一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统及方法，属于粮食监测技术领域，解决了监测系统只能对测量点进行测量，导致存在测量盲区的问题，本发明专利技术包括现场数据采集模块，现场数据采集模块包括用于测量粮食表面温度和粮仓墙体及门窗表面温度的表面测温模块，表面测温模块为红外线热成像装置；现场数据采集模块还包括对粮堆的高度和水平距离进行连续采集的连续测距传感模块；后台信息分析与控制模块；用于后台信息分析与控制模块接收现场数据采集模块采集的信息以及传递运行指令信息的网络模块。本发明专利技术实现了整个粮堆表面的数据监测，完成了粮堆表面数据的全面监测，监测效果好、反馈更加及时，防止了给企业造成大量经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统及方法
本专利技术属于粮食储藏
,具体涉及一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统及方法。
技术介绍
我国是农业大国，也是名副其实的世界第一粮食生产国，从粮食库存情况看，稻谷、小麦都能满足1年以上的消费需求。据介绍，我国人均粮食占有量，2010年以来持续高于世界平均水平，2019年超过470公斤，远远高于人均400公斤的国际粮食安全的标准线。在储量水平足以满足人口消费需求的背景下，大量储粮的储存安全问题成为国家乃至各企业都非常重视的问题，粮食安全也是涉及民生的大事，近年来关于粮食储藏监测的相关技术研究有了长足的进步。粮食的安全性指标即包括物理性质指标，也包括生物特性指标。面对储运过程中的大规模粮堆，如何快速掌握粮食的物理与生物特性指标，如堆装体积、重量、堆积形状、粮堆的温度、水分含量、杂质含量、有害生物及微生物活动状态等，都是工作过程中必须要解决的问题。目前已有的一些粮食储藏监测技术，采用云台的转动对粮堆进行多个测量点的测量，从而采集数据对粮食状态进行检测和分析，实现粮堆的实时监测，然而此种方法在测量点之间存在测量盲区，属于以测量点为单位的抽样式检测，测量盲区内并未进行测量，从而导致该区域可能存在和产生的问题无法被及时地发现，造成粮仓内大面积影响时检测出问题已经为时已晚，故该方法监测不全面、效果差、反馈不及时，容易造成大量经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：为解决目前的粮食监测技术只能对测量点进行测量，导致存在测量盲区的问题，提供一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统及方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统，包括：用于采集粮堆表面距离信息、角度信息、温度信息、影像信息、气体成分信息和粮仓防护设施信息的现场数据采集模块，所述现场数据采集模块包括用于测量粮食表面温度和粮仓墙体及门窗表面温度的表面测温模块，所述表面测温模块为红外线热成像装置；所述现场数据采集模块还包括对粮堆的高度和水平距离进行连续采集的连续测距传感模块；用于控制、接收、储存、计算、分析和显示所述现场数据采集模块采集到的信息的后台信息分析与控制模块；后台信息分析与控制模块控制和接收现场数据采集模块采集的信息，并用于计算、分析被检测粮堆的堆高、体积、重量、温度分布状态和气体分布状态，显示计算、分析的结果和现场数据采集模块采集的信息；用于后台信息分析与控制模块接收现场数据采集模块采集的信息以及传递运行指令信息的网络模块。进一步地，所述现场数据采集模块还包括气体成分检测模块和影像信息采集模块，所述表面测温模块、连续测距传感模块和影像信息采集模块均连接有可旋转的云台，所述云台与气体成分检测模块均连接有发送模块。连续测距传感模块：以非接触方式连续精确地测量被测粮堆表面的多个点与连续测距传感模块之间的距离信息、粮堆高度和水平位置信息，将连续测量到的多个点的信息进行分析、计算，形成一个虚拟的测量面，从而避免存在测量盲区；表面测温模块：采用红外线热成像装置，以热成像的方式实时测量被测粮堆表面以及粮仓墙体、门窗表面的实时温度信息；影像信息采集模块：用于采集被测粮堆的影像信息；气体成分检测模块：用于检测被测粮堆表面的气体成分信息，即测量粮堆表面气体中的H2O、O2、CO和CO2；云台：用于安装连续测距传感模块、表面测温模块和影像信息采集模块，并采集被检测点进行数据采集时对应的旋转角度信息；发送模块：用于发送连续测距传感模块、表面测温模块、影像信息采集模块、气体成分检测模块和云台采集的数据信息。