CN112686224B - 一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统及方法，包括：采集模块采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数；无线物联网收发器接收并将所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数传输给瓦楞纸运输调控模块；瓦楞纸运输调控模块基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成调控指令；车厢调节设备组根据所述调控指令对目标瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数进行调节。该系统可以全面准确地反映运输车厢内瓦楞纸的含水量，进而根据瓦楞纸的含水量对车厢内的设备进行调控。

Description

一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统及方法

技术领域

本发明涉及瓦楞纸技术领域，具体是一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统及方法。

背景技术

瓦楞纸制品具有从空气中吸湿的特性，当瓦楞纸制品的含水率超过一定的数值，就会导致其出现变形、力学支撑强度下降等方面的问题，如果过于干燥，瓦楞纸制品也容易发生变脆、起鼓、易折断的问题。在瓦楞纸运输环节，需要保持其整个流程中，瓦楞纸制品的含水率维持在一个合理的区间。

目前，可以在瓦楞纸运输的车辆车厢内安装湿度传感器，测量车厢空气湿度，再利用经验公式，从空气湿度推算瓦楞纸的含水率；如果推算瓦楞纸的含水率偏离了允许的区间，则调控车厢的通风、温度、加湿等设施，调节空气湿度。

但是，瓦楞纸的吸湿性能受到多种因素的制约和影响，包括瓦楞纸的堆叠方式、包装方式、面纸材质等等，单纯测量车厢的空气湿度，并不能准确反映出瓦楞纸本身的含水率情况，因此导致调控无法达到预期。

因此，如何全面准确地反映运输车厢内瓦楞纸的含水量，并根据瓦楞纸的含水量对车厢内的设备进行调控是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是解决目前单纯测量存车厢内的空气湿度，并不能准确反映出瓦楞纸本身的含水率情况，导致调控无法达到预期的问题，实现全面准确地反映运输车厢内瓦楞纸的含水量，进而根据瓦楞纸的含水量对车厢内的设备进行调控。

本发明实施例提供一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统，包括：采集模块、无线物联网收发器、瓦楞纸运输调控模块和车厢调节设备组；

所述采集模块连接所述无线物联网收发器，用于采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数；

所述无线物联网收发器用于接收并将所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数传输给所述瓦楞纸运输调控模块，并将所述瓦楞纸运输调控模块发送的调控指令发送给所述车厢调节设备组；

所述瓦楞纸运输调控模块连接所述无线物联网收发器与所述车厢调节设备，用于基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成所述调控指令；

所述车厢调节设备组连接所述无线物联网收发器和所述瓦楞纸运输调控模块，用于根据所述调控指令对目标瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数进行调节。

在一个实施例中，所述采集模块，包括：瓦楞纸水分传感器、视频摄像单元和车厢环境传感器；

所述瓦楞纸水分传感器连接所述无线物联网收发器，用于采集在车厢内的瓦楞纸吸水湿度参数；

所述视频摄像单元连接所述无线物联网收发器，用于拍摄车厢内的瓦楞纸视频画面，根据所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，生成瓦楞纸堆垛序号；

所述车厢环境传感器连接所述视频摄像单元与所述无线物联网收发器，用于采集车厢空间环境参数。

在一个实施例中，所述瓦楞纸运输调控模块，包括：瓦楞纸堆垛建模单元、可视化管理单元、模型智能调控单元；

所述瓦楞纸堆垛建模单元连接所述采集模块、所述可视化管理单元和所述模型智能调控单元，用于基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型；

所述可视化管理单元连接所述瓦楞纸堆垛建模单元，用于根据所述瓦楞纸视频画面生成并显示瓦楞纸堆垛的三维图形，基于所述瓦楞纸堆垛模型可视化显示所述瓦楞纸堆垛序号、所述瓦楞纸吸水湿度参数和所述车厢空间环境参数；

