本发明涉及一种视频监控装置及系统，更具体的说是涉及一种粮食数量监测与仓内视频监控装置及系统，属于粮食储存数量监测与仓内视频监控领域。
背景技术：
国家储备粮是关系国计民生和国家经济安全的重要战略物资，粮食主管部门需及时准确掌握其数量并查看粮食状况，以确保粮食安全；为此，每年国家都要投入大量的人力、物力进行清仓查库，耗资巨大。
测量粮食数量的传统方法，一般是用人工尺子丈量，或是利用手持式激光测距仪测量粮堆两个方向平面尺寸，再根据测量粮堆高度计算体积，进而根据提供的容重，计算得到粮食数量。虽然粮食行业技术人员对相关技术进行了研究，但对粮食数量监测还是存在诸多关键技术尚未解决。第一、粮食体积测量方面，目前有人利用非接触监测技术手段进行相关研究，例如：专利申请号为 201210224186.X的“基于动态三维激光扫描的大型不规则散粮堆体积测量方法中提到在平房仓内布设导轨，利用三维激光雷达扫描并配以高速旋转的棱镜进行体积测量，但是这一技术没有考虑进出粮作业时大量扬尘和储粮熏蒸工艺中有毒气体(H2S)的腐蚀等防尘、防腐问题，会严重影响导轨的行走精度甚至损坏，测量结果的可靠性和稳定性均无法保证，同时这一技术涉及的三维激光雷达扫描并配以高速旋转棱镜成本较高，不适合在数大量广的粮仓中推广应用；其他类似的技术如超声波、图像分析等也存上述问题。第二、储存在粮仓内的粮堆容重在粮食储存过程中会随着进出粮方式、通风、熏蒸、周围环境(有无振动)、储粮时间等发生变化，并会对最终的仓容计算产生较大的影响，然而这一问题至今尚未解决。
因此，如何提供一种快捷、准确的、且能够推广应用的粮食数量监测与仓内视频监控装置及系统成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了粮食数量监测与仓内视频监控装置及系统，不仅能够准确、实时测量粮食库存的数量，而且能够在仓房封闭的黑暗环境下获取全彩色高清晰度画面，可以做到人不进仓，360度无死角全面监控仓内实景，并且结构简单，生产成本低，能够推广应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种粮食数量监测与仓内视频监控装置，包括：主筒、副筒、水平电机、固定及调平装置、垂直电机、供电电源、驱动控制器、控制装置、倾角传感器、高清网络机芯和激光测距传感器；其中，所述副筒设置于所述主筒一侧；所述水平电机设置于所述主筒内壁的顶端，所述固定及调平装置位于所述主筒的上方，且与所述水平电机传动连接；所述垂直电机设置于所述主筒靠近所述副筒的侧壁上，且所述垂直电机通过主副筒连接密封装置与所述副筒相连；所述供电电源和所述驱动控制器均安装在所述主筒内部；所述控制装置、所述倾角传感器、所述高清网络机芯和所述激光测距传感器均安装于所述副筒内部；所述控制装置与所述驱动控制器、所述倾角传感器、所述高清网络机芯和所述激光测距传感器均电性连接，所述驱动控制器与所述水平电机和所述垂直电机均电性连接。
本发明通过水平电机实现了整个装置的水平转动，通过垂直电机实现了副筒的垂直转动，水平电机和垂直电机的相互配合，使得激光测距传感器既可以在水平面内转动，又可在竖直面内转动，不仅能够准确及时测量粮食库存的数量，而且能够在仓房封闭的黑暗环境下能够获取全彩色高清晰度画面，可以做到人不进仓，即可对粮堆整个区域内粮面点极坐标的采集以及视频的360度无死角查看，并且结构简单，生产成本低，能够推广应用；固定及调平装置的设置便于整个设备的水平调整、安装和拆卸。
进一步，所述水平电机连接有转轮一，所述固定及调平装置通过转轴连接有转轮二，所述转轮一与所述转轮二通过轮带连接。水平电机转动可带动主筒和副筒整体旋转，实现装置的水平转动。
进一步，所述主筒顶端安装有主筒上端盖，所述主筒底端安装有主筒下端盖，通过主筒上端盖和主筒下端盖可使主筒内部形成密封状态，避免杂质及尘土的进入。
进一步，所述副筒顶端安装有副筒上端盖，所述副筒底端安装有副筒下端盖，通过副筒上端盖和副筒下端盖可使副筒内部形成密封状态，避免杂质及尘土的进入。
本发明通过主筒上端盖、主筒下端盖、副筒上端盖、副筒下端盖和主副筒连接密封装置的结构设置，解决了设备密封性的问题，使设备能够在熏蒸状态下正常使用。
