基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程糧食倉儲監(jiān)管【技術(shù)領(lǐng)域】，提出一種基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，包括：若干設(shè)于不同糧食倉庫內(nèi)的遠(yuǎn)程采集終端，用于采集超聲波傳感器測距陣列與糧堆頂面之間的距離；糧情傳感器埋設(shè)在糧堆內(nèi)，用于采集糧食的當(dāng)前溫度、水分與濕度；遠(yuǎn)程管理平臺，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)與各遠(yuǎn)程采集終端相連接，用于向相應(yīng)的遠(yuǎn)程采集終端發(fā)出控制指令，獲取相關(guān)測量數(shù)據(jù)，并通過誤差修正模塊、容重估算模塊和糧食數(shù)量測算模塊準(zhǔn)確計(jì)算出倉內(nèi)糧食數(shù)量，并可獲得各地糧倉的空置情況。該系統(tǒng)可以對遠(yuǎn)程糧倉內(nèi)糧食進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測算，并自動與賬面糧食數(shù)量進(jìn)行比對，分析是否異常，若是則通過郵件與短信方式報(bào)警，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)管目的。
【專利說明】基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遠(yuǎn)程糧食倉儲監(jiān)管【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于容重估算的庫存糧食 數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 糧食安全是關(guān)系國計(jì)民生的戰(zhàn)略大事，加強(qiáng)糧食庫存數(shù)量監(jiān)管可以增強(qiáng)政府對糧 食的宏觀調(diào)控和抗風(fēng)險(xiǎn)能力，確保政府需要時(shí)調(diào)得動，用得上。當(dāng)前糧食庫存?zhèn)}儲數(shù)量管理 通常是根據(jù)進(jìn)出倉時(shí)計(jì)量記賬法或現(xiàn)場人工測量法來判定倉內(nèi)糧食數(shù)量與空置倉容情況。 因此，若庫存異常（由于通風(fēng)導(dǎo)造成糧堆密實(shí)度改變而引起自然誤差）或未經(jīng)許可擅自動用 儲備糧時(shí)無法及時(shí)預(yù)警，且主管部門無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確把握分散各地糧庫的倉儲數(shù)量與倉容空 置情況，而這些信息是對糧食的出入倉調(diào)配具有重要意義。
[0003] 通過超聲波測距技術(shù)與容重估算技術(shù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程糧食數(shù)量準(zhǔn)確測量，這克服地理 條件的限制，自動化實(shí)現(xiàn)糧食數(shù)量誤差警報(bào)，這將極大地提高糧食倉儲安全，讓監(jiān)管者做到 胸有成竹，具有重大應(yīng)用價(jià)值與推廣意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，該系統(tǒng) 可以對遠(yuǎn)程糧倉內(nèi)糧食進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測算，并自動與賬面糧食數(shù)量進(jìn)行比對，分析是否 異常，若是則通過郵件與短信方式報(bào)警，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測目的。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程 測算系統(tǒng)，其特征在于，包括： 若干設(shè)于不同糧食倉庫內(nèi)的遠(yuǎn)程采集終端，各遠(yuǎn)程采集終端的超聲波傳感器測距陣列 架設(shè)于相應(yīng)糧食倉庫的頂部，用于測量超聲波傳感器陣列與糧堆頂面之間的距離，并形成 距離矩陣；在糧堆內(nèi)埋設(shè)糧情傳感器，用于測量糧堆的溫度、糧食的含水率及倉庫的空氣溫 度； 遠(yuǎn)程管理平臺，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)與各遠(yuǎn)程采集終端相連接，用于對各遠(yuǎn)程采集終端進(jìn)行管理， 向相應(yīng)的遠(yuǎn)程采集終端發(fā)出控制指令，獲取距離矩陣，然后通過體積誤差修正模塊、容重估 算模塊和糧食數(shù)量測算模塊準(zhǔn)確計(jì)算出倉內(nèi)糧食數(shù)量。