所述模型智能调控单元连接所述瓦楞纸堆垛建模单元与所述车厢调节设备组，用于基于所述车厢空间环境参数和所述瓦楞纸吸水湿度参数，利用所述瓦楞纸堆垛模型计算目标瓦楞纸吸水湿度参数，并根据所述目标瓦楞纸吸水湿度参数生成车厢空间环境参数调整量，基于所述车厢空间环境参数调整量生成调控指令。

在一个实施例中，所述瓦楞纸堆垛建模单元，包括：数量参数生成装置、选取装置、训练装置；

所述数量参数生成装置用于从所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，并基于所述瓦楞纸堆垛生成所述瓦楞纸堆垛的数量参数；

所述选取装置连接所述数量参数生成装置，用于在瓦楞纸堆垛数据库中选取与所述数量参数相适配的瓦楞纸堆垛，生成训练样本；其中，所述训练样本包括所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据；

所述训练装置连接所述选取装置，用于将所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入神经网络，输出预设时间窗口内的预期瓦楞纸吸水湿度参数，将所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值进行比较，根据比较结果调整所述神经网络的权重，直至所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值相符，生成所述瓦楞纸堆垛模型。

在一个实施例中，所述模型智能调控单元，包括：目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置、调控指令生成装置；

所述目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置连接所述调控指令生成装置，用于将所述车厢空间环境参数与所述瓦楞纸吸水湿度参数输入至所述瓦楞纸堆垛模型，输出目标瓦楞纸吸水湿度参数；

所述调控指令生成装置用于将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，确定所述车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境调整量生成调控指令。

基于上述目的，在本申请的第二个方面，还提出了一种瓦楞纸运输湿度监测调控方法，包括：

采集模块采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数；

无线物联网收发器接收并将所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数传输给瓦楞纸运输调控模块，并将所述瓦楞纸运输调控模块发送的调控指令发送给车厢调节设备组；

所述瓦楞纸运输调控模块基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成所述调控指令；

车厢调节设备组根据所述调控指令对目标瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数进行调节。

在一个实施例中，所述采集模块采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数，包括：

瓦楞纸水分传感器采集在车厢内的瓦楞纸吸水湿度参数；

视频摄像单元拍摄车厢内的瓦楞纸视频画面，根据所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，生成瓦楞纸堆垛序号；

车厢环境传感器采集车厢空间环境参数。

在一个实施例中，所述瓦楞纸运输调控模块基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成调控指令，包括：

瓦楞纸堆垛建模单元基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型；

可视化管理单元根据所述瓦楞纸视频画面生成并显示瓦楞纸堆垛的三维图形，基于所述瓦楞纸堆垛模型可视化显示所述瓦楞纸堆垛序号、所述瓦楞纸吸水湿度参数和所述车厢空间环境参数；

模型智能调控单元基于所述车厢空间环境参数和所述瓦楞纸吸水湿度参数，利用所述瓦楞纸堆垛模型计算目标瓦楞纸吸水湿度参数，并根据所述目标瓦楞纸吸水湿度参数生成车厢空间环境参数调整量，基于所述车厢空间环境参数调整量生成调控指令。

在一个实施例中，所述瓦楞纸堆垛建模单元基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型，包括：

数量参数生成装置从所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，并基于所述瓦楞纸堆垛生成所述瓦楞纸堆垛的数量参数；

选取装置在瓦楞纸堆垛数据库中选取与所述数量参数相适配的瓦楞纸堆垛，生成训练样本；其中，所述训练样本包括所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据；

训练装置将所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入神经网络，输出预设时间窗口内的预期瓦楞纸吸水湿度参数，将所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值进行比较，根据比较结果调整所述神经网络的权重，直至所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值相符，生成所述瓦楞纸堆垛模型。

在一个实施例中，所述模型智能调控单元基于每个所述瓦楞纸堆垛模型的相关参数，计算所述车厢空间环境参数对所述瓦楞纸吸水湿度参数的影响，生成车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境参数调整量生成所述调控指令，包括：

