CN103307976A - 粮仓中粮食存储量的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粮仓中粮食存储量的监测方法，本发明的监测方法可对空仓时、每次进粮后及每次出粮后的粮仓内粮食上表面进行扫描；分别获得空仓时刻、每次进粮后时刻及每次出粮后时刻的粮仓储粮面的三维坐标点集；计算机中的软件根据各个时刻的三维坐标点集分别构建与各个时刻相对应的粮仓模型；计算粮仓模型的体积，计算第i次进粮或出粮后的粮食储存体积，根据粮食的密度和粮食储存体积计算第i次进粮或出粮后的粮食存储量，将Mi存储到计算机中。本发明具有可以实时监测粮食存储量及每次进粮、出粮时粮食变动量；计量精度高；可及时发现粮仓内粮食的异常情况，将损失降低到最小；监测过程简便、快捷，降低了人力成本的特点。

Description

粮仓中粮食存储量的监测方法
技术领域
本发明涉及粮仓管理技术领域，尤其是涉及一种可以实时检测粮食存储量及每次粮食的变动量，计量精度高的粮仓中粮食存储量的监测方法。
背景技术
目前，在粮仓的日常管理中，粮仓中粮食的存储量主要通过两种方法获取：
一种方法是标尺测量法：通过标尺测量获得粮仓中粮食的体积，然后根据粮食的密度和测得的体积值计算粮食存储量。该方法存在计量过程复杂、繁琐，计量准确性差的不足。
另一种方法是称重计量法：计量并记录每次粮仓中粮食变动的量，通过查询粮食变动记录，计算得到粮仓中粮食存储量；该方法存在记录不完整时，则无法得到准确的粮食存储量的不足。
中国专利授权公开号：CN101185462A，授权公开日2008年5月28日，公开了一种谷物真空储藏装置，含有中空储粮仓体，所述中空储粮仓体上分别 设置有进料仓口和出料仓口，并且所述进料仓口和出料仓口上分别设置有密封盖，其特征是：所述中空储粮仓体的内腔中套装有柔性袋体，所述柔性袋体的 大小和形状与所述中空储粮仓体的内腔相匹配，所述柔性袋体上分别设置有进料袋口和出料袋口，所述进料袋口和出料袋口和所述中空筒仓的进料仓口和出 料仓口相对应，并且所述进料袋口和出料袋口上分别设置有密封机构，所述柔 性袋体外表面的上部和所述中空储粮仓体内腔的上部通过柔索连接，并且所述柔性袋体上设置有柔性抽真空管，该柔性抽真空管里端和所述柔性袋体连通，其外端和抽真空设备连通。该发明存在功能单一，不能检测粮食存储量的不足。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的粮食存储量计量方法的计量过程复杂、繁琐，计量准确性差的不足，提供了一种可以实时检测粮食存储量及每次粮食的变动量，计量精度高的粮仓中粮食存储量的监测方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种粮仓中粮食存储量的监测方法，所述监测方法适用于一种粮食存储量监测装置，所述监测装置设于粮仓顶部，所述监测装置与计算机相连接；所述监测装置包括设于粮仓顶部的一个电机、报警器和与电机相连接的二维转台；所述电机的转轴与二维转台相连接；所述二维转台下部设有测距传感器；所述计算机分别与报警器、电机及测距传感器电连接；所述二维转台包括左右转动轴和前后转动轴；其特征是，包括如下步骤： 
（1-1）对空仓时、每次进粮后及每次出粮后的粮仓内粮食上表面进行扫描：
步骤1，计算机根据粮仓的长度和宽度，预先设定二维转台转动的角度范围，使测距传感器的探测范围≥粮仓内粮食上表面的范围；根据二维转台转动的角度范围设定测距传感器扫描的行数p及每行的扫描点数k，设定左右转动轴每次转动的角度值m，设定前后转动轴每次转动角度值n，设定行数i的起始值为1，设定列数j的起始值为1；
步骤2，计算机通过电机控制二维转台转动至第i行第j列的扫描点的位置，计算机控制测距传感器向粮仓内粮食上表面发射探测信号，测距传感器根据接收到的反射信号计算出测距传感器距离粮仓内粮食上表面的距离，计算机根据信号发射的角度及测得的距离进行计算，得到第i行j列的扫描点的三维坐标，并将三维坐标值存储到计算机中；
