一种基于NB-IoT的粮仓测重系统及其方法与流程

本发明涉及粮食测重技术领域，更具体的说是涉及一种基于nb-iot的粮仓测重系统及其方法。

背景技术：

粮食安全包括数量安全和质量安全。粮食数量的检测技术与系统研究应用是国家粮食数量安全的重要保障技术，开展这方面的研究与应用事关国家粮食安全，具有重要的意义，并将产生巨大的社会经济效益。

随着现代社会科技的发展，粮仓内储量数量的盘点方法已经从人工测量逐渐转换为采用自动化测量系统来实现，但是目前的技术中粮仓测重仍处于发展阶段，尚且存在着误差较大，安装部署过程中需要进行大规模布线导致存在较大的安全隐患的问题，且安装过程操作繁琐，并容易受到现场环境的局限，造假成本高，设备功耗大等的问题。

因此，研究出一种功耗低，安装简单、测量误差小的粮仓测重系统及测重方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种一种基于nb-iot的粮仓测重系统及其方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于nb-iot的粮仓测重系统，包括：上位机、云数据中心、测重子系统；

所述上位机与所述云数据中心相连，用于获取或传输所述云数据中心中的数据；

所述云数据中心，用于储存所述激光测距模块所测得的数据，且所述云数据中心通过所述测重子系统内的nb-iot模块实现无线通信；

所述测重子系统，包括一个或一个以上，分布于粮仓内采集数据对粮仓内粮食进行测重。

采用上述技术方案的有益效果为：通过布置多个测重子系统对粮仓内的粮食进行测重，可使得到的数据更加精确，数据将存入云数据中心，上位机可从云数据中心查看所测量得到的数据，且本系统采用nb-iot模块来实现无线通信，整个系统无需线材进行连接，节省了成本，部署及拆除均更为方便，且nb-iot模块功耗低，节能环保。

优选的，所述nb-iot模块，用于通过现有的蜂窝基站上的nb-iot网络连接到云数据中心进行数据的传输。

优选的，所述测重子系统还包括激光测距模块、定时循环触发器、微处理器单元；

所述激光测距模块，用于通过相位激光测距方法来测量距离；

所述定时循环触发器，用于控制所述激光测距模块进行定时采集数据；

所述微处理器单元，用于将所述激光测距模块采集到的数据进行处理。

优选的，所述激光测距模块包括激光器、调制器、鉴相器，通过调制器对所述激光器所发射出的激光束进行幅度调制，并通过鉴相器测定调制后的激光往返被测物体一次所产生的相位延迟，并将所测得的数据传送至所述微处理器单元进行处理计算。

采用上述技术方案的有益效果为：工作状态时nb-iot模块采用低功耗休眠的省电模式，激光测距模块受控于定时循环触发器实现断电以及上电测量，当激光测距模块上电时2秒内上传测量数据到nb-iot模块同时激活nb-iot模块将数据上传至云数据中心，2秒后激光测距模块断电，nb-iott模块会在20秒内完成上传数据后切换休眠模式，此时整体设备功耗在5μa，在此过程中设备具有可靠性高、转换效率高、驱动电源简单、能直接调制、结构简单、使用安全，功耗低等特点。

且相比于其它测量设备，本发明利用低成本激光测距模块及nb-iot数据模块代替昂贵的4g路由设备，节省了人工材料及线材等费用。

优选的，所述测重子系统还包括gps定位模块，用于对测重子系统进行定位。

采用上述技术方案的有益效果为：gps定位模块可将每个测重子系统进行定位，上位机内可显示没个测重子系统的具体位置，并将测重子系统进行编号，与所得到的数据进行匹配。

优选的，所述测重子系统还包括高容量锂电池。

采用上述技术方案的有益效果为：高容量锂电池具有稳定可靠、使用寿命长的特点。

进一步地，所述测重子系统还包括报警模块，在粮食的重量小于设定阈值或者粮食减少量异常的情况下，所述报警模块进行报警。

一种基于nb-iot的粮仓测重方法，具体步骤如下：

1)将一个或一个以上的测重子系统分别布置于粮仓内，通过所述激光测距模块测量粮仓顶部到粮仓内粮食表面的距离；

2)所述微处理器单元计算等效高度；

3)采用体积公式来计算粮食的体积，通过粮食的体积换算成粮食的重量。

优选的，步骤2)中的所述等效高度为粮仓总高度与步骤1)中得到的距离之差。

需要说明的是：针对不同形状的粮仓采用不同的体积公式来计算粮食的体积。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于nb-iot的粮仓测重系统及其方法，实现了粮食从入库到仓内再到出库的重量全程测量，以及全部测量数据主动回传至监管平台，继而实现显示、分析、对比和预警。本发明具有重量轻、体积小、低功耗、方便部署、操作简单速度快而准确的特点。