目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置将所述车厢空间环境参数与所述瓦楞纸吸水湿度参数输入至所述瓦楞纸堆垛模型，输出目标瓦楞纸吸水湿度参数；

调控指令生成装置将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，确定所述车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境调整量生成调控指令。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统及方法，通过采集模块采集了瓦楞纸本身的吸水湿度参数与车厢空间环境参数，精确全面地反映了瓦楞纸本身的含水率情况，并且，通过瓦楞纸水分传感器与无线物联网收发器之间的无线电耦合，提高了传输速率，降低了传输干扰，并通过瓦楞纸运输调控模块反映了车厢空间环境参数对瓦楞纸吸水湿度参数的影响，实现了对瓦楞纸吸湿性的精准计算，并可以根据影响结果对车厢内的相应设备进行调控，保证了瓦楞纸的运输存储环境。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统的框图；

图2为本发明实施例提供的瓦楞纸水分传感器的湿度感应部分的示意图；

图3为本发明实施例提供的上电极安装位置示意图；

图4为本发明实施例提供的耦合线圈和无源RFID电子标签的连接示意图；

图5为本发明实施例提供的一种瓦楞纸运输湿度监测调控方法流程图；

图6为本发明实施例提供的步骤S501的流程图；

图7为本发明实施例提供的步骤S503的流程图；

图8为本发明实施例提供的步骤S5031的流程图；

图9为本发明实施例提供的步骤S5033的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1所示，本发明实施例提供的一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统，包括：采集模块1、无线物联网收发器2、瓦楞纸运输调控模块3和车厢调节设备组4；

所述采集模块1连接所述无线物联网收发器2，用于采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数。

所述无线物联网收发器2用于接收并将所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数传输给所述瓦楞纸运输调控模块3，并将所述瓦楞纸运输调控模块3发送的调控指令发送给所述车厢调节设备组4。

具体的，在每节车厢内安装无线物联网收发器2，一方面利用车厢内部的无线近距离通信，获得所述瓦楞纸吸水湿度值、车厢空间环境参数、瓦楞纸视频画面及瓦楞纸堆垛序号，另一方面利用NB-IOT、4G、5G等物联网协议，与瓦楞纸运输调控模块3进行通信，进而将上述参数传输给瓦楞纸运输调控模块3，并获得瓦楞纸运输调控模块3下达的调控指令。

所述瓦楞纸运输调控模块3连接所述无线物联网收发器2与所述车厢调节设备，用于基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成调控指令。

所述车厢调节设备组4连接所述无线物联网收发器2和所述瓦楞纸运输调控模块3，用于根据所述调控指令对目标瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数进行调节。

具体的，根据所述调控指令（该指令含有调整量参数）对车厢空间内安装的一组或者多组空调、排风除湿器、电热器等设备进行调节，进而实现对目标瓦楞纸堆垛车厢的空间环境参数的调节。

本实施例中，通过采集模块采集了瓦楞纸本身的吸水湿度参数与车厢空间环境参数，精确全面地反映了瓦楞纸本身的含水率情况，并且，通过瓦楞纸水分传感器与无线物联网收发器之间的无线电耦合，提高了传输速率，降低了传输干扰，并通过瓦楞纸运输调控模块反映了车厢空间环境参数对瓦楞纸吸水湿度参数的影响，实现了对瓦楞纸吸湿性的精准计算，并可以根据影响结果对车厢内的相应设备进行调控，保证了瓦楞纸的运输存储环境。

