立筒仓测量系统及其数据处理算法研究与实现

摘要

农业在中国十分重要，而粮食存储在粮食生产过程中更是占有重要地位。粮食存储的立筒仓测量系统一直是讨论的热点。近年来，立筒仓测量系统的应用程序开发和仓内料面测量数据处理算法的理论研究越来越受工程技术人员和国内外研究人员的重视。其研究目标是，以较低的成本，亲近用户的可视化界面，更高的效率，准确的过滤算法对立筒仓物料进行测量以及数据处理，最终得出立筒仓真实的粮食检测数据。　　本文针对课题研究的立筒仓类型和进料出料规律得出粮食的堆积特性，建立平面模型，使用激光测距传感器对立筒仓物料面进行测量，通过对立筒仓激光测量系统数据采集方法及装置的研究，制定二维数据点的计算方法。同时对测量过程中产生的误差数据进行分析，对现有的测量数据处理算法进行优化，提出了一套误差点处理的算法步骤。在实验中将本论文提出的误差点处理方法与其他算法进行结果比较，证明了算法的适用性和有效性。之后使用分段最小二乘法进行曲线拟合，并和整体最小二乘法拟合进行结果比较，验证了分段最小二乘法拟合出的曲线更接近真实值，为客户端查看料面图形和利用数据进行体积计算奠定研究基础。　　本论文通过对用户实际需求和市面上现有立筒仓测量系统的研究，制定了一套便于信息的获取、传输、保存的立筒仓测量系统框架，利用此架构可以将测量数据保存在本地的数据库，同时允许用户远程控制设备和访问数据。　　论文最后实现了立筒仓测量系统，首先介绍了现有硬件的设计，然后描述了Windows服务程序、Windows电脑客户端以及基于ReactNative的Android手机客户端的功能设计。在激光测距仪的硬件支持下，用户可通过Windows服务，接收立筒仓传感器信息，通过Windows电脑客户端和Android手机客户端实现对测量设备的远程控制，同时可以获取数据库中保存的立筒仓数据并处理测量误差。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1课题研究背景、目的与意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究目的与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1二维激光测距仪数据处理算法研究现状

1.2.2立筒仓测量系统研究现状

1.3存在的问题

1.4课题的研究内容

1.5 本章小结

2 测量数据处理算法研究与实现

2.1立筒仓粮食堆积规律

2.2二维激光测距仪数据计算与误差分析

2.2.1立筒仓激光测量系统数据采集及装置

2.2.2立筒仓激光测距仪的误差产生理论描述

2.2.3立筒仓激光测距仪的误差类型分析

2.3二维测量数据误差处理算法

2.3.1误差点识别算法和误差点光滑算法研究与实验

2.3.2测量数据拟合算法

2.4本章小结

3 立筒仓测量系统架构研究与设计

3.1系统需求分析

3.2系统框架介绍和关键技术研究

3.2.1体系架构设计

3.2.2涉及关键技术研究

3.3本章小结

4 立筒仓测量系统软件设计与实现

4.1系统硬件设计介绍

4.2Windows服务设计与实现

4.2.1模块设计

4.2.2 MQTT协议实现

4.2.3 移动端远程控制接口描述

4.2.4 Windows客户端控制接口描述

4.2.5设备指令解析与组装

4.3Windows客户端设计与实现

4.3.1 Windows客户端设计

4.3.2 Windows客户端实现

4.4ReactNativeAndroid手机客户端设计与实现

4.4.1系统功能设计

4.4.2系统功能实现

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文主要研究工作总结

5.2 今后研究工作展望

参考文献

作者简历

致谢

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