CN109612562A - 一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***及方法 - Google Patents

一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***及方法，属于重量测量技术领域，其特征在于：在筒仓底部，设有多个相互分离的称重节点，称重节点包括称重传感器、通信收发器和电源，通信收发器与数据收发中心相连接，数据收发中心与数据处理中心相连接；称重节点与数据收发中心的通信方式为无线通信或有线通信。解决了现有筒仓物料重量无法有效计量的技术问题，主要应用筒仓物料技术领域。

Description

一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***及方法
技术领域
本发明属于重量测量技术领域，具体涉及一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计 量***及方法，尤其是涉及对大型筒仓中所存储物料的重量进行测量的***装置及测量方 法。
背景技术
在粮油，化工，食品，饲料等行业中，都是采用大型筒仓进行物料存储，这些筒仓内， 往往粉尘大，防爆要求高，空间极大，存储物料几千吨，甚至几万吨。但是目前还没有较好的办法来精确测量这些筒仓内所存储的物料的重量，从而造成很多企业管理不善，发生物料丢失，账目不清等问题。目前，用于大型筒仓重量测量的方法，多采用从筒仓顶部设 置几个观察口，用手工方式获得观察口处物料的高度，并进行平均，再经过一定计算，获 得所存物料的体积及重量。在物料表面起伏不平的时候，这种方法往往测量误差较大；使 用激光雷达对物料表面进行旋转式的点阵扫描，并进行三角函数转换，也可以获得物料的 三维图，但是作业中的筒仓，往往粉尘大，造成激光测距不准确；微波雷达也可以用于测 距，采用旋转式点阵扫描，获得物料表面的测距结果，进行三维重构，从而获得体积及重 量，但是微波雷达锁定时间比较慢，测一个点的距离需要长达10秒，因此单个微波雷达往 往需要15分钟以上才能获得一个物料三维形状(如在物料表面上扫描100个点)，另外， 高精度的微波雷达往往价格较高，但测距精度却有限，而且控制微波雷达进行旋转式扫描 的机械结构也会造成测距误差增大；使用微波波束反射等技术，可以不需要机械结构控制 微波雷达进行旋转扫描，但是目前采用这种技术的设备价格昂贵，且精度有限，一般误差 为3％以上。综上所述，需要一种新的***及方法，对大型筒仓内的物料进行精确重量测量。
发明内容
针对现有技术手段的缺乏或者不足，本发明提供一种方案，使用多个分布式的称重节 点，使用实验的方法，配合模型优化及数据拟合等方式，实现对大型筒仓内物料的重量测 量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***， 包括筒仓，其特征在于：
筒仓底部设有多个相互分离的称重节点，称重节点包括称重传感器、通信收发器和电源， 通信收发器与数据收发中心相连接，数据收发中心与数据处理中心相连接；称重节点与数 据收发中心的通信方式为无线通信方或有线通信。
一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***计量方法，包括以下步骤：
步骤1：根据筒仓结构及筒仓地面情况，布置N个称重单元。
步骤2：在筒仓物料高度较低的情况下，进行M次实验(一般M＝N)：在第i次实验中，在筒仓内投入定量的物料重量Gi，记录每个称重节点j的称重数据wi,j；假设称重节点j对筒仓物料的贡献系数(或称作加权系数)为βLj，则得优化问题：
并且限定条件βLj＞0,1≤j≤N。根据上述优化模型，及实验数据，可获得βLj,1≤j≤N；
步骤3：在筒仓物料最高的情况下，再采用步骤2所述的方法，获得βHj,1≤j≤N。
步骤4：由于在筒仓物料高度较大的时候，筒仓竖壁与物料之间存在一定的摩擦力，因此在物料较高的 情况下，称重数据wi,j偏小，从而造成所求出的βHj,1≤j≤N偏大。因此称重节点的加权系数，是 称重数据的一个函数，需要做修正。βj可以采用一般的线性修正方法，修正公式如下
其中，wk,j为称重节点j的第k次称重值，是在步骤3中，称重节点j的M次测量值的平均 值。
步骤5：***实际使用时，假设某次测量，N个称重节点所获得的称重数据为(wk，1,wk，2,...,wk,N)， 则根据步骤4计算出修正加权系数后，计算筒仓内的物料重量为 Gk＝[wk,1,wk,2,...,wk,N](β1(wk,1),β2(wk,2),...,βN(wk,N))T。
优选地：当筒仓结构比较特殊时，需要添加辅助装置，使得称重节点的顶部受力面保 持水平。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得如下有益效 果：
称重误差较小，误差不超过1％；通过分布式称重，每个称重节点所承载的重量较小， 一般不会超过500公斤，肯定不会超过1顿，避免了需要设置大型称重设备的问题。实际应用中，也很难制造称重达几千吨甚至几万吨的称重装置，即使制造出来，也很难投入实际使用；对于粉状或者颗粒状物料，不用进行整体重量测量；大型筒仓物料或堆积物，采 用分布式的称重方式，其测量值与实际物料高度可能不是线性关系，但是本方法可以使用 实验及优化求解的方法，精确获得分布式称重值与实际物料总重量的对应关系；对于特殊 结构的筒仓，可以灵活布置称重点，灵活使用实验的方法获得数据，然后进行分析和数据 拟合，获得较为准确的结果；本***及方法不限于筒仓，也可以应用于其他类型的大型堆 积物料和存储物料的三维重构、体积测量、重量测量，不需要考虑筒仓侧壁的竖向摩擦力 对物料重量的影响。
附图说明
图1是本发明一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***的结构图；
图2是本发明一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***的原理图；