在一个实施例中，所述采集模块1，包括：瓦楞纸水分传感器5、视频摄像单元6和车厢环境传感器7；

所述瓦楞纸水分传感器5连接所述无线物联网收发器2，用于采集在车厢内的瓦楞纸吸水湿度参数。

具体的，参照图2所示，瓦楞纸水分传感器5的湿度感应电路包括：上电极A、下电极B、感湿介质（圆柱状）C和电路基板D，形成一个电容值随着吸水程度变化的感湿电容器；其中，参照图3所示，具有矩形条窗口的上电极通过挂钩E附着在瓦楞纸板上，瓦楞纸板吸收的水分透过所述矩形条窗口影响感湿介质，改变感湿电容器的电容值，进而对瓦楞纸在存储空间湿度环境下的吸水湿度情况进行检测。

进一步地，参照图4所示，湿度感应电路还包括耦合线圈、感湿电容器以及电阻，从而耦合线圈、感湿电容器和电阻形成一个谐振电路，谐振频率随着感湿电容器的电容值而改变，无线接收器通过无线信号耦合，通过耦合线圈感测湿度感应电路的谐振频率变化，从而根据谐振频率而读取检测的瓦楞纸吸水湿度值。

进一步地，瓦楞纸水分传感器5还包括RFID电子标签，电子标签内部存储该瓦楞纸水分传感器5的ID号，无线物联网收发器2通过RFID电子标签接收瓦楞纸水分传感器5的ID号。

进一步地，对于每一个堆垛的瓦楞纸，从中抽样一个或者几个瓦楞纸板，在这些抽样的瓦楞纸板上安装瓦楞纸水分传感器5，并且记录每个瓦楞纸水分传感器5的ID号，并且将瓦楞纸水分传感器5的ID号与运输车辆号、运输车辆中的每个瓦楞纸堆垛序号的关联起来。

所述视频摄像单元6连接所述无线物联网收发器2，用于拍摄车厢内的瓦楞纸视频画面，根据所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，生成瓦楞纸堆垛序号。

具体的，采用多台视频摄像单元6拍摄车厢空间；并且，根据视频摄像单元6拍摄的视频画面，从中提取瓦楞纸的堆垛，将从瓦楞纸视频画面提取出瓦楞纸堆垛赋予序号，进而生成瓦楞纸堆垛序号。

所述车厢环境传感器7连接所述视频摄像单元6与所述无线物联网收发器2，用于采集车厢空间环境参数。

具体的，车厢环境传感器7采集车厢空间内的湿度环境参数与温度环境参数，进而基于湿度环境参数与温度环境参数生成车厢空间环境参数。

在一个实施例中，所述瓦楞纸运输调控模块3，包括：瓦楞纸堆垛建模单元10、可视化管理单元11、模型智能调控单元12；

所述瓦楞纸堆垛建模单元10连接所述采集模块1、所述可视化管理单元11和所述模型智能调控单元12，用于基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型。

所述可视化管理单元11连接所述瓦楞纸堆垛建模单元10，用于根据所述瓦楞纸视频画面生成并显示瓦楞纸堆垛的三维图形，基于所述瓦楞纸堆垛模型可视化显示所述瓦楞纸堆垛序号、所述瓦楞纸吸水湿度参数和所述车厢空间环境参数。

具体的，通过可视化管理单元11的配置功能把每个瓦楞纸水分传感器ID号、运输车辆号、瓦楞纸堆垛序号配置给每个瓦楞纸堆垛的模型及其三维图形。

进一步地，根据多个视频摄像单元6拍摄的视频画面生成瓦楞纸存储空间的三维画面，展示每个瓦楞纸堆垛的三维图形，并且用可视化的方式展示瓦楞纸堆垛模型中的各个类型的参数，从而方便工作人员对瓦楞纸存储空间的观测、管理。

所述模型智能调控单元12连接所述瓦楞纸堆垛建模单元10与所述车厢调节设备组4，用于基于所述车厢空间环境参数和所述瓦楞纸吸水湿度参数，利用所述瓦楞纸堆垛模型计算目标瓦楞纸吸水湿度参数，并根据所述目标瓦楞纸吸水湿度参数生成车厢空间环境参数调整量，基于所述车厢空间环境参数调整量生成调控指令。

