基于底面两圈标准差SVM模型的粮仓检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于底面两圈标准差SVM模型的粮仓检测方法及系统，本发明专利技术根据粮仓压强分布特点，提出了一种基于底面两圈压力传感器标准差的粮仓储粮数量支持向量机检测模型。本发明专利技术的核心在于基于底面两圈压力传感器标准差的粮仓储粮数量支持向量机输入项序列构建。所提出的模型及检测方法具有检测精度高、适应于多种粮仓结构类型、便于远程在线粮仓数量检测等特点，可满足通常使用粮仓储粮数量远程在线检测的需要。

Method and system of granary detection based on SVM model of two circles standard deviation of bottom surface

【技术实现步骤摘要】
基于底面两圈标准差SVM模型的粮仓检测方法及系统
本专利技术属于粮仓检测
，具体涉及一种基于底面两圈标准差SVM模型的粮仓检测方法及系统。
技术介绍
粮食安全包括数量安全和原粮安全。粮食数量在线检测技术与系统研究应用是国家粮食数量安全的重要保障技求，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，要求粮食数量在线检测准确、快速和可靠。同时由于粮食数量巨大、价格低，要求粮食数量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食数量在线检测系统开发必需解决的关键课题。授权公告号为CN104331591B的中国专利技术专利文件公开了一种基于支持向量回归的粮仓储粮数量检测方法。该专利技术专利在粮仓底面上布置两圈压力传感器，检测各传感器的输出值，计算得到粮仓储粮数量。该方案提高了储粮数量(即储量重量)的检测精确度，还具有较强适应性和鲁棒性。然而，由于粮食的存储性质和传感器精度的限制，储粮数量的检测精度还有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于底面两圈标准差SVM模型的粮仓检测方法及系统，用以解决如何在现有技术基础上进一步提高检测精确度的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术提供了一种基于底面两圈压力传感器的粮仓储粮检测方法，包括如下步骤：1)检测粮仓底面设置的内外两圈压力传感器的输出值；2)利用外圈压力传感器输出值均值内圈压力传感器输出值均值外圈压力传感器输出值标准差SD(sOuter)、内圈压力传感器输出值标准差SD(sInner)，构建粮堆侧面单位面积平均摩擦力的估计项ID(s)：其中，KX为设定的系数；当对应粮堆的散落性小于设定标准时，对应的ID(s)为：当对应粮堆的散落性大于等于设定标准时，对应的3)利用两圈压力传感器输出值均值和估计项ID(s)构造序列QDBD：其中，分别是ID(s)项的最大阶数的优化值，Nn+m为与ID(s)乘积项的阶数和，Kc为模型系数，且Kc＝CB/AB，AB为粮堆底面面积，CB为粮堆底面周长；4)以序列QDBD作为支持向量机输入项序列，以粮仓储粮数量为输出，建立粮仓储粮数量支持向量机检测模型其中，βj、b为通过支持向量机训练所获得的参数，且βj≠0；γ为支持向量机模型参数，且γ＞0；为相应的支持向量点，j＝0,...,l，l为支持向量机的个数；5)以给定样本集对建立的粮仓储粮数量支持向量机检测模型进行训练，得到训练好的支持向量机检测模型；其中，k为样本点号，k＝1,2,3,...,M，M为样本个数；为第k个样本点的内圈压力传感器输出值序列，i＝1,2,...,NI，NI为内圈压力传感器个数；为第k个样本点的外圈压力传感器输出值序列，j＝1,2,...,NO，NO为外圈压力传感器个数；Wk为样本点k的实际进粮重量，为相应的粮仓底面面积；6)将步骤1)检测得到的两圈压力传感器的输出值，依据步骤2)～步骤3)得到与之对应的支持向量机输入项序列，并输入至训练好的支持向量机检测模型，得到对应的粮仓储粮数量。本专利技术的有益效果：本专利技术根据粮仓压强分布特点，提出一种采用基于底面两圈压力传感器输出值标准差的粮仓储粮数量支持向量机检测模型的粮仓储粮数量检测方法。该方案相对于现有技术能进一步提高检测精度，鲁棒性更强，能够适用于多种类型的粮仓结构，同时进一步减少了传感器的使用，降低了系统成本和运维费用。进一步的，步骤1)中，还对压力传感器的输出值进行筛选，筛选方法为：仅保留与该圈压力传感器输出值的平均值的差在设定范围内的输出值；所述压力传感器输出值的平均值为传感器输出值的中值及其相邻设定数量的输出值的平均值。进一步的，若内圈压力传感器输出值满足：则去除该传感器输出值，得到去除后的内圈压力传感器输出值序列QBS(sInner(i))；其中，QB(sInner(i))为第i个内圈压力传感器输出值，为内圈压力传感器输出值中值及相邻设定数量的输出值的均值，SDMed(sInner)为内圈压力传感器输出值标准差，TSD为内圈压力传感器点去除阈值系数。进一步的，若外圈压力传感器输出值满足：则去除该传感器输出值，得到去除后的外圈压力传感器输出值序列QBS(sOuter(i))；其中，QB(sOuter(i))为第i个外圈压力传感器输出值，为外圈压力传感器输出值中值及相邻设定数量的输出值的均值，SDMed(sOuter)为外圈压力传感器输出值标准差，CTSD为外圈压力传感器点去除阈值系数。进一步的，两圈压力传感器输出值均值的计算方法为：其中，为QBS(sInner(i))的均值，为QBS(sOuter(i))的均值。进一步的，步骤2)中：当时，对应的KX为当时，对应的KX为其中，KSD为预设调整系数。本专利技术还提供了一种基于底面两圈压力传感器的粮仓储粮检测系统，该系统包括处理器，所述处理器用于执行指令实现上述方法。附图说明图1是平房仓底面压力传感器布置模型示意图；图2是筒仓底面压力传感器布置模型示意图；图3是基于底面两圈压力传感器和ID(s)的多项式粮仓储粮数量支持向量机检测模型示意图；图4是建模样本的粮仓储粮重量计算误差图；图5是所有样本的粮仓储粮重量计算误差图；图6是本专利技术的方法流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种基于底面两圈压力传感器的粮仓储粮检测系统，该系统包括处理器，该处理器用于执行指令实现本专利技术的基于底面两圈压力传感器的粮仓储粮检测方法，为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对该方法作进一步的详细说明。1、传感器布置模型对于通常使用的平房仓和筒仓，在粮仓底面按外圈和内圈两圈布置压力传感器，如图1和图2所示，圆圈为压力传感器布置位置。外圈压力传感器均与侧面墙距离为d，内圈压力传感器均与侧面墙距离为D。可取d＞0米且d＜1米，取D＞2米，一般取D为3米左右。为了保证检测模型的通用性，各粮仓的内外圈压力传感器与侧面墙距离d和D应相同。两圈压力传感器个数均为6-10，传感器间距应大于1m。2、传感器选择与标准差计算2.1内圈压力传感器选择与标准差计算对于内圈压力传感器输出值序列QB(sInner(i))，i＝1,2,...,NI，NI为内圈压力传感器个数。对传感器输出值序列按照大小排序，求出中值点。取中值点左边相邻NLM个输出值点，取中值点右边相邻NRM个输出值点，形成中值邻近点的传感器输出值序列QMed(sInner(i))。一般取NLM＝2-3，NRM＝2-3。求出所选取传感器输出值序列QMed(sInner(i))的均值即：由内圈压力传感器输出值序列QB(sInner(i))和均值计算内圈压力传感器输出值标准差SDMed(sInner)，即：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于底面两圈压力传感器的粮仓储粮检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)检测粮仓底面设置的内外两圈压力传感器的输出值；/n2)利用外圈压力传感器输出值均值