[0006] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)程采集終端包括： 超聲波傳感器測距陣列，由若干連接成網(wǎng)絡(luò)狀的超聲波傳感器測距點(diǎn)構(gòu)成，所述各超 聲波傳感器測距點(diǎn)呈水平面布置，用于獲取超聲波傳感器測距陣列與糧堆頂面之間的距離 矩陣，以推算倉內(nèi)糧堆的動態(tài)高度； 糧情傳感器，在糧堆內(nèi)埋設(shè)若干溫度傳感器、水分傳感器及濕度傳感器，用于測量糧堆 的溫度、糧食的含水率及空氣濕度。
[0007] 控制器，用于接收遠(yuǎn)程管理平臺的指令，并控制超聲波傳感器、糧情傳感器與通信 模塊，實(shí)現(xiàn)模塊協(xié)同工作。
[0008] 通信模塊，用于傳感器與WEB服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信。
[0009] 進(jìn)一步的，所述遠(yuǎn)程管理平臺包括： WEB服務(wù)器，用于安裝系統(tǒng)管理軟件，提供用戶遠(yuǎn)程信息瀏覽服務(wù)，包括系統(tǒng)的輸入控 制命令、倉庫相關(guān)參數(shù)和進(jìn)出倉計(jì)量數(shù)據(jù)，測算結(jié)果的返回等。數(shù)據(jù)庫，用于存放遠(yuǎn)程采集 終端送來的數(shù)據(jù)； 體積誤差修正模塊，用于修正糧食數(shù)量體積測量誤差，應(yīng)用糧堆曲面模擬法，通過二重 積分計(jì)算出糧堆體積，再扣除附屬物的體積，即可獲取糧堆的實(shí)際體積。
[0010] 容重估算模塊，根據(jù)糧情傳感器所測定的數(shù)據(jù)(溫度、水分、濕度)，及糧食入庫時(shí) 錄入的進(jìn)倉時(shí)間、品種及雜質(zhì)來估算當(dāng)前糧食容重； 糧食數(shù)量測算模塊，用于根據(jù)遠(yuǎn)程采集終端發(fā)送來的距離矩陣推算倉內(nèi)糧堆高度，結(jié) 合體積誤差修正模塊計(jì)算出糧堆體積，然后乘以由容重估算模塊得出的糧食容重，較精確 地計(jì)算出倉內(nèi)糧食數(shù)量； 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述誤差修正模塊，一是采用曲面模擬法，即根據(jù)距離矩陣的數(shù) 值分布情況，應(yīng)用曲面模擬法模擬出糧堆上曲面，然后通過二重積分計(jì)算出糧堆體積；二是 扣除地上壟通風(fēng)系統(tǒng)、側(cè)面柱體與擋糧門所占的體積。以上兩個(gè)方法的結(jié)合應(yīng)用以修正糧 食數(shù)量測算誤差，提高測算精度。
[0011] 進(jìn)一步的，所述容重估算模塊，根據(jù)糧情傳感器所測定的數(shù)據(jù)(溫度、水分、濕度)， 及糧食入庫時(shí)錄入的進(jìn)倉時(shí)間、品種及雜質(zhì)來估算當(dāng)前糧食容重。通過構(gòu)建一個(gè)基于神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的容重預(yù)測模型來實(shí)現(xiàn)容重估算，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端為糧情數(shù)據(jù)(溫度、水分與濕度） 與糧食屬性(進(jìn)倉時(shí)間、品種及雜質(zhì)等)，輸出端為糧食當(dāng)前容重估算值。通過大量歷史數(shù)據(jù) 的充分學(xué)習(xí)，容重預(yù)測模型訓(xùn)練完成，即為穩(wěn)定的容重估算模塊，然后通過算法編程，嵌入 軟件系統(tǒng)。
[0012] 進(jìn)一步的，所述糧食數(shù)量測算模塊，通過體積誤差修正模塊，準(zhǔn)確計(jì)算出糧堆實(shí)際 體積。根據(jù)容重估算模塊，將容重乘以實(shí)測體積則計(jì)算出糧食數(shù)量。然后自動與賬面糧食 數(shù)量進(jìn)行比對，分析是否異常，若是則通過郵件與短信方式報(bào)警。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是通過在糧食倉庫內(nèi)設(shè)置遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集終端，然后基于互聯(lián)網(wǎng) 或GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，遠(yuǎn)程管理平臺可對多個(gè)遠(yuǎn)程采集終端進(jìn)行交互式操作，可實(shí)時(shí)或定 