在一个实施例中，所述瓦楞纸堆垛建模单元10，包括：数量参数生成装置13、选取装置14、训练装置15；

所述数量参数生成装置13用于从所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，并基于所述瓦楞纸堆垛生成所述瓦楞纸堆垛的数量参数。

具体的，根据视频画面中每个瓦楞纸堆垛的高度，测算瓦楞纸板数量参数，具体步骤如下：根据在视频画面中每个瓦楞纸堆垛在高度方向的像素值，基于视频摄像单元6的成像参数获取瓦楞纸堆垛的真实高度，进而，根据单个瓦楞纸纸箱厚度，进而根据堆垛的高度计算瓦楞纸板的数量，具体计算公式为：

瓦楞纸堆垛高/瓦楞纸纸箱厚度=瓦楞纸数量

所述选取装置14连接所述数量参数生成装置13，用于在瓦楞纸堆垛数据库中选取与所述数量参数相适配的瓦楞纸堆垛，生成训练样本；其中，所述训练样本包括所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据。

例如，数量参数生成装置13确定的瓦楞纸的数量参数为61，瓦楞纸堆垛数据库中存储了10组训练样本，每组训练样本适配的瓦楞纸堆垛数量参数分别为40、50、50、70、80、90、100、110、120、130，则选取适配数量参数为50的瓦楞纸堆垛训练样本，其中，每一组训练样本包含50个车厢空间环境参数及配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据。

所述训练装置15连接所述选取装置14，用于将所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入神经网络，输出预设时间窗口内的预期瓦楞纸吸水湿度参数，将所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值进行比较，根据比较结果调整所述神经网络的权重，直至所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值相符，生成所述瓦楞纸堆垛模型。

具体的，所述训练装置采用Matlab程序对神经网络进行训练。

具体的，采用BP神经网络进行训练，生成瓦楞纸堆垛模型的具体步骤为：对训练样本中的瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据进行归一化预处理，并将归一化预处理后n个车厢空间环境参数及配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入至BP神经网络中的输入层作为n个输入信号；假设输入层有n个输入数据，隐含层有q个单元，输出层有m个输出数据，则输入层的输入向量为

，输入层将输入向量传输给隐含层，隐含层对输入向量进行计算处理，隐含层中的输入信号为：

其中，

表示隐含层的输入信号，

表示输入层神经元i与隐含层神经元j之间的连接权重，

表示隐含层的节点阈值。

隐含层的输出信号为：

输出层获取到隐含层的输出信号并进行处理，则输出层处理后的输入信号为：

其中，

表示输出层的输入信号，

表示隐含层神经元j与输出层神经元k之间的连接权重，

表示输出层的节点阈值。

输出层的输出信号为：

基于输出层的输出信号

与训练样本中的预定时间窗口之后的预期瓦楞纸吸水湿度参数

，计算输出层神经元的偏差

，计算公式如下：

基于输出层神经元的偏差

计算隐含层神经元的偏差

，计算公式如下：

基于输出层神经元的偏差

与隐含层神经元的偏差

对输出层与隐含层之间的连接权重与节点阈值进行更新，具体的计算公式如下：

其中，

表示取值范围在0至1的学习率，N表示当前训练轮数的编号。

基于更新后的连接权重与节点阈值重新计算车厢空间环境参数及配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据对应的预期瓦楞纸吸水湿度参数，直至经过BP神经网络输出的预期瓦楞纸吸水湿度参数为预设阈值，则停止训练，生成瓦楞纸堆垛模型。

在一个实施例中，所述模型智能调控单元12，包括：目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置16、调控指令生成装置17；

所述目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置16连接所述调控指令生成装置17，用于将所述车厢空间环境参数与所述瓦楞纸吸水湿度参数输入至所述瓦楞纸堆垛模型，输出目标瓦楞纸吸水湿度参数。