进一步地，所述云台包括横向轴旋转部分和纵向轴旋转部分，测距传感模块、表面测温模块和影像信息采集模块安装于横向轴旋转部分，横向轴旋转部分以横向轴作为旋转轴做0°-180°旋转；纵向轴旋转部分以纵向轴作为旋转轴做0°-360°旋转。进一步地，所述后台信息分析与控制模块包括中心控制模块，所述中心控制模块分别连接有接收模块、存储模块、计算模块、分析模块、显示模块和报警模块。接收模块：用于接收发送模块发送的连续测距传感模块、表面测温模块、影像信息采集模块、气体成分检测模块和云台采集的数据信息；计算模块：用于计算被测粮堆的堆高、体积和重量，以及被测粮堆表面任意被测点位置的水平、高度坐标，根据粮堆的实际堆放状态计算出两点的中间位置高度，并由连续测量计算得到的信息形成一个虚拟的测量面，对粮堆实现面覆盖式的测量；分析模块：用于判断被测粮堆的体积、堆高、重量是否超限，判断被测粮堆的表面温度、粮仓墙体门窗的表面温度、气体成份是否存在整体或局部异常状况，是否符合粮食的安全储藏要求；存储模块：用于存储接收模块接收的数据信息、被测粮堆的边界数据信息和计算模块、分析模块得到的结果信息；显示模块：用于显示存储模块存储的数据信息，所述显示模块显示的结果包括：堆高：(1)最高点，高度、坐标；坐标点判断，以截图形式输出；(2)超过限高的点，坐标；超高进行报警；体积：估计粮堆体积，单位m3，取小数点后一位；重量：估计粮堆重量，单位t，取小数点后一位。进一步地，中心控制模块用于控制现场数据采集模块的运行，以及控制各模块之间的信息传递。根据报警模块发出的报警信息，系统可以对出现问题(如温度异常、湿度异常、气体成分异常及堆放形状异常)的位置定点定位(告知仓号、及问题位置在仓内的坐标)，并通知粮库保管人员，及时对异常位置进行处理。进一步地，所述网络模块包括有线网络模块和无线网络模块；所述连续测距传感模块为激光测距传感模块。一种粮堆粮食综合状态检测与分析方法，包括如下步骤：(1)获取被测粮堆的边界数据信息；(2)获取现场数据采集模块采集到的被测粮堆表面连续分布点的距离、粮堆表面连续分布点的温度、粮仓墙体及门窗表面温度、气体成分信息、粮堆的影像和被检测点进行数据采集时对应的云台旋转角度信息；(3)云台每转动一次则进行一次数据测量，以同时间点采集到的测距数据Dn、云台角度数据αn、βn建立基础数据库备用，其中：αn为与Dn对应的检测射线与云台安装墙面的夹角；βn为与Dn对应的云台平行于安装墙面方向轴的转角；(4)根据云台测量的粮堆表面连续分布点中每相邻两点的坐标测量数据，计算每两点之间的虚拟中间点，根据多个虚拟中间点的高度和水平坐标变化，将所有计算得到的虚拟中间点汇总形成虚拟测量面；(5)根据步骤(3)的基础数据库，建立被测粮堆堆高数据库和粮堆被测量点坐标数据库，结合步骤(4)得到的虚拟测量面及粮食的种类，计算被测粮堆的堆高；根据被测粮堆堆高数据库，设无粮点、边界点的的堆高均为0，对粮堆无粮处的无粮点和有粮处的有效点进行判断，累计所有有效点，计算被测粮堆的体积、重量；根据步骤(2)至步骤(3)测得的温度分布数据和气体分布数据，计算被测粮堆表面的温度分布状态信息、粮仓墙体和门窗的表面温度信息和仓内气体分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统，其特征在于，包括：/n用于采集粮堆表面距离信息、角度信息、温度信息、影像信息、气体成分信息和粮仓防护设施信息的现场数据采集模块，所述现场数据采集模块包括用于测量粮食表面温度和粮仓墙体及门窗表面温度的表面测温模块，所述表面测温模块为红外线热成像装置；所述现场数据采集模块还包括对粮堆的高度和水平距离进行连续采集的连续测距传感模块；/n用于控制、接收、储存、计算、分析和显示所述现场数据采集模块采集到的信息的后台信息分析与控制模块；/n用于后台信息分析与控制模块接收现场数据采集模块采集的信息以及传递运行指令信息的网络模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统，其特征在于，包括：
用于采集粮堆表面距离信息、角度信息、温度信息、影像信息、气体成分信息和粮仓防护设施信息的现场数据采集模块，所述现场数据采集模块包括用于测量粮食表面温度和粮仓墙体及门窗表面温度的表面测温模块，所述表面测温模块为红外线热成像装置；所述现场数据采集模块还包括对粮堆的高度和水平距离进行连续采集的连续测距传感模块；
用于控制、接收、储存、计算、分析和显示所述现场数据采集模块采集到的信息的后台信息分析与控制模块；
用于后台信息分析与控制模块接收现场数据采集模块采集的信息以及传递运行指令信息的网络模块。