进一步，所述副筒下端盖上安装有除尘装置，通过除尘装置可以对副筒下端盖表面的灰尘进行清除，以便于能够正常采集数据。
进一步，还包括尾线，所述尾线一端伸入所述主筒内部，另一端设置有尾线密封装置，尾线密封装置的设置进一步提高了整个设备的密封性。
进一步，所述驱动控制器进行角度细分程序编写，实现旋转最小角度为0.01°，旋转360°累积误差小于0.1°，提高了激光测距传感器采集数据的精确度。
本发明还提供了一种粮食数量监测与仓内视频监控系统，包括：粮食数量与仓内视频监控子系统、控制子系统和计算子系统；所述控制子系统用于控制所述粮食数量与仓内视频监控子系统，并对所述粮食数量与仓内视频监控子系统采集的数据进行存储和管理；所述计算子系统对控制子系统的存储数据进行处理；其中，
所述粮食数量与仓内视频监控子系统包括权利要求1-5任一项所述的粮食数量与仓内视频监控装置、信号传输线路和供电单元一；所述供电单元一与所述粮食数量与仓内视频监控装置电性连接，所述传输粮食数量与仓内视频监控装置通过所述信号传输线路与所述控制子系统相连。
本发明的通过粮食数量与仓内视频监控装置实时获取仓内实景，根据图像识别判定粮堆状态是否变化。粮食数量与仓内视频监控子系统还可以实现预警和紧急启动测量：控制子系统读取粮食数量与仓内视频监控子系统的信号，并将该信号传递给计算子系统，计算子系统将处理后的结果反馈给控制子系统；当粮堆状态发生变化时，计算子系统显示预警信息，实现视频的预警作用；预警后，控制子系统激活粮食数量与仓内视频监控子系统对仓内粮堆进行采集，计算子系统计算出仓容，方便用户及时查看仓容信息。本发明具有可远程智能化控制、测量精度高、视频效果好、稳定性好、可靠性高、耐久性好，防尘、防腐等特点。
进一步，所述粮食数量与仓内视频监控子系统还包括远程数据传输模块，通过无线网络可将粮食数量与仓内视频监控子系统采集的数据远程传输到控制子系统，实现远程实时控制。
进一步，所述控制子系统包括控制单元、交换机、通信模块和供电单元二；所述控制单元控制所述粮食数量与仓内视频监控装置进行仓内信息的采集，所述控制单元通过所述交换机与所述通信模块相连，所述控制单元、所述交换机和所述通信模块均与所述供电单元二电性连接。
进一步，所述控制子系统还包括数据存储和管理模块，可将粮食数量与仓内视频监控子系统的采集数据进行存储和管理，方便查看。
进一步，所述计算子系统包括数据接收单元、数据处理单元和数据显示单元；所述数据接收单元依次与所述数据处理单元、所述数据显示单元电连。
进一步，所述数据处理单元包括粮堆体积计算模块和粮堆容重修正模块，通过计算得到的粮堆体积和修正后的容量相乘得到粮仓仓容。
进一步，所述数据显示单元输出信息包括粮仓仓容数据、粮堆立体图形和语音朗读，可根据用户需求进行显示方式的选择，可选择其中一种或多种。
进一步，所述通信模块采用的通信方式为有线通信或无线通信，利用无线网络对控制子系统存储的数据进行远程传输，可实现远程实时控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明粮食数量监测与仓内视频监控装置的结构示意图。
图2为本发明粮食数量监测与仓内视频监控装置的结构框图。
图3为本发明的粮面采集示意图。
图4为本发明粮堆单元体示意图。
图5为本发明粮食数量监测与仓内视频监控装置的安装示意图。
其中，图中，
1-主筒；101-主筒上端盖；102-主筒下端盖；2-副筒；201-副筒上端盖；202- 副筒下端盖；3-水平电机；4-固定及调平装置；5-垂直电机；6-供电电源；7-驱动控制器；8-控制装置；9-倾角传感器；10-高清网络机芯；11-激光测距传感器； 12-主副筒连接密封装置；13-转轮一；14-转轮二；15-轮带；16-转轴；17-除尘装置；18-尾线；19-尾线密封装置；20-粮食平方仓；21-屋架下悬梁；22-粮堆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种粮食数量监测与仓内视频监控装置及系统，不仅能够准确及时测量粮食库存的数量，而且能够在仓房封闭的黑暗环境下能够获取全彩色高清晰度画面，可以做到人不进仓，对粮堆整个区域内粮面点极坐标的采集以及视频的360度无死角查看；并且具有可远程智能化控制、测量精度高、视频效果好、稳定性好、可靠性高、耐久性好，防尘、防腐等特点。
