粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法及所用的装置，该装置包括配合使用的自动巡检母车机器人和无人机系统；所述无人机系统包括无人机，无人机上设置有气体检测模块、无人机红外热像仪模块、无人机高清摄像头模块和无人机LTE/NB‑IOT通信模块；所述自动巡检母车机器人包含机器人高清摄像头模块、机器人红外热像仪模块、LTE/NB‑IOT通信模块、智能安全网关模块和边缘计算服务器模块等。本发明专利技术聚焦于粮仓工控网络，由无人机代替工人进行有害气体检测，保证人员安全。

Wireless linkage detection device and method for air leakage and three-dimensional temperature of granary

【技术实现步骤摘要】
粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置和方法
本专利技术涉及一种粮仓管理方法，具体涉及一种粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置和方法。
技术介绍
目前全国的储粮企业有近1200亿公斤仓库属于危仓老库，储粮条件差。许多省份的大型粮仓虽然正在构建智慧粮库体系，但目前市场上的相关软硬件产品都存在较多的缺陷，很难达到国家的相关标准。粮仓外部的温度情况影响着粮仓内部的温度变化，同时也是判断是否进行通风、气调、控温等基本仓储作业的必须条件。同时，在进行日常粮仓巡检和仓内勘测时，会存在仓内硫化氢等有害气体泄漏，仓内氧含量不足等危及工作人员安全的隐患。目前亟待解决的三个关键问题有：(1)如何实现对粮仓内部三维温度分布和仓外墙壁温度分布及环境温度的精准采集检测，避免人工操作中的误差；(2)如何解决粮仓通风充气等业务过程中人工设置参数时缺乏判断依据，导致参数选择误差大易影响粮食存储品质的问题；(3)如何解决在人工检测粮仓充气灭虫状态以及仓外高窗漏气时易造成员工受到伤害危险的问题；目前市场上的粮库巡检车只能进行安防报警，没有仓外环境的检测功能，更不具备搭载边缘计算服务器并结合实时内部温度进行人工智能分析判断的功能。对于粮仓外部的磷化氢等有害气体的泄露，只能依靠人工检测，常常会造成工作人员气体中毒的伤亡事件。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置和方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置，包括配合使用的自动巡检母车机器人和无人机系统；所述无人机系统包括无人机，无人机上设置有气体检测模块、无人机红外热像仪模块、无人机高清摄像头模块和无人机LTE/NB-IOT通信模块；所述自动巡检母车机器人包含机器人高清摄像头模块、机器人红外热像仪模块、LTE/NB-IOT通信模块、智能安全网关模块和边缘计算服务器模块；所述气体检测模块、无人机红外热像仪模块和无人机高清摄像头模块均与无人机LTE/NB-IOT通信模块信号连接；所述机器人高清摄像头模块、机器人红外热像仪模块、智能安全网关模块和边缘计算服务器模块均与机器人LTE/NB-IOT通信模块信号连接；所述智能安全网关模块与边缘计算服务器模块信号连接。本专利技术还同时提供了利用上述装置进行的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法，包括以下步骤：S1、控制搭载无人机和自动巡检母车机器人到达待检测的粮仓外；S2、遥控无人机分别移动到粮仓的仓门、排气窗和通风口，通过气体检测模块进行磷化氢、二氧化碳和氮气的气体浓度检测，并将气体浓度数据发送给控制台；S3、遥控无人机环绕粮仓，无人机红外热像仪模块采集粮仓外围空气温度数据，并将粮仓外围空气温度数据发送给机器人LTE/NB-IOT通信模块；S4、遥控自动巡检母车机器人环绕粮仓一周，采集粮仓外壁温度数据的温度数据，并将数据存储到边缘计算服务器；S5、机器人LTE/NB-IOT通信模块接收来自无人机的粮仓外围空气温度数据，接收来自云端服务器的粮仓内部三维温度分布数据，并将这两类数据通过安全智能网关模块后发送至边缘计算服务器；S6、边缘计算服务器接收粮仓外围空气温度数据、粮仓外壁温度数据和粮仓内部三维温度分布数据，通过深度学习算法模型对粮仓内部温度变化进行实时的预测计算，结合国家对通风作业的技术规程，修正通风作业的参数设置，并将设置结果发送到通风作业装置；S7、机器人LTE/NB-IOT通信模块将粮仓外围空气温度数据，粮仓外壁的温度数据，对粮仓内部温度变化的预测结果，对通风作业的修正参数，利用LTE通信发送到云端服务器。