2013年粮食公益性行业科研专项项目

“粮食数量安全预警监控应急技术与装备”
取得全球粮食数量早期预警系统和库存在线监测系统等多项成果

国家粮食局门户网站  www.chinagrain.gov.cn
【2017-09-26】   【字号:

“粮食数量安全预警监控应急技术与装备”项目由中国科学院遥感与数字地球研究所牵头,国家粮食局科学研究院、北京大学、北京邮电大学、南京财经大学、北京航天金泰星测技术有限公司、国贸工程设计院等单位实施。该项目在粮食数量安全的预警、监控和应急等领域取得多项突破。项目共申请发明专利13项,现已授权5项,另获10余项实用新型专利,获软件著作权19项,在北京、安徽、浙江、湖南、湖北等地建立实验基地8个,建立生产线1条。

一、全球粮食数量安全早期预警系统。集成基于云计算技术的自主创新的全球粮食供应数量早期及全过程监测技术体系,通过农业气象、农情、产量和预警对全球尺度的粮食供应数量早期及全过程监测,定期更新小麦、水稻、玉米与大豆全球与中国尺度粮食生产能力趋势分析信息,构建粮食价格与粮食进出口模型。构建了农情在线监测、信息在线查询、在线分析、在线发布于一体的粮食数量早期预警系统。2013-2016年,在线发布13期全球农情遥感速报(中英双语)。成果持续为有关决策部分提供参考。代表国家,连续承担2013年、2014年与2015年《全球大宗粮食作物生产形势》国家报告撰写,形成生态环境遥感领域的国家品牌栏目。

同时,在融合数据技术、指标体系开发技术、数学模型开发技术、系统软件开发技术等相关技术的基础上,结合我国粮食供求特征,从微观、宏观、产业和政策等维度,融合粮食物流效率、粮食工业安全、粮食市场波动等因素,构建了粮食安全预警指标体系。目前,江苏省粮食行政管理部门已参考应用本体系。

二、基于压力传感器的粮食库存在线监测系统。实时测量粮堆压力,实现对粮仓储量的高精度、低成本、长期在线的稳定测量,系统可实时以图形、数据方式显示储粮重量,智能分析储粮状态,对异常情况及时预警。粮仓专用压力传感器具备良好的长期稳定性、耐熏蒸特性,在测量精度、可靠性和成本上达到性能最优。在江苏、北京、黑龙江、山东、湖北、安徽等地15个粮库开展了小麦、玉米、稻谷、大豆等实验和示范应用。

三、粮堆密度测量设备。通过测量电磁波信号在粮堆中的传播速度来测量粮堆的介电常数,根据粮食密度与介电常数模型计算得到粮堆密度值,并结合体积测量数据计算粮仓中储粮数量。已在北京、安徽、江苏以及陕西多个粮库应用测试,现场检验小麦、玉米检测差率为1.2%,且不受仓型限制。目前设备已实现小批量生产。

四、储备油脂数量检测装备。采用轴向径向旋转部件,利用3D激光扫描技术,模拟油罐体积云点图,测量出油罐体积。在浙江省粮食局直属粮油储备库和温州市粮油收储有限公司中心库等单位进行了实仓应用,测量精度大于98%。

五、基于GIS的“三维粮库数据管理”系统及不规则粮堆体积计算软件。系统具备扫描数据、设计资料和模型的上传、下载,粮库及扫描照片等图片的上传、展示,扫描数据的三维立体展示等功能。对采集的覆盖北京、河北、山东、四川、福建等省市的81个粮库的200多个仓房的三维扫描数据进行集中的管理,构建了三维扫描数据、模型、设计、图像、仓房体积等信息的数据库,形成了数据存储、分析和应用平台。

六、高位码垛系统。提出了新型的准连续自动码托盘技术和拆托盘专用工具,研制了新型成品粮高位码垛机器人系统,码垛能力超过1000袋/h,提升了粮食行业物流装备的自动化水平。已经具备产业化条件,可以实现量产。

七、成品粮仓储温湿度场监测系统。实现库内温湿度实时监测、显示、历史查询等功能,并配合插补算法计算所监测到现有数据的均值得出变量的缺失值,绘制温、湿度曲线,实现仓储环境温湿度的无线自动监测,保证数据的实时性和可靠性。

八、成品粮跨区域应急调度仿真系统。以应急开始时间最早、加工时间最短、满足不同应急点的紧急需求等为优化目标,以加工网点的加工能力、运输能力、设备数量、应急粮食最晚到达时间等为约束条件,考虑各地粮权管理模式,建立数学模型,进行求解优化,获得针对实际需求的成品粮跨区域应急物流保障方案,开发了跨区域应急调度仿真系统。针对县级、市级、省级和国家级等4个等级的应急事件分别进行模拟,能够在2秒内求得满意解。以江苏省部分保供点、应急点、粮库的数据作为示例,进行了优化调配和结果展示。

九、基于成品粮应急保障体系的可视化追踪及动态调度决策平台。包含应急成品粮调度决策信息可视化系统、成品粮应急保障信息追踪终端软件、成品粮应急保障信息追踪后台软件、成品粮调度决策信息数据处理系统、成品粮应急保障信息追踪后台软件、成品粮调度决策信息数据处理系统、区域内成品粮应急调度系统软件、成品粮应急保障系统仿真平台,具备监测粮价走势,生成预警、应急调度方案,提出实时监控方案执行状态等功能,实现了可视化区域成品粮应急保障动态调度决策信息展示。实现了车载终端与指挥中心信息互通,提供了GPS北斗双模导航数据。在北京市延庆县应急指挥演练中得到了有效验证。

项目的研究工作基本实现了任务书规定的技术指标,为粮食安全的预警、监控和应急调控提供了可选择的技术支撑。

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