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图形化储粮粮情智能分析方法与系统的研究

陈龙  
【摘要】:本文结合高大平房仓历史数据与试验仓实测数据,研究了图形化储粮粮情智能分析方法,提出了微环境绝对水势理论与粮堆多元场耦合理论中粮情云图快速重构和特征提取方法,构建了粮情智能分析系统,主要内容包括:图形化储粮粮情智能分析方法的概念和理论基础的提出;基于微环境绝对水势理论的图形化点位粮情分析方法的研究与试验系统构建;粮情云图特征分析方法及冷热芯面积变化规律的研究;基于实仓数据的粮情云图快速重构和分析方法的研究及软件开发;储粮发热过程的实时实仓图形化分析与管控的研究。1.图形化储粮粮情智能分析方法的概念和理论基础提出了粮堆微元、粮堆微环境和粮堆多元场耦合理论的概念,以及粮堆微元场、伴生场与共生场之间的耦合与解耦关系。提出了图形化储粮粮情智能分析方法的概念,以及粮堆微环境绝对水势理论,并介绍了粮堆多场耦合理论及其主要分析方法。2.基于微环境绝对水势理论的图形化点位粮情分析与试验系统构建采用客户端/服务器架构构建了基于微环境绝对水势理论的图形化点位粮情试验系统平台,并进行了试验仓储粮试验。该系统平台具有远程监控、数据共享、智能通风等功能,将窗口理论与绝对水势理论相结合,描述了绝对水势图在粮食仓储过程中机械通风作业的使用方法。试验验证了基于微环境绝对水势理论在粮仓机械通风中的指导作用。3.粮情云图分析方法及冷热芯面积变化规律的研究在对第三储粮生态区典型高大平房仓历史数据分析的基础上,将地统计学中的Kriging插值方法引入到粮堆截面粮情云图分析中,采用ArcGis软件平台生成了该仓温度场粮情云图。探索了实仓不同截面粮温云图的建立,提出了以17℃线形态和线下面积为指标的粮情量化分析方法。通过将栅格化粮情云图数据转化为矢量化数据的分析方法,统计得出了粮情云图中不同粮温线的线下面积。分析了不同粮温线下面积随环境干扰而产生波动的原因,并将粮温线下面积与储藏天数进行多元二次逐步回归模拟,得出了粮温线下面积随时间变化模型,为实时粮情云图粮情分析方法和热芯冷芯面积变化规律研究提供参考依据。4.基于实仓数据的粮情云图快速重构、分析算法的研究和软件开发针对粮堆中不同传感器截面,提出了粮情数据点阵外边界补全算法,为实现全画幅粮情云图提供数据支持。在对粮情数据点阵进行了外边界补全的条件下,通过对多种数学插值算法对比分析,提出了最优粮情云图快速重构算法。在基于实仓数据粮情云图粮温线下面积计算方法的启发下,提出了粮情云图中冷芯、热芯面积比算法。提出了一种基于粮堆温度场、水分场耦合的绝对水势场云图生成方法。在上述算法研究的基础上,开发了粮情云图快速重构及分析软件。5.储粮发热过程的实时实仓图形化分析与管控的研究模拟高大平房仓真实仓储环境,搭建了横向通风试验仓,并进行了储粮发热过程分析试验。在微环境绝对水势理论指导下,对粮堆进行了调质通风,打破了粮堆共生场的稳态。采用粮情云图快速重构与分析技术,捕捉到了粮堆在发热过程中多个维度的粮堆微元场热量迁移变化规律,以及粮堆热芯随时间的变化趋势。结合粮堆多元场耦合分析理论,找出了粮堆微生物爆发点与粮堆产生结露的位置,得出了粮堆发热过程的生命周期。为将粮情云图分析技术应用于粮情预报提供经验参考。研究结果为后续图形化储粮粮情智能分析提供参考。


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