作为本专利技术的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法的改进：步骤S2包括以下步骤：S21、无人机高清摄像头模块将拍摄到的实时工作画面，利用无人机LTE/NB-IOT通信模块发送到控制台；S22、控制台根据实时工作画面遥控无人机，在粮仓每一个仓门、排气窗、通风口处，利用气体检测模块通过传感器检测气体浓度数据；S23、无人机LTE/NB-IOT通信模块将气体检测模块检测到的气体浓度数据通过WiFi通信发送给控制台；S24、控制台读取气体浓度数据，若磷化氢浓度小于每立方米0.3毫克，氮气浓度不高于平均空气中氮气含量的1％，二氧化碳浓度不高于平均空气中二氧化碳含量的0.01％，则粮仓处于气密性良好的状态，无需执行操作；否则，立即停止气调作业。作为本专利技术的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法的进一步改进：步骤S3包括以下步骤：S31、无人机高清摄像头模块将拍摄到的实时工作画面，利用无人机LTE/NB-IOT通信模块发送到控制台；S32、控制台根据工作画面遥控无人机，在距离粮仓外壁1-3米内的空中环绕，通过无人机红外热像仪模块采集温度数据；S33、无人机LTE/NB-IOT通信模块将无人机红外热像仪模块采集到的粮仓外围空气温度数据通过WiFi通信发送给自动巡检母车机器人的机器人LTE/NB-IOT通信模块。作为本专利技术的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法的进一步改进：步骤S4包括以下步骤：S41、无人机高清摄像头模块将拍摄到的实时工作画面，利用无人机LTE/NB-IOT通信模块发送到控制台；S42、控制台根据工作画面遥控自动巡检母车机器人，环绕粮仓底端进行粮仓外壁，通过无人机红外热像仪模块采集温度数据，采集点与粮仓外壁的距离不得超过0.5米；S43、将采集到的粮仓外壁温度数据发送到边缘计算服务器。作为本专利技术的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法的进一步改进：步骤S5包括以下步骤：S51、机器人LTE/NB-IOT通信模块通过WiFi通信接收来自无人机的粮仓外围空气温度数据，并将数据存储至边缘计算服务器；S52、机器人LTE/NB-IOT通信模块通过LTE通信接收来自云端服务器的粮仓内部三维温度分布数据；S53、智能安全网关模块判断数据安全性，对存疑的数据进行智能拦截，将校验通过的数据存储至边缘计算服务器。作为本专利技术的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法的进一步改进：步骤S6包括以下步骤：S61、边缘计算服务器根据粮仓外围空气温度数据、粮仓外壁温度数据和粮仓内部三维温度分布数据，按时间标记为温度队列末尾长度为n的温度数据S＝[s1，s2，...，sn]；S62、将温度数据进行归一化处理，得到S'＝[s'1，s'2，...，s'n]；S63、将归一化后的S'输入训练完的温度预测神经网络模型，得到温度预测结果R＝[state，number]。S64、根据输出的温度预测结果R和结合国家对通风作业的技术规程，修改最佳通风条件的参数设置，输入训练完的通风预测神经网络模型，得到最佳的通风温度、通风时间和通风时长。S65、边缘计算服务器将得到最佳的通风温度、通风时间和通风时长发送给通风控制作业装置。本专利技术粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置和方法的技术优势为：本专利技术聚焦于粮仓工控网络，由无人机代替工人进行有害气体检测，保证人员安全。