步骤3，计算机通过电机控制二维转台转动角度m，计算机控制测距传感器向粮仓内粮食上表面发射探测信号，测距传感器根据接收到的反射信号计算出测距传感器距离粮仓内粮食上表面的距离，计算机根据信号发射的角度及测得的距离进行计算，得到第i行j+1列的扫描点的三维坐标，并将坐标值存储到计算机中；
步骤4，当j＜k-1，使j值增加1，重复步骤3的过程；
步骤5，当i＜p，使i值增加1，重复步骤2至步骤4的过程；获得空仓时刻、每次进粮后时刻及每次出粮后时刻的粮仓储粮面的三维坐标点集Sk,0=1,…,n；其中S0为空仓时的粮仓储粮面的三维坐标点集；
（1-2）计算机中的软件根据各个时刻的三维坐标点集分别构建与各个时刻相对应的粮仓模型；粮仓模型由粮仓底面、三维坐标点集构成的粮食上表面和粮仓外周面围成；将粮仓模型分割成若干个立方体，计算每个立方体的体积，将各个立方体的体积相加，得到粮仓模型的体积Vk,k=0,…,n，其中V0为空仓时的粮仓模型的体积； 
（1-3）利用公式|Vk-V0|计算第k次进粮或出粮后的粮食储存体积；根据粮食的密度计算出第k次进粮或出粮后的粮食储存质量Mk，将Mk存储到计算机中。
本发明可对空仓时、每次进粮后及每次出粮后的粮仓内粮食上表面进行扫描；分别获得空仓时刻、每次进粮后时刻及每次出粮后时刻的粮仓储粮面的三维坐标点集；计算机中的软件根据各个时刻的三维坐标点集分别构建与各个时刻相对应的粮仓模型；计算粮仓模型的体积Vi，利用公式|Vk-V0|计算第i次进粮或出粮后的粮食储存体积，根据粮食的密度和粮食储存体积计算第i次进粮或出粮后的粮食存储量，将Mi存储到计算机中。
并且，还可以计量每次进粮或出粮的质量；计算进粮时刻前后的粮食存储量之差，即得到该次进粮的粮食质量；计算出粮时刻前后的粮食存储量之差，即得到该次出粮的粮食质量。从而实现粮仓的实时监控，本发明克服了人工称重计量或者标尺读数测量的操作繁琐，误差大，耗费人力等缺点。
并且，不管粮食的上表面是否平整均可以实现检测，克服了现有标尺检测要求粮面必须是水平的缺点。
作为优选，还包括下述步骤：每隔一定的时间间隔，对粮仓内粮食上表面进行一次监测扫描，重复所述（1-1）至（1-3）的步骤计算相邻监测扫描时刻之间的粮食质量变化量，如果相邻监测扫描时刻之间没有人工粮食变动操作并且粮食质量变化率超过0.5%，则报警器报警。
例如，每隔8个小时，检测一下粮仓内粮食的存储质量，当相邻监测扫描时刻之间没有人工粮食变动操作并且粮食质量变化率超过0.5%时，说明粮仓内出现了粮食腐烂、鼠患或生虫等异常情况，报警器提醒管理人员人工干预。 
作为优选，所述步骤（1-1）中的角度值m为0.05度至0.2度。
作为优选，所述步骤（1-1）中的角度值n为0.05度至0.2度。
作为优选，所述左右转动轴的转动角度为-58°至58°。
作为优选，前后转动轴的转动角度为从-58°至58°。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）可以实时监测粮食存储量及每次进粮、出粮时粮食变动量；（2）计量精度高；（3）可及时发现粮仓内粮食的异常情况，将损失降低到最小；（4）监测过程简便、快捷，降低了人力成本。
附图说明
图1是本发明的一种测试过程示意图； 
图2是本发明的实施例1的一种流程图；
图3是本发明的监测装置的一种原理框图；
图4是本发明的计算模块的一种结构示意图；
图5是本发明的计算模块的另一种结构示意图。
图中：计算机1、电机2、二维转台3、测距传感器4、左右转动轴5、前后转动轴6、报警器7、监测装置8、粮仓模型9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示的实施例是一种粮仓中粮食存储量的监测方法，所述监测方法适用于一种粮食存储量监测装置，所述监测装置8设于粮仓顶部，监测装置与计算机1相连接；监测装置包括设于粮仓顶部的一个电机2、报警器7和与电机相连接的二维转台3；电机的转轴与二维转台相连接；二维转台下部设有测距传感器4；计算机分别与报警器、电机及测距传感器电连接；二维转台包括左右转动轴5和前后转动轴6；左右转动轴的转动角度为-58°至58°。二维转台下部设有用于覆盖测距传感器的防尘盖。