具体地，首先，本发明通过将各功能模块集成为一个侧重子系统，取代传统的多设备连接，抛弃以往现场施工布线接电方式，直接集成电池结合低功耗模式，降低了设备成本，提高了设备稳定性，部署更加快速，效率更高。

其次，本发明测重采用多点测量，比较运算方式，相较于以往单点测量精度更高。

再其次，通过nb-iot模块内置工业级芯片sim卡建于蜂窝网络，只消耗大约180khz的频段，可直接部署于gsm网络、umts网络或lte网络，以降低部署成本、实现平滑升级，该模块具有广覆盖、多连接、低功耗、低成本的特点，在同样的频段下，nb-iot比现有的网络增益20db，覆盖面积扩大100倍，而且其具备支撑海量连接的能力，nb-iot一个扇区能够支持10万个连接；且nb-iot终端模块的待机时间可长达10年。

另外，模块通过广域网通讯，实现远程信号控制测量，数据回传，设备异常报警，节约了大量的人工成本。

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附图为本发明提供的结构示意图。

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基于nb-iot的粮仓测重系统，包括：上位机、云数据中心、测重子系统；

上位机与激光测距模块云数据中心相连，用于获取或传输激光测距模块云数据中心中的数据；

云数据中心，用于储存激光测距模块激光测距模块所测得的数据，且激光测距模块云数据中心通过激光测距模块测重子系统内的nb-iot模块实现无线通信；

测重子系统，包括一个或一个以上，分布于粮仓内采集数据对粮仓内粮食进行测重。

其中，nb-iot模块用于通过现有的蜂窝基站上的nb-iot网络连接到云数据中心进行数据的传输。

进一步地，测重子系统还包括激光测距模块、定时循环触发器、微处理器单元、gps定位模块、高容量锂电池；

激光测距模块，用于通过相位激光测距方法来测量距离；

定时循环触发器，用于控制激光测距模块激光测距模块进行定时采集数据；

微处理器单元，用于将激光测距模块激光测距模块采集到的数据进行处理；

gps定位模块，用于对测重子系统进行定位；

高容量锂电池，用于为该系统提供电源。

进一步地，激光测距模块包括激光器、调制器、鉴相器，通过调制器对激光测距模块激光器所发射出的激光束进行幅度调制，并通过鉴相器测定调制后的激光往返被测物体一次所产生的相位延迟，并将所测得的数据传送至激光测距模块微处理器单元进行处理计算。

进一步地，测重子系统还包括报警模块，在粮食的重量小于设定阈值或者粮食减少量异常的情况下，报警模块进行报警。

本发明所公开的一种基于nb-iot的粮仓测重系统的工作原理为：

当该系统处于工作状态时，nb-iot模块采用低功耗休眠的省电模式，激光测距模块受控于定时循环触发器实现断电以及上电测量，当激光测距模块上电时2秒内上传测量数据到nb-iot模块同时激活nb-iot模块将数据上传至云数据中心，2秒后激光测距模块断电，nb-iott模块会在20秒内完成上传数据后切换休眠模式，此时整体设备功耗在5μa，上位机可以对云数据中心中所储存的数据进行调用、查看，且报警模块根据所测得的数据，与设定的粮食储存最小阈值或者粮食减少量异常阈值进行对比，若所测得的数据小于最小阈值，或者减少量大于异常阈值报警模块报警。

一种基于nb-iot的粮仓测重方法，具体步骤如下：

1)将一个或一个以上的测重子系统分别布置于粮仓内，通过激光测距模块激光测距模块测量粮仓顶部到粮仓内粮食表面的距离；

2)激光测距模块微处理器单元计算等效高度；

3)采用体积公式来计算粮食的体积，通过粮食的体积换算成粮食的重量。

进一步地，步骤2)中的激光测距模块等效高度为粮仓总高度与步骤1)中得到的距离之差。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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。