一种粮仓储粮状态的检测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种粮仓储粮状态的检测方法及其装置。在粮仓底面上分别布置一组内圈压力传感器和一组外圈压力传感器，将粮仓储粮状态分为三类：进粮、储粮、出粮；构建粮仓储粮状态检测的分类特征向量，将三类状态转换成两类状态，即进粮分类问题和出粮分类问题，利用支持向量机构建粮仓储粮状态检测模型；然后，将压力传感器采集的数据代入到所建立的粮仓储粮状态检测模型，依据储粮状态分类原则即可判断粮仓储粮状态。本发明专利技术可以在线远程同时检测多个粮仓的储粮情况，检测精确度高，鲁棒性强，操作简单，对传感器性能要求低，并且降低检测成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粮仓储粮状态的检测方法及其装置，属于粮仓检测

技术介绍
粮仓储粮状态分为进粮、储粮和出粮三种状态。进粮状态表示粮仓正在装粮，其主 要特征是粮堆高度逐渐增高，底面压强逐渐增大；出粮状态表示粮仓正在卸粮，其主要特征 是粮堆高度逐渐降低，底面压强逐渐减少;储粮状态表示粮仓进粮到预定高度且粮堆顶面 摊平后的状态，其高度基本稳定，底面压强波动小。粮仓储粮状态检测是保证粮食安全的重 要手段，开展这方面的研究与应用事关国家粮食安全，具有重要的意义，并将产生巨大的社 会经济效益。由于粮食在国家安全中的重要地位，要求粮仓状态在线检测准确、快速和可靠。同 时又因为粮食数量巨大，价格低，还要保证粮仓状态在线检测设备成本低、简单方便。因此 检测的高精度与检测系统的低成本是粮仓状态在线检测系统开发必需解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种粮仓储粮状态的检测方法，解决了无法兼顾粮仓状态检测精确 度高且简单易行的问题，本专利技术还提出了一种粮仓储粮状态的检测装置。本专利技术是通过如下方案予以实现的： -种粮仓储粮状态的检测方法，其特征在于，步骤如下： 步骤1，在粮仓底面上分别布置一组内圈压力传感器和一组外圈压力传感器;外圈 压力传感器靠近侧面墙间隔布置，内圈压力传感器均距离侧面墙设定距离且间隔布置；内 圈压力传感器与侧面墙距离为D，外圈压力传感器与侧面墙距离为d;步骤2，利用支持向量机构建状粮仓储粮状态的检测模型，所构建的检测模型为：其中，β(j)、b和γ为通过支持向量机训练所获得的参数，β(j)矣0;Xj为相应的支 持向量点，j=l，...，1，1为支持向量的个数;X为分类特征向量；仏(Λ_.)和分别 为内外圈传感器压强检测值的均值分别为内外圈传感器压强检测 值均值在一定时间间隔的变化量；A&(maxΑΧν))为在一定时间间隔所有传感器中k个最大 压强检测值的均值变化量；步骤3,将内圈和外圈压力传感器采集的数据作为采集样本，代入到所建立的粮仓 储粮状态检测模型中，根据所述的分类特征向量X的特点和所建立的检测模型的输出值即 可判断粮仓储粮状态。进一步的，步骤2中所述构建的检测模型分为进粮分类检测模型和或出粮分类检 测模型，如下： 1)进粮分类检测模型，即StEnt = {进粮，其它}，其中，ft；nt(j)、bEnt和YEnt为通过支持向量机训练所获得的参数，&nt(j)矣〇;H 为相应的支持向量点，j=l, . . .，lEnt，lEnt为支持向量的个数； 2 )出粮分类检须彳模型，即St〇ut = {出粮，其它} 其中，0〇ut(j)、bciut和γOut为通过支持向量机训练所获得的参数，&)Ut(j)矣0; 为相应的支持向量点，j=l, . . .，lciut，lciut为支持向量的个数。 进一步的，步骤3中所述的分类特征向量X的特点为:若粮仓储粮状态为进粮，分类 特征向量X中的夂〇))值均大于0;若粮仓储粮状态为出 粮，分类特征向量X中的Δ仏(心_.)、Δ仏(\__)和A.0a(maxΑΓ〇))值均小于0;若粮仓储粮 状态为储粮，分类特征向量X中的Κ(λ'))值在〇值上下波 动，贝>J判断粮仓储粮状态Statatus(X)的依据为： -种粮仓储粮状态的检测装置，该装置包括:压力传感器和检测单元，其中，在粮 仓底面上分别布置一组内圈压力传感器和一组外圈压力传感器，检测单元与压力传感器单 元的输出连接，检测单元中执行有一个或多个模块，所述模块用于执行以下步骤：1)利用支持向量机构建状粮仓储粮态的检测模型，所构建的检测模型为：其中，β(j)、b和γ为通过支持向量机训练所获得的参数，β(j)矣0;Xj为相应的支 持向量点，j=l，...，1，1为支持向量的个数;X为分类特征向量；分别 为内外圈传感器压强检测值的均值；(&"".)和(?^.)分别为内外圈传感器压强检测 值均值在一定时间间隔的变化量；Κ(λ〇)为在一定时间间隔所有传感器中k个最大 压强检测值的均值变化量； 2)将内圈和外圈压力传感器采集的数据作为采集样本，代入到所建立的粮仓储粮 状态检测模型中，根据所述的分类特征向量X的特点和所建立的检测模型的输出值即可判 断粮仓储粮状态。 