同时还能检测粮仓外围空气温度，通过WIFI通信传回母车机器人。由母车机器人测量粮仓外壁温度，结合无人机传回的仓外空气温度数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置，其特征在于：包括配合使用的自动巡检母车机器人和无人机系统；所述无人机系统包括无人机，无人机上设置有气体检测模块、无人机红外热像仪模块、无人机高清摄像头模块和无人机LTE/NB‑IOT通信模块；所述自动巡检母车机器人包含机器人高清摄像头模块、机器人红外热像仪模块、LTE/NB‑IOT通信模块、智能安全网关模块和边缘计算服务器模块；所述气体检测模块、无人机红外热像仪模块和无人机高清摄像头模块均与无人机LTE/NB‑IOT通信模块信号连接；所述机器人高清摄像头模块、机器人红外热像仪模块、智能安全网关模块和边缘计算服务器模块均与机器人LTE/NB‑IOT通信模块信号连接；所述智能安全网关模块与边缘计算服务器模块信号连接。

【技术特征摘要】
1.粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置，其特征在于：包括配合使用的自动巡检母车机器人和无人机系统；所述无人机系统包括无人机，无人机上设置有气体检测模块、无人机红外热像仪模块、无人机高清摄像头模块和无人机LTE/NB-IOT通信模块；所述自动巡检母车机器人包含机器人高清摄像头模块、机器人红外热像仪模块、LTE/NB-IOT通信模块、智能安全网关模块和边缘计算服务器模块；所述气体检测模块、无人机红外热像仪模块和无人机高清摄像头模块均与无人机LTE/NB-IOT通信模块信号连接；所述机器人高清摄像头模块、机器人红外热像仪模块、智能安全网关模块和边缘计算服务器模块均与机器人LTE/NB-IOT通信模块信号连接；所述智能安全网关模块与边缘计算服务器模块信号连接。2.利用如权利要求1所述的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测装置的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、控制搭载无人机和自动巡检母车机器人到达待检测的粮仓外；S2、遥控无人机分别移动到粮仓的仓门、排气窗和通风口，通过气体检测模块进行磷化氢、二氧化碳和氮气的气体浓度检测，并将气体浓度数据发送给控制台；S3、遥控无人机环绕粮仓，无人机红外热像仪模块采集粮仓外围空气温度数据，并将粮仓外围空气温度数据发送给机器人LTE/NB-IOT通信模块；S4、遥控自动巡检母车机器人环绕粮仓一周，采集粮仓外壁温度数据的温度数据，并将数据存储到边缘计算服务器；S5、机器人LTE/NB-IOT通信模块接收来自无人机的粮仓外围空气温度数据，接收来自云端服务器的粮仓内部三维温度分布数据，并将这两类数据通过安全智能网关模块后发送至边缘计算服务器；S6、边缘计算服务器接收粮仓外围空气温度数据、粮仓外壁温度数据和粮仓内部三维温度分布数据，通过深度学习算法模型对粮仓内部温度变化进行实时的预测计算，结合国家对通风作业的技术规程，修正通风作业的参数设置，并将设置结果发送到通风作业装置；S7、机器人LTE/NB-IOT通信模块将粮仓外围空气温度数据，粮仓外壁的温度数据，对粮仓内部温度变化的预测结果，对通风作业的修正参数，利用LTE通信发送到云端服务器。3.根据权利要求2所述的粮仓漏气及三维温度的空中与仓壁无线联动检测方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：S21、无人机高清摄像头模块将拍摄到的实时工作画面，利用无人机LTE/NB-IOT通信模块发送到控制台；S22、控制台根据实时工作画面遥控无人机，在粮仓每一个仓门、排气窗、通风口处，利用气体检测模块通过传感器检测气体浓度数据；S23、无人机LTE/NB-IOT通信模块将气体检测模块检测到的气体浓度数据通过WiFi通信发送给控制台；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：金心宇，包成雷，谢慕寒，金昀程，杨瑞琪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33