CN103791976A - 基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算*** - Google Patents

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陈明志
许木全
郑章生
林柏钢
贾福运
叶潇翔
陈健
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Abstract

本发明涉及远程粮食仓储监管技术领域，提出一种基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，包括：若干设于不同粮食仓库内的远程采集终端，各远程采集终端的红外测距点网架设于相应粮食仓库的顶部，用于采集红外测距点网与粮堆顶面之间的距离，并形成距离矩阵；远程管理平台，经互联网与各远程采集终端相连接，用于对各远程采集终端进行管理，向相应的远程采集终端发出控制指令，获取相关测量数据即所述距离矩阵，并通过误差修正模块和粮食数量测算模块准确计算出仓内粮食数量。该***可以对远程粮仓内粮食进行实时、准确的测算，以确保粮食仓储数量真实可信。

Description

基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***
技术领域
本发明涉及远程粮食仓储监管技术领域，具体涉及一种基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***。
背景技术
现有的粮食仓储通常只是在其出入库时进行两次的数量计量，主要根据记账情况或人工测量法来判定仓内数量，而缺乏对仓内真实数量的实时自动化准确测量，极易造成粮食库存账实不符的情况（如未经许可粮食私自出库、由于通风导造成粮堆密实度改变而引起自然误差）无法及时报警。
红外测距技术利用红外线传播时的不扩散原理，根据红外线从发出到被接受到的时间及红外线的传播速度即可算出距离。红外测距技术广泛用于地形测量、战场测量等对目标距离或高度的精确测量等。目前通用的红外激光测量仪存在：设备价格极高、且需要人工现场操作、数据需要后期人工处理、误差率高、实用性差、无法实时、自动化、远程测算等特点，故未见其投入实际应用。因此针对现有的粮食仓储保管可能存在的安全隐患问题，利用红外测距技术建立远程粮食数量测量***对于克服地理条件的限制，自动化实现粮食数量误差警报，这将极大地提高粮食仓储安全，让监管者做到胸有成竹，具有重大应用价值与推广意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，该***可以对远程粮仓内粮食进行实时、准确的测算，以确保粮食仓储数量真实可信。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，包括：
若干设于不同粮食仓库内的远程采集终端，各远程采集终端的红外测距点网架设于相应粮食仓库的顶部，用于采集红外测距点网与粮堆顶面之间的距离，并形成距离矩阵；
远程管理平台，经互联网与各远程采集终端相连接，用于对各远程采集终端进行管理，向相应的远程采集终端发出控制指令，获取相关测量数据即所述距离矩阵，并通过误差修正模块和粮食数量测算模块准确计算出仓内粮食数量。
进一步的，所述远程采集终端包括：
红外测距点网，由若干连接成网络状的红外测距点构成，所述各红外测距点呈水平面布置，用于获取红外测距点网与粮堆顶面之间的距离矩阵，以推算仓内粮堆的动态高度；
距离矩阵存储器，用于存储距离矩阵的历史数据和当前数据；
定时测距控制器，用于根据设定的参数定时发出测距指令；
通信模块，用于实现红外测距点网、距离矩阵存储器、定时测距控制器和单片机之间的数据通信；
单片机，用于控制远程采集终端中其他模块工作，并实现与远程管理平台之间的数据通信，向远程管理平台发送相关测量数据。
进一步的，所述远程管理平台包括：
计算机，用于控制远程管理平台中其他模块工作，并实现与远程采集终端之间的数据通信；
误差修正模块，用于修正粮食数量测算误差，包含附属物体积扣除与粮面凹凸面修正，以提高测算精度；
粮食数量测算模块，用于根据远程采集终端发送来的距离矩阵推算仓内粮堆高度，结合误差修正模块的调整参数与进仓粮食的密度值，准确计算出仓内粮食数量；
交互控制与显示界面模块，用于输入控制命令、仓库相关参数和进出仓计量数据，显示实时或定时测算结果。
进一步的，所述误差修正模块，一是扣除地上垄通风***、侧面柱体与挡粮门等仓内附属物体所占的体积；二是采用凹凸面误差修正法，即根据距离矩阵的特征值分布情况，对粮面凹凸面进行处理，消除方差，计算出对应均值的调整参数，以修正粮食数量测算误差，提高测算精度。
进一步的，所述粮食数量测算模块，根据红外测距点网获取的距离矩阵推算仓内粮堆高度，扣除附属物体积误差，修正粮面凹凸面误差，结合仓库地面的面积与进仓粮食种类的标准密度值，利用综合计算函数准确计算出仓内粮食数量。
本发明的有益效果是通过在粮食仓库内设置远程采集终端，并基于互联网进行数据传输，远程管理平台对多个远程采集终端进行交互式操作，可实时或定时获取粮食数量数据，实现了对远程粮仓内粮食进行实时、准确的测算，以确保粮食仓储数量真实可信，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的***结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，如图1所示，包括：
