《粮仓储粮数量检测方法与系统》

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如何快速、准确地获得全国储粮数量与区域分布是保障国家粮食数量安全的关键技术之一。传统的粮库清仓查库主要采用称重法,该方法存在着效率低、工作量大和耗资巨大等严重问题。针对这些问题,该项目旨在开发方便、快捷、准确的在线及网络化国家粮食储藏数量检测技术,研制实用化检测系统。由于粮食和粮仓数量巨大,粮食价格低,粮仓数量在线检测一般要求检测误差小于3%,连续监测时间大于3年,同时要求检测系统成本低、安装维护简便。针对上述需求,该项目完成的主要工作包括:

(1)根据粮仓粮堆重量与粮仓压强分布的关系,建立了基于粮堆底面和侧面压强检测的粮仓储粮数量检测的理论模型,提出了基于粮仓底面零内摩擦压强估计的粮仓储粮数量检测的新思路,为基于压力传感器的粮仓储粮数量检测提供了理论基础。

(2)研究了粮仓粮堆底面压强和侧面压强的随机性产生机制以及两者相互作用机制,提出了最佳底面压强测量点的选取策略,构建了粮仓底面于侧面的传感器的布置模型,为减少传感器数量、降低成本、提高检测精度提供了技术基础。

(3)提出了基于多项式展开的粮仓储粮数量检测模型,利用内外圈传感器输出值均值的多项式展开构建粮仓储粮数量估计,并通过结构自适应算法,实现根据采样数据的最佳多项式项数的自适应选择,实现了粮仓储粮数量的高精度检测。对于建模样本不足的情况,提出了两种基于Janssen原理的粮仓储粮数量在线检测模型。

(4)针对实仓检测中压力传感器输出值均值存在较大波动的问题,提出了基于SVR的粮仓储粮数量检测模型,给出了SVR输入项序列的提取方法,设计了具体的建模算法,显著提高了检测模型的可靠性与稳定性。同时,也探讨了基于深度学习和深层神经网络的粮仓储粮数量检测模型。

(5)开发了实用化粮仓储粮数量检测系统,实现了粮仓储粮数量在线检测、查询等功能。经用户使用表明,该系统具有检测精度高,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,可满足中国粮仓储粮数量远程在线检测的需要。

该项目实施期间,发表SCI、EI收录期刊论文7篇,授权国家发明专利15项,申请并受理国家发明专利13项。项目曾获河南省教育厅科技成果一等奖。

该项目所研制系统可实现检测误差小于3%,连续监测时间大于3年,同时检测系统成本低、安装维护简便。北京航天金泰星测技术有限公司、郑州贝博电子股份有限公司、郑州新益德机电设备有限公司利用该技术从2015年至今创造经济社会效益分别为1960万元、2568万元、1540万元。

该项目所开发的粮食储粮数量检测系统已于2015年起先后在北京通州、江苏洪泽、山东齐河、武汉、广州等地粮库进行推广应用。实现新增销售额6000多万元。

成果说明

该项目已在北京通州、江苏洪泽、山东齐河、武汉、广州等地粮库进行推广应用,实际应用结果表明,该项目所提出的粮仓储粮数量检测系统可行有效。该系统于2015年起先后在北京航天金泰星测技术有限公司、郑州贝博电子股份有限公司和郑州新益德机电设备有限公司进行了应用。 北京航天金泰星测技术有限公司的应用意见如下:河南工业大学所开发的粮仓储粮数量检测系统经我公司在北京、江苏、山东、安徽等地粮库实仓使用,储粮数量检测误差均在3%以下,储粮状态检测准确,可以满足国家粮库在线检测的需要。在此期间,我公司取得了显著的经济效益。

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