图3是本发明一种种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***的称重节点安装结 构位置图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本 发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要 彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***，如附图1～3所示，在筒仓底部，设 有多个相互分离的称重节点1，称重节点1包括称重传感器11、通信收发器12和电源13， 通信收发器12与数据收发中心2相连接，数据收发中心2与数据处理中心3相连接；称重节点1与数据收发中心2的通信方式为无线通信方或有线通信。
一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***计量方法，包括以下步骤：
步骤1：根据筒仓结构及筒仓地面情况，在筒仓地面布置N个称重单元。
步骤2：在筒仓物料高度较低的情况下，进行M次实验(一般M＝N)：在第i次实验中，在筒仓内投入定量的物料重量Gi，记录每个称重节点j的称重数据wi,j；假设称重节点j对筒仓物料的贡献系数(或称作加权系数)为βLj，则得优化问题：
并且限定条件βLj＞0,1≤j≤N。根据上述优化模型，及实验数据，可获得βLj,1≤j≤N；
步骤3：在筒仓物料最高的情况下，再采用步骤2所述的方法，获得βHj,1≤j≤N。
步骤4：由于在筒仓物料高度较大的时候，筒仓竖壁与物料之间存在一定的摩擦力，因此在物料较高的 情况下，称重数据wi,j偏小，从而造成所求出的βHj,1≤j≤N偏大。因此称重节点的加权系数，是 称重数据的一个函数，需要做修正。βj可以采用一般的线性修正方法，修正公式如下
其中，wk,j为称重节点j的第k次称重值，是在步骤3中，称重节点j的M次测量值的平均 值。
步骤5：***实际使用时，假设某次测量，N个称重节点所获得的称重数据为(wk，1,wk，2,...,wk,N)， 则根据步骤4计算出修正加权系数后，计算筒仓内的物料重量为 Gk＝[wk,1,wk,2,...,wk,N](β1(wk,1),β2(wk,2),...,βN(wk,N))T。
实验数据
我们搭建了一个半径为1米，高度为2.2米，形状为圆柱的小型模拟筒仓，在其中布置了8个称重 节点，进行了实验。其中称重节点承重面是半径为5厘米的圆盘。
在仓位物料较低的情况下，依次投入筒仓100公斤，200公斤，…，800公斤等豆粕，获得8组8 个称重节点称重数据。
然后依此投入2900公斤，3000公斤，…，3600公斤，获得高物位情况下的8组8个称重节点的数据如 下
根据本发明所述方法，获得加权参数，并进行了6组的验证，实验误差分别为0.6％，0.18％，0.88％， 0.74％，0.51％，0.71％，数据如下。
进一步地，当筒仓结构比较特殊时，需要添加辅助装置，使得称重节点的顶部受力面 保持水平。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可 以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者 说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出 来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可 以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部 分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(R0M，Read-OnlyMemory)、 随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的 介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细 说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的 保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***，其特征在于：在筒仓底部，设有一组圆形凹坑，圆形凹坑里设有多个相互分离的称重节点(1)，称重节点(1)包括称重传感器(11)、通信收发器(12)和电源(13)，通信收发器(12)与数据收发中心(2)相连接，数据收发中心(2)与数据处理中心(3)相连接；称重节点(1)与数据收发中心(2)的通信方式为无线通信方或有线通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量***计量方法，包括以下步骤：
步骤1：根据筒仓结构及筒仓地面情况，布置N个称重单元。
步骤2：在筒仓物料高度较低的情况下，进行M次实验(一般M＝N)：在第i次实验中，在筒仓内投入定量的物料重量Gi，记录每个称重节点j的称重数据wi,j；假设称重节点j对筒仓物料的贡献系数(或称作加权系数)为βLj，则得优化问题：
并且限定条件βLj＞0,1≤j≤N。根据上述优化模型，及实验数据，可获得βLj,1≤j≤N。
步骤3：在筒仓物料最高的情况下，再采用步骤2所述的方法，获得βHj,1≤j≤N。
步骤4：由于在筒仓物料高度较大的时候，筒仓竖壁与物料之间存在一定的摩擦力，因此在物料较高的情况下，称重数据wi,j偏小，从而造成所求出的βHj,1≤j≤N偏大。因此称重节点的加权系数，是称重数据的一个函数，需要做修正。βj可以采用一般的线性修正方法，修正公式如下
其中，wk,j为称重节点j的第k次称重值，是在步骤3中，称重节点j的M次测量值的平均值。
步骤5：***实际使用时，假设某次测量，N个称重节点所获得的称重数据为(wk，1,wk，2,...,wk,N)，则根据步骤4计算出修正加权系数后，计算筒仓内的物料重量为Gk＝[wk,1,wk,2,...,wk,N](β1(wk,1),β2(wk,2),...,βN(wk,N))T。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110926586A (zh) * 2019-08-27 2020-03-27 北京万物纵横科技有限公司 一种无线分布式电子称