进一步的，所述的外圈压力传感器靠近侧面墙间隔布置，所述的内圈压力传感器 均距离侧面墙设定距离且间隔布置；内圈压力传感器与侧面墙距离为D，外圈压力传感器与 侧面墙距离为d。 进一步的，所述构建的检测模型分为进粮分类检测模型和或出粮分类检测模型， 如下： 1)进粮分类检测模型，即StEnt = {进粮，其它}， 其中，&nt(j)、bEnjPγEnt为通过支持向量机训练所获得的参数，&nt(j)判；尤釔 为相应的支持向量点，j=l, . . .，lEnt，lEnt为支持向量的个数； 2)出粮分类检测模型，S卩StQut ={出粮，其它} 其中，0QUt(j)、bciut和γout为通过支持向量机训练所获得的参数，0QUt(j)矣0; 为相应的支持向量点，j=l, . . .，lciut，lciut为支持向量的个数。 进一步的，其特征在于，所述的分类特征向量X的特点为:若粮仓储粮状态为进粮， 分类特征向量X中的Δ'〇?Μ6#) _、和足(功值均大于0;若粮仓储粮状态 为出粮，分类特征向量X中的和A&(maX尤⑷)值均小于0;若粮仓 储粮状态为储粮，分类特征向量X中的么这^胃）、和么这扣墟尤祕)值在0值上 下波动;则判断粮仓储粮状态Statatus(X)的依据为： 本专利技术和现有技术相比的有益效果是： 现有技术中对粮仓储粮状态的检测过程中很难同时兼顾检测既精确又简单易行， 本专利技术提出了一种粮仓储粮状态检测方法，还针对该方法建立了粮仓储粮检测装置。本发 明分别将粮仓储粮状态作为特征向量，根据支持向量机构造的储粮状态检测模型求得粮仓 的具体储粮状态。该方法可以实现在线远程同时检测多个粮仓的储粮情况，检测精确度高， 操作简单，对传感器性能要求低，可以降低检测成本。 而且，本专利技术具有较强的鲁棒性和适应性，适合多种粮仓储粮结构类型的储粮状 态检测。【附图说明】 图1本专利技术平房仓底面压力传感器布置模型； 图2本专利技术筒仓底面压力传感器布置模型； 图3本专利技术粮仓储粮状态的分类器的结构框图； 图4本专利技术样本中各种粮仓储粮状态的分布情况；图5本专利技术样本中进粮状态的支持向量分类器的计算值分布； 图6本专利技术样本中出粮状态的支持向量分类器的计算值分布；图7本专利技术的实施过程流程图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细的说明。(一）、一种粮仓储粮状态的检测方法本专利技术是基于支持向量机的粮仓储粮状态检测方法，下面分别就粮仓传感器布 置、粮仓储粮状态的检测模型和粮仓储粮状态的判断依据进行依次说明。 (1)粮仓传感器布置如图1和图2所示，通常使用的粮仓为平房仓和筒仓，粮食放入粮仓后，粮堆顶部被 摊平，平房仓的粮堆形状大致为不同尺寸的立方体，筒仓粮堆的形状大致为不同尺寸的圆 柱体。选择配有数据采集和数据传输功能的压力传感器，在粮仓底面上分别布置一组内圈 压力传感器和一组外圈压力传感器;外圈压力传感器靠近侧面墙间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粮仓储粮状态的检测方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，在粮仓底面上分别布置一组内圈压力传感器和一组外圈压力传感器；外圈压力传感器靠近侧面墙间隔布置，内圈压力传感器距离侧面墙设定距离且间隔布置；内圈压力传感器与侧面墙距离为D，外圈压力传感器与侧面墙距离为d；步骤2，利用支持向量机构建粮仓储粮状态的检测模型，所构建的检测模型为：St(X)=Σj=1lβ(j)exp(-γ||X-Xj||2)+b)]]>X={Q‾B(sInner),Q‾B(sOuter),ΔQ‾B(sInner),ΔQ‾B(sOuter),ΔQ‾B(maxK(s))}]]>其中，β(j)、b和γ为通过支持向量机训练所获得的参数，β(j)≠0；Xj为相应的支持向量点，j＝1,...,l，l为支持向量的个数；X为分类特征向量；和分别为内外圈传感器压强检测值的均值；和分别为内外圈传感器压强检测值均值在一定时间间隔的变化量；为在一定时间间隔所有传感器中k个最大压强检测值的均值变化量；步骤3，将内圈和外圈压力传感器采集的数据作为采集样本，代入到所建立的粮仓储粮状态检测模型中，根据所述的分类特征向量X的特点和所建立的检测模型的输出值即可判断粮仓储粮状态。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张德贤，张苗，郭小波，刘灿，张庆辉，张建华，司海芳，王高平，樊超，邓淼磊，李磊，王贵财，金广锋，费选，刘娇玲，程尚坤，梁慧丹，杨铁军，张元，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41