時(shí)獲取糧食數(shù)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程糧倉內(nèi)糧食進(jìn)行實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的測算，以確保糧食倉儲數(shù) 量真實(shí)可信，并可實(shí)現(xiàn)異常時(shí)的報(bào)警功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和廣闊的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017] 本發(fā)明基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，如圖1和圖2所示，包括：若 干設(shè)于不同糧食倉庫內(nèi)的遠(yuǎn)程采集終端，各遠(yuǎn)程采集終端的超聲波傳感器測距陣列架設(shè)于 相應(yīng)糧食倉庫的頂部，用于測量超聲波傳感器陣列與糧堆頂面之間的距離，并形成距離矩 陣；在糧堆內(nèi)埋設(shè)糧情傳感器，用于測量糧堆的溫度、糧食的含水率及倉庫的空氣溫度；遠(yuǎn) 程管理平臺，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)與各遠(yuǎn)程采集終端相連接，用于對各遠(yuǎn)程采集終端進(jìn)行管理，向相應(yīng) 的遠(yuǎn)程采集終端發(fā)出控制指令，獲取距離矩陣，然后通過體積誤差修正模塊、容重估算模塊 和糧食數(shù)量測算模塊準(zhǔn)確計(jì)算出倉內(nèi)糧食數(shù)量。
[0018] 請繼續(xù)參見圖1，本實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)程采集終端包括：超聲波傳感器測距陣列， 由若干超聲波傳感器排列而成，具體的，該超聲波傳感器陣列由若干連接成網(wǎng)絡(luò)狀的超聲 波傳感器測距點(diǎn)構(gòu)成，根據(jù)倉庫的大小，超聲波傳感器測距點(diǎn)數(shù)為20-40個(gè)不等；所述各超 聲波傳感器陣列呈水平面布置，用于獲取超聲波傳感器測距陣列與糧堆頂面之間的距離矩 陣，傳回遠(yuǎn)程服務(wù)器用于計(jì)算糧堆的體積；所述糧情傳感器，包括在糧堆內(nèi)埋設(shè)的若干溫度 傳感器、水分傳感器及濕度傳感器，用于測量糧堆的溫度、糧食的含水率及空氣濕度；通信 模塊，用于所述糧情傳感器與遠(yuǎn)程管理平臺之間的數(shù)據(jù)通信；以及控制器，用于接收遠(yuǎn)程管 理平臺的指令，并控制超聲波傳感器、糧情傳感器與通信模塊，實(shí)現(xiàn)模塊協(xié)同工作。
[0019] 在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)程管理平臺包括：WEB服務(wù)器，用于安裝系統(tǒng)管理軟 件，提供用戶遠(yuǎn)程信息瀏覽服務(wù)，包括系統(tǒng)的輸入控制命令、倉庫相關(guān)參數(shù)和進(jìn)出倉計(jì)量數(shù) 據(jù)，測算結(jié)果的返回；數(shù)據(jù)庫，用于存放遠(yuǎn)程采集終端送來的數(shù)據(jù)；體積誤差修正模塊，用 于修正糧食數(shù)量體積測量誤差，應(yīng)用糧堆曲面模擬法，通過二重積分計(jì)算出糧堆體積，再扣 除附屬物的體積，即可獲取糧堆的實(shí)際體積；容重估算模塊，根據(jù)糧情傳感器所測定的數(shù)據(jù) (溫度、水分、濕度)，及糧食入庫時(shí)錄入的進(jìn)倉時(shí)間、品種及雜質(zhì)來估算當(dāng)前糧食容重；糧食 數(shù)量測算模塊，用于根據(jù)遠(yuǎn)程采集終端發(fā)送來的距離矩陣推算倉內(nèi)糧堆高度，結(jié)合體積誤 差修正模塊計(jì)算出糧堆體積，然后乘以由容重估算模塊得出的糧食容重，較精確地計(jì)算出 倉內(nèi)糧食數(shù)量。
[0020] 較佳的，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述誤差修正模塊，一是采用曲面模擬法，即根 據(jù)距離矩陣的數(shù)值分布情況，應(yīng)用曲面模擬法模擬出糧堆上曲面，然后通過二重積分計(jì) 算出糧堆體積(F);二是扣除地上壟通風(fēng)系統(tǒng)、糧食倉庫側(cè)面柱體與擋糧門所占的體積

【權(quán)利要求】