具体的，模型智能调控单元12将所述采集模块1实际采集的所述车厢空间环境参数以及瓦楞纸吸水湿度参数形成的数据配对，输入瓦楞纸堆垛建模单元10，瓦楞纸堆垛建模单元10将所述车厢空间环境参数以及瓦楞纸吸水湿度参数形成的数据配对输入到上述已经训练好的BP神经网络形成的瓦楞纸堆垛模型，该模型输出BP神经网络拟合的预期瓦楞纸吸水湿度参数，该预期瓦楞纸吸水湿度参数代表了在预定时间窗口之后瓦楞纸堆垛预期达到的吸水湿度。

所述调控指令生成装置17用于将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，确定所述车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境调整量生成调控指令。

具体的，将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，如果偏离瓦楞纸堆垛的预设吸水湿度区间，则根据比较的偏离量确定所述车厢空间环境参数调整量。

参照图5所示，一种瓦楞纸运输湿度监测调控方法，包括：

S501、采集模块采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数。

S502、无线物联网收发器接收并将所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数传输给瓦楞纸运输调控模块，并将所述瓦楞纸运输调控模块发送的调控指令发送给车厢调节设备组。

具体的，在每节车厢内安装无线物联网收发器，一方面利用车厢内部的无线近距离通信，获得所述瓦楞纸吸水湿度值、车厢空间环境参数、瓦楞纸视频画面及瓦楞纸堆垛序号，另一方面利用NB-IOT、4G、5G等物联网协议，与瓦楞纸运输调控模块进行通信，进而将上述参数传输给瓦楞纸运输调控模块，并获得瓦楞纸运输调控模块下达的调控指令。

S503、所述瓦楞纸运输调控模块基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成所述调控指令。

S504、车厢调节设备组根据所述调控指令对目标瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数进行调节。

具体的，根据所述调控指令（该指令含有调整量参数）对车厢空间内安装的一组或者多组空调、排风除湿器、电热器等设备进行调节，进而实现对目标瓦楞纸堆垛车厢的空间环境参数的调节。

在一个实施例中，如图6所示，步骤S501，即所述采集模块采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数，包括：

S5011、瓦楞纸水分传感器采集在车厢内的瓦楞纸吸水湿度参数。

具体的，瓦楞纸水分传感器的湿度感应电路包括：上电极A、下电极B、感湿介质（圆柱状）C和电路基板D，形成一个电容值随着吸水程度变化的感湿电容器；其中，具有矩形条窗口的上电极通过挂钩E附着在瓦楞纸板上，瓦楞纸板吸收的水分透过所述矩形条窗口影响感湿介质，改变感湿电容器的电容值，进而对瓦楞纸在存储空间湿度环境下的吸水湿度情况进行检测。

进一步地，湿度感应电路还包括耦合线圈、感湿电容器以及电阻，从而耦合线圈、感湿电容器和电阻形成一个谐振电路，谐振频率随着感湿电容器的电容值而改变，无线接收器通过无线信号耦合，通过耦合线圈感测湿度感应电路的谐振频率变化，从而根据谐振频率而读取检测的瓦楞纸吸水湿度值。

进一步地，瓦楞纸水分传感器还包括RFID电子标签，电子标签内部存储该瓦楞纸水分传感器的ID号，无线物联网收发器通过RFID电子标签接收瓦楞纸水分传感器的ID号。

进一步地，对于每一个堆垛的瓦楞纸，从中抽样一个或者几个瓦楞纸板，在这些抽样的瓦楞纸板上安装瓦楞纸水分传感器，并且记录每个瓦楞纸水分传感器的ID号，并且将瓦楞纸水分传感器的ID号与运输车辆号、运输车辆中的每个瓦楞纸堆垛序号的关联起来。

S5012、视频摄像单元拍摄车厢内的瓦楞纸视频画面，根据所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，生成瓦楞纸堆垛序号。

