粮仓储量监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种粮仓储量监测系统，该系统包括采集系统、控制处理单元、监控客户端及远程监控中心，该系统采用高精度伺服转台驱动激光测距机，采集粮仓各检测点距离信息，形成点云图阵；控制处理单元再利用数字信号处理技术，实现体积计算、状态识别；粮库监控客户端监测单一粮仓并保存数据；最后通过传输系统传到远程监控中心，对各个粮库情况进行汇总、显示、控制。该系统能够快速、高精度且有效的测量大型不规则形状粮堆的体积，判断凹坑状态，并可实现远程监控；监测方法，成本低廉，易于实施，获得数据精确。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及粮仓中粮食储量计算、监测领域，具体涉及一种粮仓储量监测系 统。
技术介绍
我国粮食储备近3000亿斤，年粮食储备补贴约近百亿元，由于储备数量庞大，涉 及巨大经济利益，使得虚库、虚报、以次换好、自盗等各类违规、违法事件层出不穷，给国家 造成了巨大的经济损失。 目前国内粮仓在粮食储量统计上大多数还采用传统的管理记录模式，即在每次向 粮仓内增加或移出粮食时，都要记录存帐，在每年的国家粮情检查时要对记录情况与实际 情况进行检查。在信息技术发展日新月异的今天，这种计量方法显然显得十分落后，并且这 种方法无法实现对粮仓的储量的实时监控不能有效防止监守人员有意误报粮食出入库量 而发生监守自盗的事情。因此，迫切需要开发方便、快捷、准确的粮食储量监测系统，应用于 全国的粮食储存库点，实现储粮库点与各级管理部门的动态实时监控。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中粮食储备量大，粮仓储量监控模式陈旧、落 后，不能有效防止监守人员监守自盗的问题，提供一种粮仓储量监测系统，该系统采用非接 触方式测量粮仓储量，监测粮仓情况，监测粮仓储量状态，测量精度高，可实现远程实时监 控，监测方法成本低，安装方便，易于实施。 为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种粮仓储量监测系统，该系统 包括采集系统、控制处理单元、监控客户端及远程监控中心，其中采集系统为：在粮仓上部 安装伺服云台，云台上安装激光测距机，在粮仓X、Y方向设置若干目标采样点，所述伺服云 台的输入端与控制处理单元的控制信号输出端信号连接，伺服云台的输出端与控制处理单 元的角度信号采集端信号连接，所述激光测距机由伺服云台驱动旋转，激光测距机输出端 与控制处理单元的距离信息采集端信号连接，所述控制处理单元内设电源转换模块，电源 转换模块输入端连接供电电源，输出端分别与伺服云台电源输入端、激光测距机电源输入 端及监控客户端电气连接，所述控制处理单元根据接收的角度信息和距离信息计算各测量 点的高度信息，并转化为粮食的体积、状态信息，控制处理单元粮食体积信息输出端与监控 客户端信号连接，监控客户端通过互联网技术连接远程监控中心。 基于上述技术方案，所述采集系统中，伺服云台安装在粮仓中间距离地面8米位 置。 基于上述技术方案，所述采集系统中，在粮仓X、Y方向每间隔Im处设置一个采样 点。 本技术的有益效果：本技术通过云台转动激光测距机获取粮仓各个监测 点的距离信息，生成附以坐标的点云图阵，利用数字信号处理技术获取其体积、状态；其能 够快速、高精度且有效的测量大型不规则形状粮堆的体积，判断凹坑状态，并可实现远程监 控；动态进行激光测距机测量，能够得到较为精确的点云数据，从而在粮食体积测量上能 够保证高精度。且为保证大面积扫描的精度，能够得到合理的控制，选择了高精度伺服云 台，成本低廉，易于实施，获得数据精确，动态测量，测量及时、准确，能有效实现粮仓的远程 监控，有效防止监守人员有意误报粮食出入库量而发生监守自盗的事情，利用互联网技术 实现各个粮库之间、粮库与监控中心之间信息互联、互传并搭建远程监控平台，实现远程监 控、统一调度。该监测系统也适用于其他行业储量的检测，如砂石、煤矿、研磨材料等。 说明书附图图1是本技术粮仓储量监测系统控制模块结构示意图； 图2是图1中采集系统结构示意图； 图3是图1中控制处理单元控制原理结构示意图； 图4是本技术粮仓储量监测系统控制原理结构示意图。 图中标号，1为伺服云台，2为激光测距机，3为粮仓。【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。 