【技术特征摘要】
1.一种基于底面两圈压力传感器的粮仓储粮检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)检测粮仓底面设置的内外两圈压力传感器的输出值；
2)利用外圈压力传感器输出值均值内圈压力传感器输出值均值外圈压力传感器输出值标准差SD(sOuter)、内圈压力传感器输出值标准差SD(sInner)，构建粮堆侧面单位面积平均摩擦力的估计项ID(s)：



其中，KX为设定的系数；当对应粮堆的散落性小于设定标准时，对应的ID(s)为：当对应粮堆的散落性大于等于设定标准时，对应的ID(s)为：
3)利用两圈压力传感器输出值均值和估计项ID(s)构造序列QDBD：



其中，分别是ID(s)项的最大阶数的优化值，Nn+m为与ID(s)乘积项的阶数和，Kc为模型系数，且Kc＝CB/AB，AB为粮堆底面面积，CB为粮堆底面周长；
4)以序列QDBD作为支持向量机输入项序列，以粮仓储粮数量为输出，建立粮仓储粮数量支持向量机检测模型其中，βj、b为通过支持向量机训练所获得的参数，且βj≠0；γ为支持向量机模型参数，且γ＞0；为相应的支持向量点，j＝0,...,l，l为支持向量机的个数；
5)以给定样本集对建立的粮仓储粮数量支持向量机检测模型进行训练，得到训练好的支持向量机检测模型；其中，k为样本点号，k＝1,2,3,...,M，M为样本个数；为第k个样本点的内圈压力传感器输出值序列，i＝1,2,...,NI，NI为内圈压力传感器个数；为第k个样本点的外圈压力传感器输出值序列，j＝1,2,...,NO，NO为外圈压力传感器个数；Wk为样本点k的实际进粮重量，为相应的粮仓底面面积；
6)将步骤1)检测得到的两圈压力传感器的输出值，依据步骤2)～步骤3)得到与之对应的支持向量机输入项序列，并输入至训练好的支持向量机检测模型，得到对应的粮仓储粮数量。


2.根据权利要求1所述的一种基于底面两圈压力传感器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德贤，张苗，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41