基于模糊逻辑测量仓的内容物的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及库存的监测和过程的测量，且更特别涉及用于测量仓的内容物的系统 和方法。
【背景技术】
[0002] 对液体库存的监测通常是简单的。相比之下，对由堆在如筒仓的仓内的颗粒物组 成的散装固体库存的监测往往很难。这些散装固体库存的例子包括用于建筑的水泥和沙 子、粮食、化肥等。仓内的散装材料的水平的测量是一个尚未完全解决的问题。仓内的状况 通常是不利的（灰尘、极端的温度等）和存储在仓内的散装材料的内容物往往没有平坦的 表面且不总是各向同性的。其他的困难来自于使用的仓形状的广泛种类和一些仓内的易爆 环境。
[0003] 本文使用的术语"仓"的范围包括用于散装颗粒固体的任何储存容器，其结构限定 了用于容纳和存储固体的内部容积。这样的仓可能会在上面封闭、下面封闭和四周封闭，如 当仓是筒仓、器皿或槽的情况，或者可能是上面开口或一个或多个侧面开口。在下面的本发 明的详细描述中使用的"仓"的例子是筒仓；但是对本领域的那些技术人员将明显的是如何 将本发明的原理应用到任何类型的仓。
[0004] 已知五种主要的方法用于如筒仓的仓的内容物的连续测量。
[0005] 机电（yo-yo)水平传感器主要由在一卷带的一端的砝码构成。砝码被允许在筒仓 内下降到内容物的上表面所位于的深度。当砝码被定位于内容物的顶部时，带内的张力松 弛。砝码然后缩回至顶部设置点。内容物的高度根据缩回砝码所需的时间或根据测得的带 的长度推断出。
[0006] 诸如yo-yo传感器的机械设备是不可靠的。它们易被灰尘堵塞和被筒仓内的诸如 泵和杆的障碍物卡住。
[0007] 超声水平传感器基于超声波发射和接收原理工作。来自发射机的高频声波被内容 物的上表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。这种传感器具有有限的 范围且在存在灰尘时工作欠佳。此外，这种装置需要定制设计以用于不同类型的筒仓。
[0008] 雷达水平传感器基于电磁波发射与接收原理工作。来自发射机的电磁波被内容物 的上表面反射到接收器。内容物的高度根据往返传播时间推断。
[0009] 电容传感器测量两个金属杆之间的电容或金属杆和地面之间的电容。由于筒仓的 内容物具有与空气不同的介电常数，电容根据所述两杆之间或杆与地面之间的内容物的上 表面的水平进行变化。这样的传感器趋于不准确且对湿度和存储在筒仓中的材料的类型敏 感。
[0010] 以上讨论的所有现有技术的传感器对内容物的形状不敏感，因此在称为"形成圆 锥形"的共同现象存在的情况下是不准确的，该现象在散装颗粒固体通过仓的底部撤出时 发生：其顶点在撤出点的正上方的倒锥形孔趋于在散装颗粒固体中形成。在散装颗粒固体 被从顶部添加到仓时，发生类似的现象：固体往往堆积在其顶点在固体的插入点的正下方 的圆锥中。这些传感器在具有复杂的几何形状的仓中及在存在障碍物的情况下工作欠佳。
[0011] 重量计通过测量保持筒仓的杆中的张力来测量移动筒仓及其内容物的重量。这种 仪表的安装复杂，而且它们只适用于具有金属腿的移动筒仓。
[0012] 对于能够克服目前已知的方法的上述缺点的测量诸如筒仓的仓的内容物的方法 存在广泛认可的需要，且具有这种方法将是非常有利的。特别是，在现有技术中未知三维绘 制仓的内容物的上表面。
【发明内容】
[0013] 根据本发明的一个实施例，提供了一种用于估计仓的内容物的体积的系统，该系 统可包括：模糊逻辑模块，所述模糊逻辑模块被布置为响应于由接收机接收到的被接收回 波，应用模糊逻辑算法以计算被接收回波的起源的置信水平；其中所述被接收回波从所述 起源被反射或被散射；及体积计算器，所述体积计算器可被布置为响应于（a)所述起源的 估计位置，和（b)所述起源的置信水平，计算所述内容物的体积。
[0014] 该系统可包括接收机，其中接收机可被布置为检测所述被接收回波的峰值，并计 算所述峰值的到达时间和所述被接收回波的到达方向。
[0015] 所述接收机可被布置为计算被接收回波的参数；且其中所述模糊逻辑模块可被布 置为通过对所述被接收回波的参数应用模糊逻辑算法来计算被接收回波的属性。
[0016] 所述模糊逻辑模块可被布置为计算信噪比属性和恒虚警阈值中的至少一个被接 收回波属性。