实施例1 :一种粮仓储量监测系统，参见图1，该系统包括采集系统、控制处理单 元、监控客户端及远程监控中心，各系统功能如下：采集系统：完成各粮库采样点数据采 集，获取点云图阵；控制处理单元：该单元通过控制板实现采集设备控制，点云数据处理， 获取其体积、状态；监控客户端：用于单个粮库的监测，存储粮库监测结果；远程监控中心： 对各个粮库情况进行汇总、显示，远程控制。具体为：该系统可以同时监控多个粮库，每个粮 库内储备有多个粮仓，如图1所示，粮仓分为：粮仓1、粮仓2......，参见图2,在粮仓上部距 离地面8m处安装伺服云台，为保证大面积扫描的精度，能够得到合理的控制，伺服云台采 用高精度伺服云台。云台上安装激光测距机，在粮仓X、Y方向每间隔Im处设置一个目标采 样点。 如图3所示，所述伺服云台的输入端与控制处理单元的控制信号输出端信号连 接，伺服云台的输出端与与控制处理单元的角度信号采集端信号连接，具体为：伺服云台与 控制处理单元通讯接口 RS232 (COMl)连接，接收控制单元的转动命令，驱动激光测距机2 旋转，并向控制单元传输角度反馈信号。激光测距机输出端与控制处理单元的距离信息采 集端信号连接，具体为：激光测距机输出端连接控制处理单元的；；另一个通讯接口 RS232 (COM2)，向控制单元反馈测得的距离信息，所述控制处理单元内设电源转换模块，电源转换 模块输入端连接+12V供电电源，输出端分别与伺服云台电源输入端、激光测距机电源输入 端及ZigBee模块(监控客户端)电源输入端电气连接，分别向伺服云台提供+12V电压，向激 光测距机及ZigBee模块(监控客户端)提供+5V电压。所述控制处理单元根据接收的角度信 息和距离信息计算各测量点的高度信息，并转化为粮食的体积、状态信息，控制处理单元粮 食体积信息输出端与监控客户端信号连接，监控客户端主要由上位机组成，接收控制单元 发送过来的测量信息并进行实时显示、保存、历史记录查询，实现对单一粮库的检测、管理； 同时按需求通过互联网技术发送给远程监控中心，远程监控中心利用互联网技术实现各个 粮库之间、粮库与监控中心之间信息互联、互传并搭建远程监控平台，实现远程监控、统一 调度。 本实施例粮仓监测系统的整体思路为：如图4所示，采用高精度伺服转台驱动激 光测距机，采集粮仓各检测点距离信息，形成点云图阵；控制处理单元再利用数字信号处理 技术，实现体积计算、状态识别；粮库监控客户端监测单一粮仓并保存数据；最后通过传输 系统传到远程监控中心，对各个粮库情况进行汇总、显示、控制。 具体如下：在粮仓上部距离地面8m处安装伺服云台，云台上安装激光测距机，根 据粮仓形状和检测精度要求在粮仓X、Y方向每间隔Im处设置一个目标采样点，通过粮仓 X、Y方向的二维图像坐标结合其高度预设值形成目标采样点的三维空间坐标，获取云台和 目标采样点的三维空间坐标，控制处理单元通过目标采样点的三维坐标值与云台安装位置 的三维坐标值做计算，计算出云台需要转动的位置；以形成云台控制参数，控制处理单元向 伺服云台传送控制信号，然后云台按照控制参数驱动激光测距机运动到指定角度采集距离 信息。并向控制处理单元发送该角度反馈信息。 从理论上而言，二维图像的坐标点是不可能实现到三维空间坐标的，但是由于云 台设备均在特定环境下应用，拍摄目标的高度是可预估的，或者说高度的变换范围不大，通 过初始目标点高度预算值即可获取。 目标采样点的高度预设值测算方法为：激光测距机分别采集以下正投影点：俯仰 0°，水平 0° ;俯仰 30。，水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粮仓储量监测系统，其特征是：该系统包括采集系统、控制处理单元、监控客户端及远程监控中心，其中采集系统为：在粮仓上部安装伺服云台，云台上安装激光测距机，在粮仓X、Y方向设置若干目标采样点，所述伺服云台的输入端与控制处理单元的控制信号输出端信号连接，伺服云台的输出端与与控制处理单元的角度信号采集端信号连接，所述控制处理单元内设电源转换模块，电源转换模块输入端连接供电电源，输出端分别与伺服云台电源输入端、激光测距机电源输入端及监控客户端电气连接，所述激光测距机由伺服云台驱动旋转，激光测距机输出端与控制处理单元的距离信息采集端信号连接，所述控制处理单元根据接收的角度信息和距离信息计算各测量点的高度信息，并转化为粮食的体积、状态信息，控制处理单元粮食体积信息输出端与监控客户端信号连接，监控客户端通过互联网技术连接远程监控中心。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪晓岩，宋建云，严雪风，谢婷婷，张新宇，刘伟，王岩，牛国栋，
申请(专利权)人：郑州长河电子工程有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41