请参阅附图1，一种粮食数量监测与仓内视频监控装置，包括：主筒1、副筒2、水平电机3、固定及调平装置4、垂直电机5、供电电源6、驱动控制器7、控制装置8、倾角传感器9、高清网络机芯10和激光测距传感器11；其中，副筒2设置于主筒1的一侧；水平电机3设置于主筒1内壁的顶端，固定及调平装置4位于主筒1的上方，且与水平电机3传动连接；垂直电机5设置于主筒1 靠近副筒2的侧壁上，且垂直电机5通过主副筒连接密封装置12与副筒2相连，主副筒连接密封装置12包括连接轴与密封装置，主筒1通过连接轴与副筒2连接，并通过密封装置将连接轴密封；供电电源6和驱动控制器7均安装在主筒1 的内部；控制装置8、倾角传感器9、高清网络机芯10和激光测距传感器11均安装于副筒2的内部；控制装置8与驱动控制器7、倾角传感器9、高清网络机芯10和激光测距传感器11均电性连接，驱动控制器7与水平电机3和垂直电机5均电性连接。
水平电机3顶端连接有转轮一13，固定及调平装置4通过转轴连接有转轮二14，转轮一13与转轮二14通过轮带15连接，通过固定及调平装置4将整个设备固定，水平电机3带动转轮一13转动，转轮一13带动转轮二14转动，转轮二14通过转轴16与固定及调平装置12相连接，从而实现了实现整个设备的水平转动。
本发明通过水平电机3带动主筒1和副筒2整体旋转，实现了整个设备的水平转动，通过垂直电机5带动副筒2整体旋转，实现了副筒2的垂直转动。垂直电机5静止不动，水平电机3转动带动整个设备在水平面内转动；水平电机3静止不动，垂直电机5转动带动副筒2在竖直面内转动。当水平电机3转动到某一断面位置处时，高清网络机芯10和激光测距传感器11随着垂直电机5 在竖直平面内转动过程中测量和记录激光发射点至粮仓内该粮堆断面位置处粮面点的距离，同时读取和存储当前粮面点信息，包括水平电机3的转角、倾角传感器9的角度值和激光测距传感器11的测距数值。激光测距传感器11在水平面内转动改变采集粮堆断面，进而改变激光测距传感器11采集粮面点的区域。水平电机3和垂直电机5的相互配合，使得激光测距传感器11既可以在水平面内转动，又可在竖直面内转动，不仅能够准确及时测量粮食库存的数量，而且能够在仓房封闭的黑暗环境下能够获取全彩色高清晰度画面，可以做到人不进仓，即可对粮堆整个区域内粮面点极坐标的采集以及视频的360度无死角查看，并且结构简单，生产成本低，能够推广应用。
主筒1顶端安装有主筒上端盖101，主筒1底端安装有主筒下端盖102，通过主筒上端盖101和主筒下端盖102可使主筒1内部形成密封状态，避免杂质及尘土的进入。副筒2顶端安装有副筒上端盖201，副筒2底端安装有副筒下端盖201，通过副筒上端盖201和副筒下端盖202可使副筒2内部形成密封状态，避免杂质及尘土的进入，副筒下端盖201采用透明材料制作而成，以便于数据的采集。本发明通过主筒上端盖101、主筒下端盖102、副筒上端盖201、副筒下端盖202和主副筒连接密封装置12的结构设置，解决了设备密封性的问题，使其能够在熏蒸状态下正常使用。
为了进一步优化上述技术方案，副筒下端盖202上安装有除尘装置17，通过除尘装置17可以对副筒下端盖202表面的灰尘进行清除。
为了进一步优化上述技术方案，本发明还包括尾线18，尾线18一端伸入主筒1内部，另一端设置有尾线密封装置19，尾线密封装置19的设置进一步提高了整个设备的密封性。
为了进一步优化上述技术方案，驱动控制器7进行角度细分程序编写，实现旋转最小角度为0.01°，旋转360°累积误差小于0.1°，提高了激光测距传感器 11采集数据的精确度。
参阅图2-4，本发明还提供了一种粮食数量监测与仓内视频监控系统，包括：粮食数量与仓内视频监控子系统、控制子系统和计算子系统；粮食数量与仓内视频监控子系统实时获取粮食仓仓内实景，采集仓内粮面信息；控制子系统用于控制粮食数量与仓内视频监控子系统，并对粮食数量与仓内视频监控子系统采集的数据进行存储和管理；计算子系统对控制子系统的存储数据进行处理，获得实时粮食数量和仓内实景；其中，粮食数量与仓内视频监控子系统包括粮食数量与仓内视频监控装置、信号传输线路和供电单元一；供电单元一与粮食数量与仓内视频监控装置电性连接，传输粮食数量与仓内视频监控装置通过信号传输线路与控制子系统相连。