左右转动轴的转动角度为-58°至58°。前后转动轴的转动角度为-45°至45°。粮仓的长度为8米，宽度为5米。
本发明的粮仓中粮食存储量的监测方法包括如下步骤： 
如图2所示，步骤100，对空仓时、每次进粮后及每次出粮后的粮仓内粮食上表面进行扫描：
步骤101，粮仓的宽度为5米，长度为8米；前后转动轴的转动角度为从-58°至58°。测距传感器为激光测距传感器；测距传感器的探测范围＞粮仓内粮食上表面的范围；设定测距传感器扫描的行数p为900及每行的扫描点数k为1160，设定左右转动轴每次转动的角度值m为0.1度，设定前后转动轴每次转动角度值n为0.1度，设定行数i的起始值为1，设定列数j的起始值为1；三维坐标系的z平面与粮仓底面重合；
步骤102，计算机通过电机控制二维转台转动至第i行第j列的扫描点的位置，计算机控制测距传感器向粮仓内粮食上表面发射探测信号，测距传感器根据接收到的反射信号计算出测距传感器距离粮仓内粮食上表面的距离，计算机根据信号发射的角度及测得的距离进行计算，得到第i行j列的扫描点的三维坐标，并将三维坐标值存储到计算机中；
步骤103，计算机通过电机控制二维转台转动角度m，计算机控制测距传感器向粮仓内粮食上表面发射探测信号，测距传感器根据接收到的反射信号计算出测距传感器距离粮仓内粮食上表面的距离，计算机根据信号发射的角度及测得的距离进行计算，得到第i行j+1列的扫描点的三维坐标，并将坐标值存储到计算机中；
步骤104，当j＜1159，使j值增加1，重复步骤3的过程；
步骤105，当i＜900，使i值增加1，重复步骤102至步骤104的过程；获得空仓时刻、每次进粮后时刻及每次出粮后时刻的粮仓储粮面的三维坐标点集Sk,k=1,…,n；其中S0为空仓时的粮仓储粮面的三维坐标点集；
步骤200，计算机中的软件根据各个时刻的三维坐标点集分别构建与各个时刻相对应的粮仓模型9；粮仓模型由粮仓底面、三维坐标点集构成的粮食上表面和粮仓的外周面围成；将粮仓模型分割成立方体计算模块，计算每个立方体计算模块的体积，将各个立方体计算模块的体积相加，得到粮仓模型的体积Vk,k=0,…,n，其中V0为空仓时的粮仓模型的体积；
粮仓模型的体积计算方法下：如图1所示，粮仓模型被三维坐标点分割成（i-1）×（j-1）个如图5所示的立方体计算模块，本实施例中粮仓模型被分割成899×1159个立方体计算模块，每个计算模块的上表面由4个点围成，将4个点围成的面近似成平面。
如图4所示，图中A（x1,y2,z1）,B（x2,y2,z2）,C（x1,y1,z3）,D（x2,y1,z4）四个相邻点构成计算模块的上表面，用公式|x1- x2|×| y1- y2|计算立方体计算模块的上表面的面积；
利用公式计算计算模块的高度z，利用公式计算立方体计算模块体积；将899×1159个立方体计算模块体积相加，得到粮仓模型的体积；
步骤300，利用公式|Vk-V0|计算第k次进粮或出粮后的粮食储存体积；根据粮食的密度计算出第k次进粮或出粮后的粮食储存质量Mk，将Mk存储到计算机中。
实施例2
实施例2中包括实施例1中所有的结构及步骤部分，还包括如下步骤：
每隔8小时，对粮仓内粮食上表面进行一次监测扫描，重复所述步骤100至步骤300计算相邻监测扫描时刻之间的粮食质量变化量，如果相邻监测扫描时刻之间没有人工粮食变动操作并且粮食质量变化率超过0.5%，则报警器报警。
