基于模糊邏輯測量倉的內(nèi)容物的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及庫存的監(jiān)測和過程的測量，且更特別涉及用于測量倉的內(nèi)容物的系統(tǒng) 和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對液體庫存的監(jiān)測通常是簡單的。相比之下，對由堆在如筒倉的倉內(nèi)的顆粒物組 成的散裝固體庫存的監(jiān)測往往很難。這些散裝固體庫存的例子包括用于建筑的水泥和沙 子、糧食、化肥等。倉內(nèi)的散裝材料的水平的測量是一個(gè)尚未完全解決的問題。倉內(nèi)的狀況 通常是不利的（灰塵、極端的溫度等）和存儲在倉內(nèi)的散裝材料的內(nèi)容物往往沒有平坦的 表面且不總是各向同性的。其他的困難來自于使用的倉形狀的廣泛種類和一些倉內(nèi)的易爆 環(huán)境。
[0003] 本文使用的術(shù)語"倉"的范圍包括用于散裝顆粒固體的任何儲存容器，其結(jié)構(gòu)限定 了用于容納和存儲固體的內(nèi)部容積。這樣的倉可能會在上面封閉、下面封閉和四周封閉，如 當(dāng)倉是筒倉、器皿或槽的情況，或者可能是上面開口或一個(gè)或多個(gè)側(cè)面開口。在下面的本發(fā) 明的詳細(xì)描述中使用的"倉"的例子是筒倉；但是對本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將明顯的是如何 將本發(fā)明的原理應(yīng)用到任何類型的倉。
[0004] 已知五種主要的方法用于如筒倉的倉的內(nèi)容物的連續(xù)測量。
[0005] 機(jī)電（yo-yo)水平傳感器主要由在一卷帶的一端的砝碼構(gòu)成。砝碼被允許在筒倉 內(nèi)下降到內(nèi)容物的上表面所位于的深度。當(dāng)砝碼被定位于內(nèi)容物的頂部時(shí)，帶內(nèi)的張力松 弛。砝碼然后縮回至頂部設(shè)置點(diǎn)。內(nèi)容物的高度根據(jù)縮回砝碼所需的時(shí)間或根據(jù)測得的帶 的長度推斷出。
[0006] 諸如yo-yo傳感器的機(jī)械設(shè)備是不可靠的。它們易被灰塵堵塞和被筒倉內(nèi)的諸如 泵和桿的障礙物卡住。
[0007] 超聲水平傳感器基于超聲波發(fā)射和接收原理工作。來自發(fā)射機(jī)的高頻聲波被內(nèi)容 物的上表面反射到接收器。內(nèi)容物的高度根據(jù)往返傳播時(shí)間推斷。這種傳感器具有有限的 范圍且在存在灰塵時(shí)工作欠佳。此外，這種裝置需要定制設(shè)計(jì)以用于不同類型的筒倉。
[0008] 雷達(dá)水平傳感器基于電磁波發(fā)射與接收原理工作。來自發(fā)射機(jī)的電磁波被內(nèi)容物 的上表面反射到接收器。內(nèi)容物的高度根據(jù)往返傳播時(shí)間推斷。
[0009] 電容傳感器測量兩個(gè)金屬桿之間的電容或金屬桿和地面之間的電容。由于筒倉的 內(nèi)容物具有與空氣不同的介電常數(shù)，電容根據(jù)所述兩桿之間或桿與地面之間的內(nèi)容物的上 表面的水平進(jìn)行變化。這樣的傳感器趨于不準(zhǔn)確且對濕度和存儲在筒倉中的材料的類型敏 感。
[0010] 以上討論的所有現(xiàn)有技術(shù)的傳感器對內(nèi)容物的形狀不敏感，因此在稱為"形成圓 錐形"的共同現(xiàn)象存在的情況下是不準(zhǔn)確的，該現(xiàn)象在散裝顆粒固體通過倉的底部撤出時(shí) 發(fā)生：其頂點(diǎn)在撤出點(diǎn)的正上方的倒錐形孔趨于在散裝顆粒固體中形成。在散裝顆粒固體 被從頂部添加到倉時(shí)，發(fā)生類似的現(xiàn)象：固體往往堆積在其頂點(diǎn)在固體的插入點(diǎn)的正下方 的圓錐中。這些傳感器在具有復(fù)雜的幾何形狀的倉中及在存在障礙物的情況下工作欠佳。
[0011] 重量計(jì)通過測量保持筒倉的桿中的張力來測量移動(dòng)筒倉及其內(nèi)容物的重量。這種 儀表的安裝復(fù)雜，而且它們只適用于具有金屬腿的移動(dòng)筒倉。
[0012] 對于能夠克服目前已知的方法的上述缺點(diǎn)的測量諸如筒倉的倉的內(nèi)容物的方法 存在廣泛認(rèn)可的需要，且具有這種方法將是非常有利的。特別是，在現(xiàn)有技術(shù)中未知三維繪 制倉的內(nèi)容物的上表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于估計(jì)倉的內(nèi)容物的體積的系統(tǒng)，該系 統(tǒng)可包括：模糊邏輯模塊，所述模糊邏輯模塊被布置為響應(yīng)于由接收機(jī)接收到的被接收回 波，應(yīng)用模糊邏輯算法以計(jì)算被接收回波的起源的置信水平；其中所述被接收回波從所述 起源被反射或被散射；及體積計(jì)算器，所述體積計(jì)算器可被布置為響應(yīng)于（a)所述起源的 估計(jì)位置，和（b)所述起源的置信水平，計(jì)算所述內(nèi)容物的體積。
[0014] 該系統(tǒng)可包括接收機(jī)，其中接收機(jī)可被布置為檢測所述被接收回波的峰值，并計(jì) 算所述峰值的到達(dá)時(shí)間和所述被接收回波的到達(dá)方向。
[0015] 所述接收機(jī)可被布置為計(jì)算被接收回波的參數(shù)；且其中所述模糊邏輯模塊可被布 置為通過對所述被接收回波的參數(shù)應(yīng)用模糊邏輯算法來計(jì)算被接收回波的屬性。
[0016] 所述模糊邏輯模塊可被布置為計(jì)算信噪比屬性和恒虛警閾值中的至少一個(gè)被接 收回波屬性。
[0017] 所述模糊邏輯模塊可被布置為應(yīng)用非線性的模糊邏輯算法。
[0018] 所述模糊邏輯模塊可被布置為應(yīng)用線性的模糊邏輯算法。
[0019] 所述體積計(jì)算器可被布置為保持參考回波的數(shù)據(jù)庫和比較接收到的回波與參考 回波以提供比較結(jié)果。
