情况;偷梁换柱以陈换新导致储粮价损;粮食收储、运输耗费大量人力、物力;有的粮库不能及时检测并控制仓储粮食温度、湿度造成粮食霉变等等。传统的粮食仓储管理信息系统在其设计和操作过程中的复杂性和分散性已不能适应这一发展的需要。为了解决这一矛盾,在这里我们提
4、出上海市数字化粮食仓储智能化系统集成平台,正是顺应现代数字化管理理念。3SC技术可将上海市分散在各地的粮食仓储管理的各种信息与地理空间位置很好地结合在一起,图文并茂,简捷直观。可以管理的数据量更大,分析功能更强,新技术和新手段的采用对粮食仓储管理创新、技术创新,提高管理工作效率和社会服务效益起着重要的作用。数字化粮食仓储智能化系统集成平台可以与现代化粮食仓储管理模式和理念有机结合,博采众长,集技术的先进性和管理的有效性于一体,带来的不仅仅是一种管理手段,更重要的是,为打开粮食仓储现代管理之门,科学、高效、规范地进行管理铺平道路。数字化粮食仓储智能化系统集成平台以数字化为基础,通过网络集成、数据
5、集成、界面集成、通讯集成等多种技术,建立基于Web GIS的空间可视化集成平台。软件工程通过接口模块组成实时监控网络神经。系统体现了空间可视化、智能化和总控管理自动化的技术水平,集多种专业管理系统、通用办公系统、Internet应用等多方面的合理整合。它不仅规范和完善管理部门内部的业务流程、操作模式、管理模式,而且利用Internet的覆盖能力,实现了对各相关部门和粮食仓储监控管理系统相联接,构成电子化的虚拟粮食仓储系统。以适应当前与未来发展的客观需求。2 系统平台建设总体技术路线系统采用面向空间、面向对象、面向用户的构件设计思想。综合应用数字化技术、GIS技术、电子标签(RFID)技术、传感
6、与自动控制技术、网络通信等现代信息技术,将上海市各地粮食仓库仓储监控管理系统集成为一体。集成平台具有空间可视化、分级管理、跨部门协同、数据资源共享、管理智能化等功能。首先是对上海各粮食仓库管理空间进行数字化处理,建立矢量电子地图数据层集和监控属性拓扑关系,将粮食仓储监控管理的各种信息与地理空间位置很好地结合在一起。为了体现空间可视化、智能化和总控管理自动化的技术水平,系统既能提供综合性数据和多媒体信息服务,又是集中显示分控的服务平台,同时也是一个信息通畅的指挥调度平台;既能集中监控管理,又能分散维护检测。系统界面友好,以在线帮助和地图空间导航为导引,提供灵活快捷的可视化空间查询手段;快速准确的
7、统计数据;直观的图形图像操作。GIS地图引擎可以支持海量数据的交互,分析功能更强,新技术和新手段的采用对管理创新、技术创新,提高工作效率和未来粮食仓储业务增值服务起着重要的作用,特别是对管理决策于层具有非常重要的现实意义。3 缩略词数字化粮库广义上讲是指粮库信息化。狭义上讲是指综合运用地理信息系统、传感与控制、宽带网络、多媒体及虚拟仿真等技术,对粮库的各类监控电子设施进行信息自动采集、动态监测、粮库管理和辅助决策服务的技术系统,它是真实粮库的数字化再现,主要服务于粮食储备管理、公共安全等管理领域的相关部门,以及需要粮食储备基础数据服务的企事业单位。应急预案根据各个粮库不同环境条件,不同报警事件
8、类别、出现位置而预先制定的应急处理方案。Internet采用卫星、电信网络、有线电视网等现代通信手段,以WWW为依托的广域计算机网络系统。Intranet 采用Internet的通讯协议和技术手段,在单位内部进行信息传输的网络系统。VPN虚拟专用网(Virtual Private Network) 依靠ISP和其它NSP在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。具有安全、质量保障、可扩充、可管理性。GIS地理信息系统,以空间数据管理为基础,结合空间数据库管理和关系数据(属性数据或非空间数据)库管理为一体的数据分析与管理系统。Web GIS基于Internet/Intranet技术的Web方式地
9、理信息发布系统。RFIDRFID(射频识别)电子标签是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点,其应用将给物流储运、智能化监控等产业带来革命性变化。空间数据地理位置或具有定位、定形信息的精确数据描述。属性数据对地理点、线、面相关属性信息的描述。空间分析包括“空间数据的分析”和“数据的空间分析”,前者的中心是以数学(统计)模型来描述和模拟空间现象和过程,将本来模拟的地理模型转换成数学模