1. 一種基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，其特征在于，包括： 若干設(shè)于不同糧食倉庫內(nèi)的遠(yuǎn)程采集終端，各遠(yuǎn)程采集終端的超聲波傳感器測距陣列 架設(shè)于相應(yīng)糧食倉庫的頂部，用于測量超聲波傳感器陣列與糧堆頂面之間的距離，并形成 距離矩陣；在糧堆內(nèi)埋設(shè)糧情傳感器，用于測量糧堆的溫度、糧食的含水率及倉庫的空氣溫 度； 遠(yuǎn)程管理平臺，經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)與各遠(yuǎn)程采集終端相連接，用于對各遠(yuǎn)程采集終端進(jìn)行管理， 向相應(yīng)的遠(yuǎn)程采集終端發(fā)出控制指令，獲取距離矩陣，然后通過體積誤差修正模塊、容重估 算模塊和糧食數(shù)量測算模塊準(zhǔn)確計(jì)算出倉內(nèi)糧食數(shù)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，其特征在于， 所述遠(yuǎn)程采集終端包括： 超聲波傳感器測距陣列，由若干超聲波傳感器排列而成，所述各超聲波傳感器陣列呈 水平面布置，用于獲取超聲波傳感器測距陣列與糧堆頂面之間的距離矩陣，以推算倉內(nèi)糧 堆的動態(tài)高度； 糧情傳感器，包括在糧堆內(nèi)埋設(shè)的若干溫度傳感器、水分傳感器及濕度傳感器，用于測 量糧堆的溫度、糧食的含水率及空氣濕度； 通信模塊，用于所述糧情傳感器與遠(yuǎn)程管理平臺之間的數(shù)據(jù)通信； 控制器，用于接收遠(yuǎn)程管理平臺的指令，并控制超聲波傳感器、糧情傳感器與通信模 塊，實(shí)現(xiàn)模塊協(xié)同工作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，其特征在于， 所述遠(yuǎn)程管理平臺包括： WEB服務(wù)器，用于安裝系統(tǒng)管理軟件，提供用戶遠(yuǎn)程信息瀏覽服務(wù)，包括系統(tǒng)的輸入控 制命令、倉庫相關(guān)參數(shù)和進(jìn)出倉計(jì)量數(shù)據(jù)，測算結(jié)果的返回；數(shù)據(jù)庫，用于存放遠(yuǎn)程采集終 端送來的數(shù)據(jù)； 體積誤差修正模塊，用于修正糧食數(shù)量體積測量誤差，通過糧堆曲面模擬法與對糧倉 內(nèi)的附屬物的體積扣除，以提高測算精度； 容重估算模塊，根據(jù)糧情傳感器所測定的數(shù)據(jù)，及糧食入庫時(shí)錄入的進(jìn)倉時(shí)間、品種及 雜質(zhì)來估算當(dāng)前糧食容重； 糧食數(shù)量測算模塊，用于根據(jù)遠(yuǎn)程采集終端發(fā)送來的距離矩陣推算倉內(nèi)糧堆高度，結(jié) 合體積誤差修正模塊計(jì)算出糧堆體積，然后乘以由容重估算模塊得出的糧食容重，精確地 計(jì)算出倉內(nèi)糧食數(shù)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，其特征在于， 所述誤差修正模塊，一是采用曲面模擬法，即根據(jù)距離矩陣的數(shù)值分布情況，應(yīng)用曲面模擬 法模擬出糧堆上曲面，然后通過二重積分計(jì)算出糧堆體積；二是扣除地上壟通風(fēng)系統(tǒng)、糧食 倉庫側(cè)面柱體與擋糧門所占的體積。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，其特征在于， 所述容重估算模塊，根據(jù)糧情傳感器所測定的數(shù)據(jù)，及糧食入庫時(shí)錄入的進(jìn)倉時(shí)間、品種及 雜質(zhì)來估算當(dāng)前糧食容重；通過構(gòu)建一個(gè)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的容重預(yù)測模型來實(shí)現(xiàn)容重估算， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端為糧情數(shù)據(jù)與糧食屬性，輸出端為糧食當(dāng)前容重估算值；通過歷史數(shù)據(jù) 的學(xué)習(xí)，容重預(yù)測模型訓(xùn)練完成，即為穩(wěn)定的容重估算模塊，然后通過算法編程，嵌入軟件 系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于容重估算的庫存糧食數(shù)量遠(yuǎn)程測算系統(tǒng)，其特征在于， 所述糧食數(shù)量測算模塊，根據(jù)超聲波傳感器測距陣列獲取的距離矩陣推算倉內(nèi)糧堆高度， 應(yīng)用糧堆曲面模擬法，通過二重積分計(jì)算出糧堆體積，再扣除附屬物體積，即可獲取糧堆的 實(shí)際體積；根據(jù)容重估算模塊，估算當(dāng)前糧食容重，乘以實(shí)測體積則計(jì)算出糧食數(shù)量；然后 自動與賬面糧食數(shù)量進(jìn)行比對，分析是否異常，若是則通過郵件與短信方式報(bào)警。
【文檔編號】G01F22/00GK104280089SQ201410501182
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】陳明志 申請人:福州北卡信息科技有限公司