[0020] 所述體積計(jì)算器可被布置為響應(yīng)所述比較結(jié)果中的比較結(jié)果來更新參考回波的 至少一個(gè)屬性。
[0021] 所述體積計(jì)算器可被布置為確定如果所述比較結(jié)果表明所述參考回波的信噪比 低于對應(yīng)于所述參考回波的被接收回波的信噪比，則更新所述參考回波的至少一個(gè)屬性。
[0022] 所述體積計(jì)算器可被布置為從所述參考回波的數(shù)據(jù)庫刪除與在多個(gè)發(fā)射和接收 周期期間不反射或散射被接收回波的起源相關(guān)的參考回波。
[0023] 所述體積計(jì)算器可被布置為如果在多個(gè)發(fā)射和接收周期期間噪聲水平便利從所 述起源接收被接收回波，則刪除所述參考回波。
[0024] 所述體積計(jì)算器可被布置為刪除假回波。
[0025] 所述體積計(jì)算器可被布置為基于另一被接收回波的屬性來改變被接收回波的屬 性。
[0026] 所述體積計(jì)算器可被布置為如果在所述被接收回波的起源和另一起源的起源之 間形成的虛擬斜率超過所述內(nèi)容物的最大可允許斜率，則將被接收回波歸類為假回波。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于估計(jì)倉的內(nèi)容物的體積的計(jì)算機(jī)化的 方法，該方法可包括：響應(yīng)于由接收機(jī)接收到的被接收回波由模糊邏輯模塊應(yīng)用模糊邏輯 算法以計(jì)算被接收回波的起源的置信水平；其中所述被接收回波從所述起源被反射或被散 射；及由體積計(jì)算器響應(yīng)于（a)所述起源的估計(jì)位置，和（b)所述起源的置信水平，計(jì)算所 述內(nèi)容物的體積。
[0028] 該方法可包括檢測所述被接收回波的峰值，和計(jì)算所述峰值的到達(dá)時(shí)間和所述被 接收回波的到達(dá)方向。
[0029] 該方法可包括計(jì)算被接收回波的參數(shù)；及通過對所述被接收回波的參數(shù)應(yīng)用模糊 邏輯算法來計(jì)算所述被接收回波的屬性。
[0030] 該方法可包括計(jì)算信噪比屬性和恒虛警閾值中的至少一個(gè)被接收回波屬性。
[0031] 該方法可包括應(yīng)用非線性的模糊邏輯算法。
[0032] 該方法可包括應(yīng)用線性的模糊邏輯算法。
[0033] 該方法可包括保持參考回波的數(shù)據(jù)庫，和比較被接收回波與參考回波以提供比較 結(jié)果。
[0034] 該方法可包括響應(yīng)于所述比較結(jié)果中的比較結(jié)果來更新參考回波的至少一個(gè)屬 性。
[0035] 該方法可包括確定如果所述比較結(jié)果表明所述參考回波的信噪比低于對應(yīng)于所 述參考回波的被接收回波的信噪比，則更新所述參考回波的至少一個(gè)屬性。
[0036] 該方法可包括從所述參考回波的數(shù)據(jù)庫刪除與在多個(gè)發(fā)射和接收周期期間不反 射或散射被接收回波的起源相關(guān)的參考回波。
[0037] 該方法可包括如果在多個(gè)發(fā)射和接收周期期間噪聲水平便利從所述起源接收被 接收回波，則刪除所述參考回波。
[0038] 該方法可包括檢測假回波。
[0039] 該方法可包括基于另一被接收回波的屬性來改變被接收回波的屬性。
[0040] 該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間形成的虛擬 斜率超過所述內(nèi)容物的最大可允許斜率，則將被接收回波歸類為假回波。
[0041] 其中，該方法包括接收聲能量脈沖的回波。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可提供一種非暫時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其存儲有使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行以下操作的指令：響應(yīng)于由接收機(jī)接收到的被接收回波，應(yīng)用模糊邏輯算 法以計(jì)算被接收回波的起源的置信水平；其中被接收回波從所述起源被反射或被散射；及 響應(yīng)于（a)所述起源的估計(jì)位置，和（b)所述起源的置信水平，計(jì)算所述內(nèi)容物的體積。 [0043] 該非暫時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可存儲可使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行在本說明書或權(quán)利要 求中公開的任何方法的任何階段或階段的任何組合的指令。
【附圖說明】
[0044] 視為本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)尾部分特別指出和明確提出。然而，本發(fā)明，關(guān)于 組織和操作方法及其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，通過結(jié)合附圖閱讀，并參照下面的詳細(xì)描述，可以 被最好地理解，在附圖中：
[0045] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)的高層的示意性框圖；
[0046] 圖2是具有安裝在筒倉的天花板上的圖1的系統(tǒng)的筒倉的局部剖視圖；
[0047] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法；
[0048] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖3的方法的各個(gè)階段；
[0049] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)