2.根据权利要求1所述的一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统，其特征在于，所述现场数据采集模块还包括气体成分检测模块和影像信息采集模块，所述表面测温模块、连续测距传感模块和影像信息采集模块均连接有可旋转的云台，所述云台与气体成分检测模块均连接有发送模块。


3.根据权利要求2所述的一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统，其特征在于，所述云台包括横向轴旋转部分和纵向轴旋转部分，测距传感模块、表面测温模块和影像信息采集模块安装于横向轴旋转部分，横向轴旋转部分以横向轴作为旋转轴做0°-180°旋转；纵向轴旋转部分以纵向轴作为旋转轴做0°-360°旋转。


4.根据权利要求1所述的一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统，其特征在于，所述后台信息分析与控制模块包括中心控制模块，所述中心控制模块分别连接有接收模块、存储模块、计算模块、分析模块、显示模块和报警模块。


5.根据权利要求1所述的一种粮堆粮食综合状态检测与分析系统，其特征在于，所述网络模块包括有线网络模块和无线网络模块；所述测距传感模块为激光测距传感模块。


6.一种粮堆粮食综合状态检测与分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)获取被测粮堆的边界数据信息；
(2)获取现场数据采集模块采集到的被测粮堆表面连续分布点的距离、粮堆表面连续分布点的温度、粮仓墙体及门窗表面温度、气体成分信息、粮堆的影像和被检测点进行数据采集时对应的云台旋转角度信息；
(3)云台每转动一次则进行一次数据测量，以同时间点采集到的测距数据Dn、云台角度数据αn、βn建立基础数据库备用，其中：αn为与Dn对应的检测射线与云台安装墙面的夹角；βn为与Dn对应的云台平行于安装墙面方向轴的转角；
(4)根据云台测量的粮堆表面连续分布点中每相邻两点的坐标测量数据，计算每两点之间的虚拟中间点，根据多个虚拟中间点的高度和水平坐标变化，将所有计算得到的虚拟中间点汇总形成虚拟测量面；
(5)根据步骤(3)的基础数据库，建立被测粮堆堆高数据库和粮堆被测量点坐标数据库，结合步骤(4)得到的虚拟测量面及粮食的种类，计算被测粮堆的堆高；
根据被测粮堆堆高数据库，设...

【专利技术属性】
技术研发人员：温贤海，张振强，张超，苏晓黎，刘文年，陈勇，刘开华，王泽勇，钟云友，林依贵，
申请(专利权)人：广汉市蜀汉粮油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51