一种无人值守智能粮仓系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人值守智能粮仓系统，包括智慧粮仓运维管理平台

【技术实现步骤摘要】
一种无人值守智能粮仓系统及方法


[0001]本专利技术属于智慧粮仓领域，具体涉及一种无人值守智能粮仓系统及粮仓内全局视觉定位方法
。

技术介绍

[0002]随着人口的增长和城市化进程的加速，粮食供应与需求的平衡已经成为一个全球性的问题
。
面对这一挑战，传统的粮仓管理方式显得力不从心，因此迫切需要引入智能化技术来提高粮食生产的效益和安全性，确保粮食供应需求
。
储粮安全是关乎民生的关键问题，国家对于粮仓管理有着严格的制度约束
。
粮仓内储粮需要面临诸多挑战，工作人员需要进行定期巡检
、
粮面信息采集
、
害虫管理等，尤其是在用害气体熏蒸时也需要时刻监测粮仓信息并反馈
。
如何利用现代科技，更加高效
、
准确的代替人工完成巡检
、
采集
、
管理粮仓的任务，成为未来智慧粮仓的研究重点
。
智慧粮仓最终目的就是实现无人值守
。
[0003]为了实现智慧粮仓，国内外学者主要集中于两个方面来开展研究，一方面在粮仓内布置传感器和摄像头，通过搭建粮仓环境监测系统来完成巡检工作，然而，粮仓环境监测系统只能监测固定点位，或者有限范围，对于未能检测到的粮面情况，仍然需要人工巡检来保障粮食安全，例如中国专利公开号为
CN 208172635U
，公开日期为
2018.11.30
所公开的智能自动化粮仓系统
。
>另一方面，集成各类传感器于巡检装备，通过巡检装备的自主定位
、
自主导航
、
自主巡检
、
自主采集等功能完成对粮仓信息的监测
。
粮面无人巡检装备虽然可以通过运动平台和规划路径实现全粮仓的巡检，但是受限于电源模块，存在工作间隙，并不能实时完成巡检任务
。
例如中国专利公开号为
CN 216682212 U
，公开日期为
2022.06.07
所公开的一种粮食多功能自主巡检机器人
。
[0004]通过国内外相关文献检索，智慧粮仓领域尚未发现，可以综合利用粮仓环境监测系统与粮面无人巡检装备采集粮仓信息，并针对异常粮情自动做出应对措施的无人值守智能粮仓系统
。

