一種基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)方法及裝置，屬于糧食重量檢 測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 糧食安全包括數(shù)量安全和質(zhì)量安全。糧食數(shù)量在線檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)研究應(yīng)用是國(guó) 家糧食數(shù)量安全的重要保障技術(shù)，開(kāi)展這方面的研究與應(yīng)用事關(guān)國(guó)家糧食安全，具有重要 的意義，并將產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。由于糧食在國(guó)家安全中的重要地位，要求糧堆數(shù)量 在線檢測(cè)準(zhǔn)確、快速和可靠。同時(shí)由于糧食數(shù)量巨大，價(jià)格低，要求糧堆數(shù)量在線檢測(cè)設(shè)備 成本低、簡(jiǎn)單方便。因此檢測(cè)的高精度與檢測(cè)系統(tǒng)的低成本是糧倉(cāng)數(shù)量在線檢測(cè)方法開(kāi)發(fā) 必需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0003] 申請(qǐng)?zhí)枮?01410101693. 5的專利申請(qǐng)，提供了 一種基于結(jié)構(gòu)自適應(yīng)檢測(cè)模 型的糧倉(cāng)儲(chǔ)糧數(shù)量檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法在糧倉(cāng)底面上布置兩圈壓力傳感器，檢測(cè)各 傳感器的輸出值，依據(jù)所建立的檢測(cè)模型計(jì)算糧倉(cāng)重量估計(jì)，所建立的檢測(cè)模型為
，該檢測(cè)模型通過(guò)將側(cè)面壓強(qiáng)、底面壓強(qiáng)分別估計(jì)為關(guān)于外圈壓力傳感 器、內(nèi)圈壓力傳感器輸出均值的多項(xiàng)式得到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)方法及裝置，是一種 新的糧倉(cāng)重量檢測(cè)方式。
[0005] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的提供了一種基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)方法，該檢 測(cè)方法包括以下步驟：
[0006] 1)在糧倉(cāng)底面上布置兩組壓力傳感器，一組為內(nèi)圈傳感器，一組為外圈傳感器，外 圈傳感器靠近側(cè)面墻間隔布置，內(nèi)圈傳感器距離側(cè)面墻設(shè)定距離且間隔布置；
[0007] 2)依據(jù)步驟1)中傳感器的布置方式，建立基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)模 型：
[0009] 其中AB為糧堆底面面積，
，CB為底面周長(zhǎng)，KB、1為參數(shù)，a為模型系 數(shù)，i = 0, 1，2, 3,色(心_)為內(nèi)圈傳感器輸出均值，&(&_)為外圈傳感器輸出均值，
[0010] 3)檢測(cè)步驟1)中各傳感器的輸出值，依據(jù)步驟2)中的檢測(cè)模型計(jì)算被檢測(cè)糧倉(cāng) 重量的估計(jì)值#。
[0011] 所述步驟2)糧倉(cāng)重量檢測(cè)模型中各參數(shù)的標(biāo)定如下：
[0012] A.在多于6個(gè)糧倉(cāng)中按照步驟1)的方式布置壓力傳感器，進(jìn)糧至滿 倉(cāng)，待壓力傳感器輸出值穩(wěn)定后，采集各倉(cāng)的壓力傳感器輸出值，形成樣本集
|其中i為樣本點(diǎn)號(hào)，i = 1，2, 3,...，Μ，Μ為樣本個(gè)數(shù)，
「分別為第i個(gè)樣本點(diǎn)的?值;WiS樣本點(diǎn)i的 實(shí)際進(jìn)糧重量，名為相應(yīng)的糧倉(cāng)面積；
[0013] B.將樣本集S分為兩個(gè)部分，優(yōu)化與多元回歸樣本集SM和測(cè)試樣本S τ;
[0014] C.給定參數(shù)KP、KjP K F，利用優(yōu)化與多元回歸樣本集SM通過(guò)多元回歸方式計(jì)算參 數(shù)a1;
[0015] D.對(duì)KP、KjPKF采用百分比誤差模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，所采用的百分比誤差模型 為：
[0017] 約束條件：KP> 0
[0018] \-K,,Qbf{s)>0
[0019] KB > 0
[0020] KF > 0
[0021] 其中，A為樣本點(diǎn)i的糧堆重量預(yù)測(cè)值。
[0022] 所述的檢測(cè)模型是在糧倉(cāng)重量理論檢測(cè)模型的基礎(chǔ)上得到的，糧倉(cāng)重量理論檢測(cè) 模型為：
[0024] 其中，#為糧堆重量估計(jì)，
\B為糧堆底面面積，CBS底面周 長(zhǎng)
分別為糧堆底面和側(cè)面中s點(diǎn)的壓 強(qiáng)，泛&⑷為糧堆遠(yuǎn)高于一定高度時(shí)的底面壓強(qiáng)飽和值。
[0025] 所述底面壓強(qiáng)均值瓦⑷與內(nèi)圈傳感器輸出值均值具有近似指數(shù)關(guān)系， 同樣側(cè)面壓強(qiáng)均值艮⑷與外圈傳感器輸出值均值也具有近似關(guān)系，即
[0028] 其中bB。、bB1、bF。和b F1分別為估計(jì)項(xiàng)的系數(shù)。