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1425297A1 (ru) * 1982-12-16 1988-09-23 Академия Строительства (Инопредприятие) Оболочка сосуда высоких давлени и температуры
US6268570B1 (en) * 1999-09-17 2001-07-31 Cem Corporation Method for correcting weight measurement errors during microwave heating
KR100934410B1 (ko) * 2009-04-29 2009-12-29 강원대학교산학협력단 근적외 분광분석법을 이용한 곡물 종실의 무게 측정방법
CN101907481A (zh) * 2010-07-29 2010-12-08 河南工业大学 基于压力传感器的粮仓储粮数量检测方法
US8232484B2 (en) * 2006-01-19 2012-07-31 Wipotec Wiege-Und Positioniersysteme Gmbh Weighing sensor with a serial arrangement of force transfer levers to obtain a compact load cell
CN102706417A (zh) * 2012-05-14 2012-10-03 河南工业大学 平房仓浅圆仓储粮数量检测方法
CN106342190B (zh) * 2011-12-29 2015-08-05 太原航空仪表有限公司 一种用于压力称重的失真补偿方法
CN105424147A (zh) * 2015-11-11 2016-03-23 河南工业大学 基于粮堆高度与底面压强关系的粮仓重量检测方法及装置
CN106052829A (zh) * 2016-08-22 2016-10-26 厦门海普智能科技有限公司 叉装车自动称重***及称重方法
CN107727223A (zh) * 2017-09-21 2018-02-23 深圳市汉德网络科技有限公司 一种衡器载重的计算方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2914285B1 (fr) * 2007-03-30 2009-07-03 Airsec Soc Par Actions Simplif Conteneur tubulaire clos comportant un dispositif de compensation pour le conditionnement de comprimes
EP2726707B1 (en) * 2011-06-29 2018-02-21 Halliburton Energy Services, Inc. System and method for automatic weight-on-bit sensor calibration
CN103823436A (zh) * 2014-02-08 2014-05-28 滁州市西控电子有限公司 一种分布式计量管理方法及其***
CN106706050B (zh) * 2015-08-10 2019-03-19 杭州思筑智能设备有限公司 一种利用超声波流量计测量气体流量的方法
CN107451352B (zh) * 2017-07-27 2020-04-28 南京财经大学 基于有限元分析的筒仓中稻谷重量的测量方法
CN108194168B (zh) * 2017-12-13 2020-06-05 湖南大学 一种微粒捕集器微粒加载量计算方法及其装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1425297A1 (ru) * 1982-12-16 1988-09-23 Академия Строительства (Инопредприятие) Оболочка сосуда высоких давлени и температуры
US6268570B1 (en) * 1999-09-17 2001-07-31 Cem Corporation Method for correcting weight measurement errors during microwave heating
US8232484B2 (en) * 2006-01-19 2012-07-31 Wipotec Wiege-Und Positioniersysteme Gmbh Weighing sensor with a serial arrangement of force transfer levers to obtain a compact load cell
KR100934410B1 (ko) * 2009-04-29 2009-12-29 강원대학교산학협력단 근적외 분광분석법을 이용한 곡물 종실의 무게 측정방법
CN101907481A (zh) * 2010-07-29 2010-12-08 河南工业大学 基于压力传感器的粮仓储粮数量检测方法
CN106342190B (zh) * 2011-12-29 2015-08-05 太原航空仪表有限公司 一种用于压力称重的失真补偿方法
CN102706417A (zh) * 2012-05-14 2012-10-03 河南工业大学 平房仓浅圆仓储粮数量检测方法
CN105424147A (zh) * 2015-11-11 2016-03-23 河南工业大学 基于粮堆高度与底面压强关系的粮仓重量检测方法及装置
CN106052829A (zh) * 2016-08-22 2016-10-26 厦门海普智能科技有限公司 叉装车自动称重***及称重方法
CN107727223A (zh) * 2017-09-21 2018-02-23 深圳市汉德网络科技有限公司 一种衡器载重的计算方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110926586A (zh) * 2019-08-27 2020-03-27 北京万物纵横科技有限公司 一种无线分布式电子称

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