[发明专利]一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量系统及方法，属于重量测量技术领域，其特征在于：在筒仓底部，设有多个相互分离的称重节点，称重节点包括称重传感器、通信收发器和电源，通信收发器与数据收发中心相连接，数据收发中心与数据处理中心相连接；称重节点与数据收发中心的通信方式为无线通信或有线通信。解决了现有筒仓物料重量无法有效计量的技术问题，主要应用筒仓物料技术领域。

技术领域

本发明属于重量测量技术领域，具体涉及一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量系统及方法，尤其是涉及对大型筒仓中所存储物料的重量进行测量的系统装置及测量方法。

背景技术

在粮油，化工，食品，饲料等行业中，都是采用大型筒仓进行物料存储，这些筒仓内，往往粉尘大，防爆要求高，空间极大，存储物料几千吨，甚至几万吨。但是目前还没有较好的办法来精确测量这些筒仓内所存储的物料的重量，从而造成很多企业管理不善，发生物料丢失，账目不清等问题。目前，用于大型筒仓重量测量的方法，多采用从筒仓顶部设置几个观察口，用手工方式获得观察口处物料的高度，并进行平均，再经过一定计算，获得所存物料的体积及重量。在物料表面起伏不平的时候，这种方法往往测量误差较大；使用激光雷达对物料表面进行旋转式的点阵扫描，并进行三角函数转换，也可以获得物料的三维图，但是作业中的筒仓，往往粉尘大，造成激光测距不准确；微波雷达也可以用于测距，采用旋转式点阵扫描，获得物料表面的测距结果，进行三维重构，从而获得体积及重量，但是微波雷达锁定时间比较慢，测一个点的距离需要长达10秒，因此单个微波雷达往往需要15分钟以上才能获得一个物料三维形状(如在物料表面上扫描100个点)，另外，高精度的微波雷达往往价格较高，但测距精度却有限，而且控制微波雷达进行旋转式扫描的机械结构也会造成测距误差增大；使用微波波束反射等技术，可以不需要机械结构控制微波雷达进行旋转扫描，但是目前采用这种技术的设备价格昂贵，且精度有限，一般误差为3％以上。综上所述，需要一种新的系统及方法，对大型筒仓内的物料进行精确重量测量。

发明内容

针对现有技术手段的缺乏或者不足，本发明提供一种方案，使用多个分布式的称重节点，使用实验的方法，配合模型优化及数据拟合等方式，实现对大型筒仓内物料的重量测量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量系统，包括筒仓，其特征在于：

筒仓底部设有多个相互分离的称重节点，称重节点包括称重传感器、通信收发器和电源，通信收发器与数据收发中心相连接，数据收发中心与数据处理中心相连接；称重节点与数据收发中心的通信方式为无线通信方或有线通信。

一种基于分布式称重节点的筒仓物料重量计量系统计量方法，包括以下步骤：

步骤1：根据筒仓结构及筒仓地面情况，布置N个称重单元。

步骤2：在筒仓物料高度较低的情况下，进行M次实验(一般M＝N)：在第i次实验中，在筒仓内投入定量的物料重量G_i，记录每个称重节点j的称重数据w_i,j；假设称重节点j对筒仓物料的贡献系数(或称作加权系数)为β_Lj，则得优化问题：

并且限定条件β_Lj＞0,1≤j≤N。根据上述优化模型，及实验数据，可获得β_Lj,1≤j≤N；

步骤3：在筒仓物料最高的情况下，再采用步骤2所述的方法，获得β_Hj,1≤j≤N。

步骤4：由于在筒仓物料高度较大的时候，筒仓竖壁与物料之间存在一定的摩擦力，因此在物料较高的情况下，称重数据w_i,j偏小，从而造成所求出的β_Hj,1≤j≤N偏大。因此称重节点的加权系数，是称重数据的一个函数，需要做修正。β_j可以采用一般的线性修正方法，修正公式如下