[0029] 所述外圈傳感器距離側(cè)面墻距離d大于0小于1米，內(nèi)圈傳感器距離側(cè)面墻距離 D大于2米。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置包括檢 測(cè)單元以及與檢測(cè)單元連接且設(shè)置在糧倉(cāng)底面的壓力傳感器，所述壓力傳感器分兩組布 置，一組為內(nèi)圈傳感器，一組為外圈傳感器，外圈傳感器靠近糧倉(cāng)側(cè)面墻間隔布置，內(nèi)圈傳 感器距離糧倉(cāng)側(cè)面墻設(shè)定距離且間隔布置，所述檢測(cè)單元中執(zhí)行有一個(gè)或多個(gè)模塊，所述 一個(gè)或多個(gè)模塊用于執(zhí)行以下步驟：
[0031] 1)建立基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)t吳型：
[0033] 其中AB為糧堆底面面積，
，CB為底面周長(zhǎng)，KB、K#參數(shù)， &1為模型系 數(shù)，i = 0, 1，2, 3, 為內(nèi)圈傳感器輸出均值，&(%_.)為外圈傳感器輸出均值，
[0034] 2)檢測(cè)中各傳感器的輸出值，依據(jù)步驟1)中的檢測(cè)模型計(jì)算被檢測(cè)糧倉(cāng)重量的 估計(jì)值r s
[0035] 所述基于指數(shù)關(guān)系估計(jì)的糧倉(cāng)重量檢測(cè)模型中各參數(shù)的標(biāo)定如下：
[0036] A.在多于6個(gè)糧倉(cāng)中按照步驟1)的方式布置壓力傳感器，進(jìn)糧至滿 倉(cāng)，待壓力傳感器輸出值穩(wěn)定后，采集各倉(cāng)的壓力傳感器輸出值，形成樣本集
，其中i為樣本點(diǎn)號(hào)，i = 1，2, 3,...，M，Μ為樣本個(gè)數(shù)，
I分別為第i個(gè)樣本點(diǎn)的和仏(?^)值;WiS樣本點(diǎn)i的 實(shí)際進(jìn)糧重量，4為相應(yīng)的糧倉(cāng)面積；
[0037] B.將樣本集S分為兩個(gè)部分，優(yōu)化與多元回歸樣本集SM和測(cè)試樣本S τ;
[0038] C.給定參數(shù)KP、KjP K F，利用優(yōu)化與多元回歸樣本集SM通過(guò)多元回歸方式計(jì)算參 數(shù)a1;
[0039] D.對(duì)KP、KjPKF采用百分比誤差模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，所采用的百分比誤差模型 為：
[0041] 約束條件：KP> 0
[0045] 其中，的為樣本點(diǎn)i的糧堆重量預(yù)測(cè)值。
[0046] 所述檢測(cè)模型是在糧倉(cāng)重量理論檢測(cè)模型的基礎(chǔ)上得到的，糧倉(cāng)重量理論檢測(cè)模 型為：
[0048] 其中，#為糧堆重量估計(jì)，
，AB為糧堆底面面積，C A底面周 長(zhǎng)
，QB(S)、QF(S)分別為糧堆底面和側(cè)面中S點(diǎn)的壓 強(qiáng)，為糧堆遠(yuǎn)高于一定高度時(shí)的底面壓強(qiáng)飽和值。
[0049] 所述底面壓強(qiáng)均值與內(nèi)圈傳感器輸出值均值具有近似指數(shù)關(guān)系， 同樣側(cè)面壓強(qiáng)均值包.⑷與外圈傳感器輸出值均值也具有近似關(guān)系，即
[0052] 其中bB。、bB1、bF。和b F1分別為估計(jì)項(xiàng)的系數(shù)。
[0053] 所述外圈傳感器距離側(cè)面墻距離d大于0小于1米，內(nèi)圈傳感器距離側(cè)面墻距離 D大于2米。
[0054] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)在糧倉(cāng)底面上布置兩組壓力傳感 器，一組為內(nèi)圈壓力傳感器，一組為外圈壓力傳感器；建立糧倉(cāng)重量檢測(cè)模型
;檢測(cè)各傳感器輸出值，依 據(jù)所建立的檢測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)重量的檢測(cè)。本發(fā)明所建立的檢測(cè)模型是基于底面、側(cè) 面壓強(qiáng)均值分別與內(nèi)圈壓力傳感器、外圈壓力傳感器輸出均值之間的近似指數(shù)關(guān)系得到， 因此所建模型具有精度高，對(duì)傳感器性能要求低、適應(yīng)性和魯棒性強(qiáng)、便于遠(yuǎn)程在線糧倉(cāng)數(shù) 量檢測(cè)和糧倉(cāng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，本發(fā)明的檢測(cè)方法適應(yīng)于多種糧倉(cāng)結(jié)構(gòu)類型的儲(chǔ)糧數(shù)量檢 測(cè)，具有巨大的應(yīng)用價(jià)值，為保障國(guó)家糧食數(shù)量安全提供了新的技術(shù)手段。
【附圖說(shuō)明】
[0055] 圖1是平房倉(cāng)底面壓力傳感器布置模型示意圖；
[0056] 圖2是筒倉(cāng)底面壓力傳感器布置模型示意圖；
[0057] 圖3是本發(fā)明檢測(cè)實(shí)例2中采用建模樣本進(jìn)行重量預(yù)測(cè)的誤差示意圖；
[0058] 圖4是本發(fā)明檢測(cè)實(shí)例2中采用所有樣本進(jìn)行重量預(yù)測(cè)的誤差示意圖；
[0059] 圖5是本發(fā)明糧倉(cāng)重量檢測(cè)方法的實(shí)施流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一