[发明专利]料塔物料多维度监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种料塔物料多维度监测系统，包括安装于料塔内的物料余量监测装置和安装于输料管上的输料管输出量监测装置，物料余量监测装置包括固定支架、安装架、超声波发射接收一体机、超声波参考发射器、超声波参考接收器、舵机、姿态传感器和第一控制箱，输料管输出量监测装置包括固定安装架、第一超声波发射器、第一超声波接收器、第二超声波发射器、第二超声波接收器、电感式接近开关、参考材料和第二控制箱。本发明还公开了一种料塔物料多维度监测系统采用的监测方法，包括物料余量监测方法和输料管输出量监测方法。通过本发明能精确、实时测量料塔内余料的体积和重量，并能精确、实时地测量出输料管内输出物料的体积和重量。

技术领域

本发明涉及一种料塔物料监测系统，尤其涉及一种能够实时、动态监测料塔物料余量和输出量的料塔物料多维度监测系统及监测方法。

背景技术

料塔是专门用于临时储存物料的大中型容器，常与用于将物料输送到其它位置的输料设备配合使用。传统料塔物料的监测设备较少，难以精确、实时的物料余料和输出量监测，从而难以实现精细化物料管理，难以满足现代化产业的高速发展需求。

比如，在畜牧养殖业中，肉类消费比例逐年提高，这一趋势也推动着畜牧养殖业从散户养殖模式向着大规模化养殖模式转变。在规模化养殖产业中，以生猪养殖为例，其饲料环节的成本占总成本的60％左右，因此迫切需要精细化的饲料管理。在养殖产业，料塔用于临时储存饲料；饲料输送系统用于将饲料输出并送到其它位置，包括输料管和安装于输料管内的推料部件(推料部件有螺杆、绞龙等)及推料部件驱动电机。料塔与饲料输送系统配合应用构成饲料管理系统，对饲料的监测包括对料塔内饲料余量的监测和对输料管输出量的监测。

传统的料塔饲料监测方式主要依靠人工检查，料塔往往在表面留有带状的半透明结构，便于用户直接肉眼观察饲料余量。但此类方法在透光性不好的情况下，无法通过肉眼查看剩余料量，需要使用手敲击它，通过声音来辨别剩余料量；料塔的检查流程有肉眼查看、核实、记录纸档和汇报上级部门4个环节，但肉眼查看无法准确计算剩余料量，做不到需求的精细化管理；在纸档记录环节，由于人员的可能的工作失误问题，会导致记录纸档的内容有误，且记录后需要再汇报给上级部门，会造成数据更新的延迟。

另一种较为直接的传统监测方式是直接在料塔底部安装荷重传感器或将料塔置于水平秤、地磅等称重设备之上。此种简易的余量监测方式设备成本高、基建成本高，不符合养殖场的低成本要求；其次，由于地磅承担整个料塔的负重，所以地磅很容易损坏；由于结构复杂，地磅称重的后期维护成本也很高；此外，地磅称重有一定的适用条件，相当一部分旧的料塔无法加装该设备。

另外，近年来，有一部分饲塔使用激光式的体积测量设备。此类料塔饲料余量监测装置基于红外线或激光测距的原理工作，即利用发射激光或红外线等光学方式测量料塔内料位面离传感器的距离，但是料塔内是一个扬尘较大的环境，而光学方法易受空气中悬浮颗粒即扬尘的影响而降低精度。

关于物料输出量的监测，现有先进的工作方式为内嵌减量秤结构与外接称重系统两张形式，即通过在料塔内部建立一个称量系统的方式或者将料塔输出的物料导入到外接称量系统的方式监测料塔输出物料的重量。上述第一种占用了料塔内的大量容积，降低了料塔原本作为储存设备的储存能力且结构复杂，改装难度大。上述第二种方式即外接称重设备的方式安装复杂，需要额外安装另一条输料系统以将物料导入称重设备中，并对输料系统有一定要求。

综上，传统的料塔物料余量和输出量的监测技术无法同时满足及时、准确、低成本这三重标准。由于缺乏准确的料塔剩料数据，养殖场只能通过主观经验进行判断，因此可能会出现备料不足、送料超量等饲料管理方面的缺陷；而且传统称重方式技术繁琐、成本高昂，且难以移植到旧有的料塔上。另外，饲料数据和料肉比等养殖关键数据相关，由于缺乏高频精确的料塔剩料数据，养殖场无法全程追踪料肉比信息；在信息缺失的情况下，新型饲料研发陷入停滞，精细化养殖沦为一句空话，从而限制了整个畜牧养殖业的现代化发展。

发明内容