10、型,以便于定量描述和计算机处理。后者则从空间位置、联系等方面去研究空间事物,以期对空间事物作出定量的描述,它回答了“是什么?”、“在哪里?”和“怎么样?”。ODBC开放式数据库连接。open database connectivity 的首字母缩略词。Microsoft WOSA 结构中的一种接口,为基于 Windows 的应用程序提供一种通用语言来访问网络数据库。OPCOPC(OLE for Process Control)技术已成为一种工业标准。它是由多家自控公司和微软共同制定并采用微软ActiveX,COM/DCOM等先进和标准的软件技术。OPC支持多种开放式协议以满足客户对信息集成之需
11、求,它为客户提供了一种开放、灵活和标准的技术,减少了未来的集成系统所需要的开发和维护费用。粮库地图按粮库的地理分布情况标明有关粮库各种属性的地图。一般可分为:点、线、面形状图、全景图;粮库建筑设计图等类型。4 系统设计原则41系统设计的总思想遵循“平台稳定性,技术先进性,系统完整性,结构开放性,系统可扩展性、网络适应性”的设计思想,在设计和开发中坚持“平台大众化、业务服务人性化、应用开发平台化、接口开放化、管理工具实用化”等原则,融合空间数据和属性数据、矢量数据和栅格数据、多媒体数据和文本数据于一体. 42 系统接口和标准化系统采用标准通讯端口和数据库接口,实现数据接收与交换。系统设计遵守有关
12、国际标准、国家标准、工业标准及有关国家建设部智能建筑设计标准GB/T50314-2000、邮电部宽带网设计规范、公安部安全防范工程设计标准、建筑电器设施设计施工标准等规范。43 用户管理人员与开发人员相结合的原则系统的集成开发,不仅仅是IT技术的应用,实质上是先进的管理思想和方法的引入,是现代粮食储备管理模式和理念的有机结合。三者的结合才能真正将领导的管理思想、管理模式、业务流程规范化、信息数据标准化、用户可操作性等需求贯穿整个应用系统,实现整个粮食储备管理信息资源重组和共享。44 协同工作、信息共享原则在计算机辅助决策系统中包含有对各粮食储备业务系统数据的统计分析处理,因此,本系统必须提供规
13、范统一的接口,以确保与各粮食储备业务系统能很好地共享信息,协同工作。45 数据的组织原则粮库管理信息化数据具有多样性和离散性特征,数据组织是信息共享的关键。因此各类数据要统一存储、统一管理。内部数据和外部数据应有统一的数据接口。数据的接口要符合工业标准,采用XML作为数据抽象和传递的工具。46 用户界面的设计原则系统界面设计遵循用户人性化原则,采用流行的Web GIS风格和空间导航。系统操作简便,用户界面友好,用户可方便地进入管理层面,实现空间可视化,管理智能化。47 系统安全原则系统在网络物理结构上是一个开放系统,在应用层面是一个交互系统,在执法管理内部的管理数据是一个封闭系统。系统设计需要
14、在软、硬件两个方面采取措施,建立完备的系统安全和权限管理系统。5 系统总体需求分析在市粮食局的统一管理、协调下,在上海市建立一个数字化储备粮粮库三级管理平台体系,即以储备粮粮库现场为一个管理中心(定义为第三级管理中心)、区级粮食储备管理中心(定义为第二级管理中心)、市级粮食储备管理中心(定义为第一级管理中心),并与气象、消防、交通、环境保护、卫生急救以及突发事件处理的综合化信息管理系统联网,组成一个集储粮信息,粮库库内状态信息,视频图像信息收集、传输、处理以及安全防事故和防灾预警,粮食储运调度一体化的数字化储备粮库综合管理体系。三级管理权限如下图:51第三级管理中心511网络与系统集成(1)视
15、频监控工程:增设和完善各粮库数字图像监控系统,对库区出入口、重点部位、每个粮仓大门均设置监视摄像机,在低照度情况下甚至晚上仍获得清晰的视频监控图像。粮仓大门的摄像机可采取开门控制联动录像和运动检测录像并可配合灯光联动,设置部分高速智能球并带预置点,可根据需要改变监控的角度和焦距并巡视。(2)增设粮库出入运输车辆电子标签(RFID)识别系统:该系统与电子磅秤计量系统关联,系统只需要在出入车辆驾驶室台上放置或粘贴无源电子标签,通过道闸旁设置的远距离读卡器,快速识别出入车辆属性(车号、车型、所属单位、驾驶员等)。车辆皮重、载货净重、载货品种、出入库号等)。系统可对每次运输作业提供快捷电子标签属性设置
16、,自动完成计量统计。(3)粮库现场总线异构网、各类监控管理系统集成:通过开发监控设备通信协议服务器和数据通信接口,将粮库各类监控设备通信协议转为TCP/IP协议,实现粮库现有的监控现场总线与以太网集成为一体,实现粮库各类监控系统数据跨系统交换。视频监控集成通过矩阵控制器输出端口(48路)接入通信协议服务器视频压缩卡转为数字视频,支持视频图象远程调用。在二级管理中心设置一个静态IP,通过ADSL宽带构建安全的VPN虚拟专用网,实现粮库管理三级中心与二级、一级中心的数据远程交换。512实时数据采集集成实时监控管理数据采集集成包括:(1)粮库安全监控采集:包括粮库原有视频监控数据;新增粮库内外关键部