[0017] 所述模糊逻辑模块可被布置为应用非线性的模糊逻辑算法。
[0018] 所述模糊逻辑模块可被布置为应用线性的模糊逻辑算法。
[0019] 所述体积计算器可被布置为保持参考回波的数据库和比较接收到的回波与参考 回波以提供比较结果。
[0020] 所述体积计算器可被布置为响应所述比较结果中的比较结果来更新参考回波的 至少一个属性。
[0021] 所述体积计算器可被布置为确定如果所述比较结果表明所述参考回波的信噪比 低于对应于所述参考回波的被接收回波的信噪比，则更新所述参考回波的至少一个属性。
[0022] 所述体积计算器可被布置为从所述参考回波的数据库删除与在多个发射和接收 周期期间不反射或散射被接收回波的起源相关的参考回波。
[0023] 所述体积计算器可被布置为如果在多个发射和接收周期期间噪声水平便利从所 述起源接收被接收回波，则删除所述参考回波。
[0024] 所述体积计算器可被布置为删除假回波。
[0025] 所述体积计算器可被布置为基于另一被接收回波的属性来改变被接收回波的属 性。
[0026] 所述体积计算器可被布置为如果在所述被接收回波的起源和另一起源的起源之 间形成的虚拟斜率超过所述内容物的最大可允许斜率，则将被接收回波归类为假回波。
[0027] 根据本发明的一个实施例，可提供一种用于估计仓的内容物的体积的计算机化的 方法，该方法可包括：响应于由接收机接收到的被接收回波由模糊逻辑模块应用模糊逻辑 算法以计算被接收回波的起源的置信水平；其中所述被接收回波从所述起源被反射或被散 射；及由体积计算器响应于（a)所述起源的估计位置，和（b)所述起源的置信水平，计算所 述内容物的体积。
[0028] 该方法可包括检测所述被接收回波的峰值，和计算所述峰值的到达时间和所述被 接收回波的到达方向。
[0029] 该方法可包括计算被接收回波的参数；及通过对所述被接收回波的参数应用模糊 逻辑算法来计算所述被接收回波的属性。
[0030] 该方法可包括计算信噪比属性和恒虚警阈值中的至少一个被接收回波属性。
[0031] 该方法可包括应用非线性的模糊逻辑算法。
[0032] 该方法可包括应用线性的模糊逻辑算法。
[0033] 该方法可包括保持参考回波的数据库，和比较被接收回波与参考回波以提供比较 结果。
[0034] 该方法可包括响应于所述比较结果中的比较结果来更新参考回波的至少一个属 性。
[0035] 该方法可包括确定如果所述比较结果表明所述参考回波的信噪比低于对应于所 述参考回波的被接收回波的信噪比，则更新所述参考回波的至少一个属性。
[0036] 该方法可包括从所述参考回波的数据库删除与在多个发射和接收周期期间不反 射或散射被接收回波的起源相关的参考回波。
[0037] 该方法可包括如果在多个发射和接收周期期间噪声水平便利从所述起源接收被 接收回波，则删除所述参考回波。
[0038] 该方法可包括检测假回波。
[0039] 该方法可包括基于另一被接收回波的属性来改变被接收回波的属性。
[0040] 该方法可包括如果在所述被接收回波的起源和另一起源的起源之间形成的虚拟 斜率超过所述内容物的最大可允许斜率，则将被接收回波归类为假回波。
[0041] 其中，该方法包括接收声能量脉冲的回波。
[0042] 根据本发明的一个实施例，可提供一种非暂时性的计算机可读介质，其存储有使 计算机系统执行以下操作的指令：响应于由接收机接收到的被接收回波，应用模糊逻辑算 法以计算被接收回波的起源的置信水平；其中被接收回波从所述起源被反射或被散射；及 响应于（a)所述起源的估计位置，和（b)所述起源的置信水平，计算所述内容物的体积。 [0043] 该非暂时性的计算机可读介质可存储可使计算机系统执行在本说明书或权利要 求中公开的任何方法的任何阶段或阶段的任何组合的指令。
【附图说明】
[0044] 视为本发明的主题在说明书的结尾部分特别指出和明确提出。然而，本发明，关于 组织和操作方法及其目的、特征和优点，通过结合附图阅读，并参照下面的详细描述，可以 被最好地理解，在附图中：
[0045] 图1是本发明的系统的高层的示意性框图；
[0046] 图2是具有安装在筒仓的天花板上的图1的系统的筒仓的局部剖视图；
[0047] 图3示出了根据本发明的一个实施例的方法；
[0048] 图4示出了根据本发明的一个实施例的图3的方法的各个阶段；
[0049] 图5示出了根据本发明的一个