若干设于不同粮食仓库内的远程采集终端，各远程采集终端的红外测距点网架设于相应粮食仓库的顶部，用于采集红外测距点网与粮堆顶面（粮堆顶面极可能为非平面）之间的距离，并形成距离矩阵；
远程管理平台，经互联网与各远程采集终端相连接，用于对各远程采集终端进行管理，向相应的远程采集终端发出控制指令，获取相关测量数据即所述距离矩阵，并通过误差修正模块和粮食数量测算模块准确计算出仓内粮食数量。
如图1所示，在本实施例中，所述远程采集终端包括：
1）红外测距点网，由若干连接成网络状的红外测距点构成，根据仓库的大小，红外测距点数为30-100个不等，所述各红外测距点呈水平面布置，用于获取红外测距点网与粮堆顶面（即粮面）之间的距离矩阵，以推算仓内粮堆的动态高度。
2）距离矩阵存储器，用于存储距离矩阵的历史数据和当前数据。
3）定时测距控制器，用于根据设定的参数定时发出测距指令。
4）通信模块，用于实现红外测距点网、距离矩阵存储器、定时测距控制器和单片机之间的数据通信。
5）单片机，包括远程通信模块、微控制器和接口模块，用于控制远程采集终端中其他模块（即红外测距点网、距离矩阵存储器和定时测距控制器）工作，并实现与远程管理平台之间的数据通信，向远程管理平台发送相关测量数据。
远程采集终端的电路部分使用ARM芯片作为微控制器完成，所用硬件程序语言为C语言。
如图1所示，在本实施例中，所述远程管理平台包括：
1）计算机，用于控制远程管理平台中其他模块（即粮食数量测算模块、误差修正模块和显示界面模块）工作，并实现与远程采集终端之间的数据通信。
2）误差修正模块，用于修正粮食数量测算误差，包含附属物体积扣除与粮面凹凸面修正，以提高测算精度。具体的，一是扣除地上垄通风***、侧面柱体与挡粮门等仓内附属物体所占的体积；二是采用凹凸面误差修正法，即根据距离矩阵的特征值分布情况，对粮面凹凸面进行处理，消除方差，计算出对应均值的调整参数，以修正粮食数量测算误差，提高测算精度。
3）粮食数量测算模块，用于根据远程采集终端发送来的距离矩阵推算仓内粮堆高度，结合误差修正模块的调整参数与进仓粮食的密度值，准确计算出仓内粮食数量。具体的，根据红外测距点网获取的距离矩阵推算仓内粮堆高度，扣除附属物体积误差，修正粮面凹凸面误差，结合仓库地面的面积与进仓粮食种类的标准密度值，利用综合计算函数准确计算出仓内粮食数量。
4）交互控制与显示界面模块，用于输入控制命令、仓库相关参数和进出仓计量数据，显示实时或定时测算结果。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，其特征在于，包括：
若干设于不同粮食仓库内的远程采集终端，各远程采集终端的红外测距点网架设于相应粮食仓库的顶部，用于采集红外测距点网与粮堆顶面之间的距离，并形成距离矩阵；
远程管理平台，经互联网与各远程采集终端相连接，用于对各远程采集终端进行管理，向相应的远程采集终端发出控制指令，获取相关测量数据即所述距离矩阵，并通过误差修正模块和粮食数量测算模块准确计算出仓内粮食数量。
2.根据权利要求1所述的基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，其特征在于，所述远程采集终端包括：
红外测距点网，由若干连接成网络状的红外测距点构成，所述各红外测距点呈水平面布置，用于获取红外测距点网与粮堆顶面之间的距离矩阵，以推算仓内粮堆的动态高度；
距离矩阵存储器，用于存储距离矩阵的历史数据和当前数据；
定时测距控制器，用于根据设定的参数定时发出测距指令；
通信模块，用于实现红外测距点网、距离矩阵存储器、定时测距控制器和单片机之间的数据通信；
单片机，用于控制远程采集终端中其他模块工作，并实现与远程管理平台之间的数据通信，向远程管理平台发送相关测量数据。
3.根据权利要求1所述的基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，其特征在于，所述远程管理平台包括：
计算机，用于控制远程管理平台中其他模块工作，并实现与远程采集终端之间的数据通信；
误差修正模块，用于修正粮食数量测算误差，包含附属物体积扣除与粮面凹凸面修正，以提高测算精度；
粮食数量测算模块，用于根据远程采集终端发送来的距离矩阵推算仓内粮堆高度，结合误差修正模块的调整参数与进仓粮食的密度值，准确计算出仓内粮食数量；
交互控制与显示界面模块，用于输入控制命令、仓库相关参数和进出仓计量数据，显示实时或定时测算结果。
4.根据权利要求3所述的基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，其特征在于，所述误差修正模块，一是扣除地上垄通风***、侧面柱体与挡粮门等仓内附属物体所占的体积；二是采用凹凸面误差修正法，即根据距离矩阵的特征值分布情况，对粮面凹凸面进行处理，消除方差，计算出对应均值的调整参数，以修正粮食数量测算误差，提高测算精度。
5.根据权利要求3所述的基于红外测距的仓内散装粮食数量远程测算***，其特征在于，所述粮食数量测算模块，根据红外测距点网获取的距离矩阵推算仓内粮堆高度，扣除附属物体积误差，修正粮面凹凸面误差，结合仓库地面的面积与进仓粮食种类的标准密度值，利用综合计算函数准确计算出仓内粮食数量。
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