17、位(每个库区出入口、库内、大门等)视频与门禁联动监控;周界报警、消防报警监控、出入粮库车辆(电子标签RFID识别)监控等;建立视频与粮仓各类监控报警系统智能联动和视频对动态目标追踪功能;实现视频远程监控。(2)库内粮食储存状态检测采集:对粮库现有温度、湿度、CO2、保鲜惰性气体、粮食水分含量监测系统所采集的数据;(3)粮食储存环境调控系统数据采集:包括气体环流熏蒸系统、烘干系统(如果已配置)的环境调控检测数据、调控机电设备、粮食传输带运行状态和故障报警数据等;(4)电子化计量数据采集:包括粮库库存品种、数量、等级;出、入、转库时间、存放时间等逐日、旬、月、半年、年度盘点数据;粮食出入库运输车辆
18、载货称重计量、车辆属性标识数据等;(5)粮食仓库管理数据采集:包括粮库安防报警记录、作业工作记录、粮库库存管理、财务报表等数据;(6)当地气象、消防、交通运输、环境保护等应急防灾相关信息服务系统超链接;513基于Web GIS智能化监控管理集成平台(1) 粮库管理空间与相关属性数字化:首先对粮库仓库监控管理空间包括周界、办公建筑及楼层单元、仓库单元、道路、各类监控传感器与粮仓机电设备布局进行数字化处理,建立粮库监控管理空间电子地图和属性拓扑关系,空间和属性数据的数据库建设;实时监控数据库、报警与突发事件预案库、管理信息数据库建设等;(2)应用系统平台:应用系统是基础地理信息系统的一个上层平台;
19、是用户服务、监控、管理、决策的信息平台;应用系统以粮库管理空间结构电子地图为背景,将各自独立的子系统连接起来,提供了一个统一的管理操作平台,用户可以获取各种管理信息,统一组织,统一处理,是一个具有监视、控制、管理一体化功能的强大的信息管理系统。用户通过空间导航可以快速进入所管理的层面完成各项监控管理业务,所有监控系统要素值变化与机电设备工作状态采用直观的组态动画显示。应用系统包括:系统登陆、粮库资源、安全监控、环境监控、储运监控、作业监控、报警应急、财务报表、粮库管理、系统维护10大模块。52第二级管理中心第二级管理中心为区级粮食储备管理中心。二级管理平台连接所辖三级管理中心。在二级管理平台上
20、,以全区电子地图为背景,地图上标注所辖三级粮库图标,具有以下管理功能:521全区粮食储备资源浏览系统通过GIS提供的控件,实现地图图层操、放大、缩小、漫游、鹰眼、作空间与属性相互查询等功能,用户可以快速全局或选定粮库的各种粮食储备资源。(1)用户可以浏览全区粮食仓库布局与交通环境状况。(2)粮库基本属性地图查询:点击地图上任一粮库图标,将进入该粮库总体结构电子地图,可以查询该粮库建筑布局、各库区仓库建筑结构属性、储备粮状况;监控设备布局、机电设备布局及属性;粮库管理属性等单项和综合属性统计列表显示。也可通过鼠标框选若干粮库,系统弹出所选粮库的属性列表。(3)也可通过输入某个粮库属性字段查询这个
21、属性的空间位置。522 智能化监控(1)监控报警:系统以预先设定的各粮库各类监控报警为优先级,一旦辖区任意一个或多个粮库发生报警,电子地图所标注的粮库图标转为红色闪烁图标,并发出报警语音提示值班人员处理报警事件,值班人员点击报警粮库图标,系统立即进入发生报警粮库详细电子地图,显示报警类型、报警位置、联动相关区域视频监控图象,报警事件处理结束确认系统退出报警状态。如所预先设定的任何一个仓库仓门开启将触发报警,一旦发生仓库门打开,系统立即发出一个报警信号,该信号同时传送到各中心,并联动该仓库门相关的视频监视图像并开始对图象进行保存直至仓库门关闭结束图象保存。各中心将同时收到该报警信号后,均可调看该
22、图像和云台变焦操作,但云台变焦优先控制权二级中心高于三级中心,一级中心高于二级中心。系统具有安全防范、防偷盗、防调包功能;具有监测、统计粮库温、湿度报警及防霉防变功能;具有适时运输调度辅助决策功能;(2)粮库监控系统实时查询:二级中心授权用户可以进入辖区任意粮库监控系统,查看该粮库各类监控系统实时监控情况。523报警应急预案与指挥调度(1)预案:系统采用面向对象、面向空间的人工智能思路,根据辖区各粮库发生报警的不同地理位置、粮库环境、报警事件性质等条件等预先制定报警应急指挥调度方案而建立的预案数据库。预案包括:初始预案、紧急预案。当报警被确认为紧急等级后,系统根据报警地理位置、环境等立即启动相
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