技术实现思路

[0005]本专利技术通过智慧粮仓运维管理平台
A
，将粮仓监测预警系统
B、
粮面巡检装备
C
与人机交互系统
D
连接起来，共同组成无人值守智能粮仓系统，完成从粮仓监测
、
粮面巡检，到运维管理决策，并反馈至人机交互系统等功能
。
其中，管理平台可根据不同粮情做出应对措施，人机交互系统将保留运维管理平台
A
全过程的最终决策权
。
[0006]为实现上述目的，解决目前存在的技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种无人值守智能粮仓系统，包括智慧粮仓运维管理平台
、
粮仓监测预警系统
、
粮仓无人巡检装备和人机交互系统；
[0008]所述的粮仓监测预警系统采样环境信息数据和图像信息数据上传至智慧粮仓运维管理平台；
[0009]所述的智慧粮仓运维管理平台进行数据分析，若发现异常区域，则通过粮仓监测
预警系统的粮仓全局定位模块识别异常粮面区域和粮仓无人巡检装备的位置信息；智慧粮仓运维管理平台根据两者位置信息及经过训练的智能决策模型规划最佳巡检路线，将巡检路线转化为控制命令下发至粮仓无人巡检装备，控制粮仓无人巡检装备对异常粮面区域进行巡检；
[0010]所述的粮仓无人巡检装备将获取的粮面信息再次上传至智慧粮仓运维管理平台；智慧粮仓运维管理平台根据粮仓信息数据进行数据处理并分析异常原因，通过智能决策模型远程控制粮仓内设施解决异常；
[0011]所述的智慧粮仓运维管理平台向人机交互系统发出预警信息，并通过智能决策给出决策意见
。
[0012]所述的智慧粮仓运维管理平台实时收集粮仓监测预警系统和粮仓无人巡检装备上传的粮仓内温度
、
湿度
、
气体浓度信息，进行粮情监测及粮情预警
。
[0013]所述的粮仓监测预警系统搭建于粮仓结构内部，包括粮面害虫监测模块
、
粮面信息采集模块
、
粮仓温湿度控制模块
、
粮仓害虫防治模块和粮仓全局定位模块；
[0014]所述的粮面害虫监测模块包括在粮仓内安装的监控摄像头，通过调节监控摄像头的监控视野
、
焦距参数来采集粮仓内的图像信息；
[0015]所述的粮面信息采集模块采用均匀采样方法，在粮食表面均匀地放置若干个温湿度
、
气体浓度传感器，覆盖整个粮食表面，获取表面温湿度
、
气体浓度的整体数据；
[0016]所述的粮仓温湿度控制模块根据储粮要求及粮仓当前环境信息，调节温湿度控制装置，将粮仓内的温湿度保持在合理范围内；
[0017]所述的粮仓害虫防治模块根据储粮要求和粮仓当前的害虫信息，通过调控粮仓内不同气体的浓度来对粮仓内害虫进行防治；
[0018]所述的粮仓全局定位模块基于粮仓的监控系统，通过不同角度拍摄得到的画面，并结合机器视觉算法识别出二维图像中的定位目标，利用坐标变换的方法将多张图片中定位目标的像素坐标转换为导航定位的世界坐标，实现全局定位
。
[0019]所述的粮仓无人巡检装备为可移动巡检装备，由移动组件
、
避障组件
、
定位组件
、
导航组件和监测组件构成；
[0020]所述的移动组件通过搭载运动平台实现移动；所述的避障组件通过摄像头
、
激光雷达
、
超声波雷达中的一个或多个传感器实现对巡检路径上障碍物的检测；所述的定位组件通过惯性测量单元和编码器里程计传感器实现粮仓无人巡检装备的相对定位；定位组件融合来自智慧粮仓运维管理平台处理后得到的全局定位信息实现精确定位；所述的导航组件通过定位组件获取的位姿信息以及粮仓内监控摄像头的图像信息实现视觉导航；所述的监测组件通过工业相机和集成传感器实时采集粮面图像
、
温湿度
、
气体浓度信息，并通过移动组件完成对全部粮面的监测
。
[0021]所述的人机交互系统实现运维工作人员与智慧粮仓运维管理平台之间的信息交流和操作，包括输入设备和输出设备；运维工作人员通过输入设备向智慧粮仓运维管理平台发布控制命令；通过输出设备展示采集到的粮仓信息以及智慧粮仓运维管理平台的操作界面
。
[0022]一种异常粮面区域及粮仓无人巡检装备全局视觉定位导航方法，包括以下步骤：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无人值守智能粮仓系统，包括智慧粮仓运维管理平台
(A)、
粮仓监测预警系统
(B)、
粮仓无人巡检装备
(C)
和人机交互系统
(D)
，其特征在于：所述的粮仓监测预警系统
(B)
采样环境信息数据和图像信息数据上传至智慧粮仓运维管理平台
(A)
；所述的智慧粮仓运维管理平台
(A)
进行数据分析，若发现异常区域，则通过粮仓监测预警系统
(B)
的粮仓全局定位模块识别异常粮面区域和粮仓无人巡检装备
(C)
的位置信息；智慧粮仓运维管理平台
(A)
根据两者位置信息及经过训练的智能决策模型规划最佳巡检路线，将巡检路线转化为控制命令下发至粮仓无人巡检装备
(C)
，控制粮仓无人巡检装备
(C)
对异常粮面区域进行巡检；所述的粮仓无人巡检装备
(C)
将获取的粮面信息再次上传至智慧粮仓运维管理平台
(A)
；智慧粮仓运维管理平台
(A)
根据粮仓信息数据进行数据处理并分析异常原因，通过智能决策模型远程控制粮仓内设施解决异常；所述的智慧粮仓运维管理平台
(A)
向人机交互系统
(D)
发出预警信息，并通过智能决策给出决策意见
。2.
根据权利要求1所述的一种无人值守智能粮仓系统，其特征在于：所述的智慧粮仓运维管理平台
(A)
实时收集粮仓监测预警系统
(B)
和粮仓无人巡检装备
(C)
上传的粮仓内温度
、
湿度
、
气体浓度信息，进行粮情监测及粮情预警
。3.
根据权利要求1所述的一种无人值守智能粮仓系统，其特征在于：所述的粮仓监测预警系统
(B)
搭建于粮仓结构内部，包括粮面害虫监测模块
(B01)、
粮面信息采集模块
(B02)、
粮仓温湿度控制模块
(B03)、
粮仓害虫防治模块
(B04)
和粮仓全局定位模块
(B05)
；所述的粮面害虫监测模块
(B01)
包括在粮仓内安装的监控摄像头，通过调节监控摄像头的监控视野
、
焦距参数来采集粮仓内的图像信息；所述的粮面信息采集模块
(B02)
采用均匀采样方法，在粮食表面均匀地放置若干个温湿度
、
气体浓度传感器，覆盖整个粮食表面，获取表面温湿度
、
气体浓度的整体数据；所述的粮仓温湿度控制模块
(B03)
根据储粮要求及粮仓当前环境信息，调节温湿度控制装置，将粮仓内的温湿度保持在合理范围内；所述的粮仓害虫防治模块
(B04)
根据储粮要求和粮仓当前的害虫信息，通过调控粮仓内不同气体的浓度来对粮仓内害虫进行防治；所述的粮仓全局定位模块
(B05)
基于粮仓的监控系统，通过不同角度拍摄得到的画面，并结合机器视觉算法识别出二维图像中的定位目标，利用坐标变换的方法将多张图片中定位目标的像素坐标转换为导航定位的世界坐标，实现全局定位
。4.
根据权利要求1所述的一种无人值守智能粮仓系统，其特征在于：所述的粮仓无人巡检装备
(C)
为可移动巡检装备，由移动组件
(C01)、
避障组件
(C02)、
定位组件
(C03)、
导航组件
(C04)
和监测组件
(C05)
构成；所述的移动组件
(C01)
通过搭载运动平台实现移动；所述的避障组件
(C02)
通过摄像头
、
激光雷达
、
超声波雷达中的一个或多个传感器实现对巡检路径上障碍物的检测；所述的定位组件
(C03)
通过惯性测量单元和编码器里程计传感器实现粮仓无人巡检装备
(C)
的相对定位；定位组件
(C03)
融合来自智慧粮仓运维管理平台
(A)
处理后得到的全局定位信息实
现精确定位；所述的导航组件
(C04)
通过定位组件
(C03)
获取的位姿信息以及粮仓内监控摄像头的图像信息实现视觉导航；所述的监测组件
(C05)
通过工业相机和集成传感器实时采集粮面图像
、
温湿度
、
气体浓度信息，并通过移动组件
(C01)
完成对全部粮面的监测
。5.
根据权利要求1所述的一种无人值守智能粮仓系统，其特征在于：所述的人机交...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，周乐，刘怡菲，邵广新，徐楚焱，张景恺，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：