本发明的通过粮食数量与仓内视频监控装置实时获取仓内实景，根据图像识别判定粮堆状态是否变化。粮食数量与仓内视频监控子系统还可以实现预警和紧急启动测量：控制子系统读取粮食数量与仓内视频监控子系统的信号，并将该信号传递给计算子系统，计算子系统将处理后的结果反馈给控制子系统；当粮堆状态发生变化时，计算子系统显示预警信息，实现视频的预警作用；预警后，控制子系统激活粮食数量与仓内视频监控子系统对仓内粮堆进行采集，计算子系统计算出仓容，方便用户及时查看仓容信息。本发明具有可远程智能化控制、测量精度高、视频效果好、稳定性好、可靠性高、耐久性好，防尘、防腐等特点。
为了进一步优化上述技术方案，粮食数量与仓内视频监控子系统还包括远程数据传输模块，通过无线网络可将粮食数量与仓内视频监控子系统采集的数据远程传输到控制子系统，实现远程实时控制。
控制子系统包括控制单元、交换机、通信模块和供电单元二；控制单元控制粮食数量与仓内视频监控装置的运动，实现对仓内粮堆粮面点的信息采集和仓内视频的采集，控制单元通过交换机与通信模块相连，控制单元、交换机和通信模块均与供电单元二电性连接，控制子系统具有读取视频感应信号、启动测量、调用预定采集方案、存储采集数据、关闭粮食数量与仓内视频监控装置的功能。
为了进一步优化上述技术方案，控制子系统还包括数据存储和管理模块，可将粮食数量与仓内视频监控子系统的采集数据进行存储和管理，方便查看。
为了进一步优化上述技术方案，通信模块采用的通信方式为有线通信或无线通信，利用无线网络对控制子系统存储的数据进行远程传输，可实现远程实时控制。
计算子系统包括数据接收单元、数据处理单元和数据显示单元；数据接收单元依次与数据处理单元、数据显示单元电连，数据处理单元包括粮堆体积计算模块和粮堆容重修正模块，通过计算得到的粮堆体积和修正后的容量相乘得到粮仓仓容，粮堆容重修正模块根据周围环境的振动情况、粮食的入仓容重、储存时间、熏蒸次数、通风情况、仓内温度、湿度对粮食入仓容重进行修正，计算粮堆实时容重；数据显示单元输出信息包括粮仓仓容数据、粮堆立体图形和语音朗读，可根据用户需求进行显示方式的选择，可选择其中一种或多种。
为了进一步优化上述技术方案，本发明可以通过计算机手动启动控制单元，以便于及时掌握粮仓储粮数量，也可以定期启动控制单元，自动采集仓内粮面点信息并计算出储粮数量，实现自动化、智能化监测。
计算子系统通过计算得到的粮堆体积和修正后的容重相乘得到粮仓仓容，粮食数量监测与仓内视频监控子系统按照控制单元内嵌的预定采集方案完成对粮堆整个区域内粮面测点的极坐标采集后，控制单元将采集结果存储为原始数据文件。粮堆体积计算模块调用该原始数据文件，通过坐标转换将采集的各个粮面点的极坐标转换为三维坐标，形成三维坐标数据文件，根据各个粮面点的三维坐标，将位于同一粮堆断面上相邻的两个测点及其在仓底上的投影点首尾依次相连形成一个四边形断面，该断面以粮食数量监测与仓内视频监控装置安装位置点及其在仓底上的投影点连线为轴，旋转一定的角度形成一个单元体，利用微积分方法计算该单元体的体积。依次类推，计算得到该断面覆盖区域范围内粮堆的体积，将各个断面覆盖区域范围内的粮堆体积叠加得到整个粮堆的体积。粮堆容重修正模块根据仓储基本信息对粮堆入仓容重进行修正，将修正后的容重作为当前粮堆的容重。粮堆体积计算模块计算出粮堆体积，粮堆容重修正模块计算出粮堆容重，二者相乘得到实时的粮仓仓容。
参见附图5，图中A部分表示粮食数量与仓内视频监控装置，粮食平方仓 20内部顶端安装有屋架下悬梁21，粮食数量与仓内视频监控装置安装在屋架下悬梁21的中间位置，便于对下方的粮堆22进行储粮数量测量和视频监控。
本发明不仅适用于粮食平房仓、浅圆仓、立筒仓储粮数量测量和视频监控，还适用于其他散体物料堆的测量和监控，如水泥、沙石、煤炭等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。