例如：1月3日2时进行一次监测扫描，得到粮食存储质量为120000公斤；1月3日10时进行一次监测扫描，得到粮食存储质量为119200公斤；计算得到粮食变化量为800公斤，粮食变化率为0.67%；并且1月3日2时至1月3日10时之间没有人工进粮及出粮操作，则控制器控制报警器报警。说明粮仓内出现了粮食腐烂、鼠患或生虫等异常情况，报警器提醒管理人员人工干预。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种粮仓中粮食存储量的监测方法，所述监测方法适用于一种粮食存储量监测装置，所述监测装置设于粮仓顶部，所述监测装置与计算机（1）相连接；所述监测装置包括设于粮仓顶部的一个电机（2）、报警器（7）和与电机相连接的二维转台（3）；所述电机的转轴与二维转台相连接；所述二维转台下部设有测距传感器（4）；所述计算机分别与报警器、电机及测距传感器电连接；所述二维转台包括左右转动轴（5）和前后转动轴（6）；其特征是，包括如下步骤：
（1-1）对空仓时、每次进粮后及每次出粮后的粮仓内粮食上表面进行扫描：
步骤1，计算机根据粮仓的长度和宽度，预先设定二维转台转动的角度范围，使测距传感器的探测范围≥粮仓内粮食上表面的范围；根据二维转台转动的角度范围设定测距传感器扫描的行数p及每行的扫描点数k，设定左右转动轴每次转动的角度值m，设定前后转动轴每次转动角度值n，设定行数i的起始值为1，设定列数j的起始值为1；
步骤2，计算机通过电机控制二维转台转动至第i行第j列的扫描点的位置，计算机控制测距传感器向粮仓内粮食上表面发射探测信号，测距传感器根据接收到的反射信号计算出测距传感器距离粮仓内粮食上表面的距离，计算机根据信号发射的角度及测得的距离进行计算，得到第i行j列的扫描点的三维坐标，并将三维坐标值存储到计算机中；
步骤3，计算机通过电机控制二维转台转动角度m，计算机控制测距传感器向粮仓内粮食上表面发射探测信号，测距传感器根据接收到的反射信号计算出测距传感器距离粮仓内粮食上表面的距离，计算机根据信号发射的角度及测得的距离进行计算，得到第i行j+1列的扫描点的三维坐标，并将坐标值存储到计算机中；
步骤4，当j＜k-1，使j值增加1，重复步骤3的过程；
步骤5，当i＜p，使i值增加1，重复步骤2至步骤4的过程；获得空仓时刻、每次进粮后时刻及每次出粮后时刻的粮仓储粮面的三维坐标点集Sk,0=1,…,n；其中S0为空仓时的粮仓储粮面的三维坐标点集；
（1-2）计算机中的软件根据各个时刻的三维坐标点集分别构建与各个时刻相对应的粮仓模型；粮仓模型由粮仓底面、三维坐标点集构成的粮食上表面和粮仓外周面围成；将粮仓模型分割成若干个立方体，计算每个立方体的体积，将各个立方体的体积相加，得到粮仓模型的体积Vk,k=0,…,n，其中V0为空仓时的粮仓模型的体积；
（1-3）利用公式|Vk-V0|计算第k次进粮或出粮后的粮食储存体积；根据粮食的密度计算出第k次进粮或出粮后的粮食储存质量Mk，将Mk存储到计算机中。
2.根据权利要求1所述的粮仓中粮食存储量的监测方法，其特征是，还包括下述步骤：每隔一定的时间间隔，对粮仓内粮食上表面进行一次监测扫描，重复所述（1-1）至（1-3）的步骤计算相邻监测扫描时刻之间的粮食质量变化量，如果相邻监测扫描时刻之间没有人工粮食变动操作并且粮食质量变化率超过0.5%，则报警器报警。
3.根据权利要求1所述的粮仓中粮食存储量的监测方法，其特征是，所述步骤（1-1）中的角度值m为0.05度至0.2度。
4.根据权利要求1所述的粮仓中粮食存储量的监测方法，其特征是，所述步骤（1-1）中的角度值n为0.05度至0.2度。
5.根据权利要求1所述的粮仓中粮食存储量的监测方法，其特征是，所述左右转动轴的转动角度为-58°至58°。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的粮仓中粮食存储量的监测方法，其特征是，前后转动轴的转动角度为从-58°至58°。
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