具体的，采用多台视频摄像单元拍摄车厢空间；并且，根据视频摄像单元拍摄的视频画面，从中提取瓦楞纸的堆垛，将从瓦楞纸视频画面提取出瓦楞纸堆垛赋予序号，进而生成瓦楞纸堆垛序号。

S5013、车厢环境传感器采集车厢空间环境参数。

具体的，车厢环境传感器采集车厢空间内的湿度环境参数与温度环境参数，进而基于湿度环境参数与温度环境参数生成车厢空间环境参数。

在一个实施例中，如图7所示，步骤S503，所述瓦楞纸运输调控模块基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成调控指令，包括：

S5031、瓦楞纸堆垛建模单元基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型。

具体的，根据视频画面中每个瓦楞纸堆垛的高度，测算瓦楞纸板数量参数，具体步骤如下：根据在视频画面中每个瓦楞纸堆垛在高度方向的像素值，基于视频摄像单元的成像参数获取瓦楞纸堆垛的真实高度，进而，根据单个瓦楞纸纸箱厚度，进而根据堆垛的高度计算瓦楞纸板的数量，具体计算公式为：

瓦楞纸堆垛高/瓦楞纸纸箱厚度=瓦楞纸数量

S5032、可视化管理单元根据所述瓦楞纸视频画面生成并显示瓦楞纸堆垛的三维图形，基于所述瓦楞纸堆垛模型可视化显示所述瓦楞纸堆垛序号、所述瓦楞纸吸水湿度参数和所述车厢空间环境参数。

具体的，通过可视化管理单元的配置功能把每个瓦楞纸水分传感器的ID号、运输车辆号、瓦楞纸堆垛序号配置给每个瓦楞纸堆垛的模型及其三维图形。

进一步地，根据多个视频摄像单元拍摄的视频画面生成瓦楞纸存储空间的三维画面，展示每个瓦楞纸堆垛的三维图形，并且用可视化的方式展示瓦楞纸堆垛模型中的各个类型的参数，从而方便工作人员对瓦楞纸存储空间的观测、管理。

S5033、模型智能调控单元基于所述车厢空间环境参数和所述瓦楞纸吸水湿度参数，利用所述瓦楞纸堆垛模型计算目标瓦楞纸吸水湿度参数，并根据所述目标瓦楞纸吸水湿度参数生成车厢空间环境参数调整量，基于所述车厢空间环境参数调整量生成调控指令。

在一个实施例中，参照图8所示，步骤S5031，即所述瓦楞纸堆垛建模单元基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型，包括：

S50311、数量参数生成装置从所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，并基于所述瓦楞纸堆垛生成所述瓦楞纸堆垛的数量参数。

具体的，根据视频画面中每个瓦楞纸堆垛的高度，测算瓦楞纸板数量参数，具体步骤如下：根据在视频画面中每个瓦楞纸堆垛在高度方向的像素值，基于视频摄像单元6的成像参数获取瓦楞纸堆垛的真实高度，进而，根据单个瓦楞纸纸箱厚度，进而根据堆垛的高度计算瓦楞纸板的数量，具体计算公式为：

瓦楞纸堆垛高/瓦楞纸纸箱厚度=瓦楞纸数量

S50312、选取装置在瓦楞纸堆垛数据库中选取与所述数量参数相适配的瓦楞纸堆垛，生成训练样本；其中，所述训练样本包括所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据。

例如，数量参数生成装置确定的瓦楞纸的数量参数为61，瓦楞纸堆垛数据库中存储了10组训练样本，每组训练样本适配的瓦楞纸堆垛数量参数分别为40、50、50、70、80、90、100、110、120、130，则选取适配数量参数为50的瓦楞纸堆垛训练样本，其中，每一组训练样本包含50个车厢空间环境参数及配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据。

S50313、训练装置将所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入神经网络，输出预设时间窗口内的预期瓦楞纸吸水湿度参数，将所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值进行比较，根据比较结果调整所述神经网络的权重，直至所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值相符，生成所述瓦楞纸堆垛模型。

具体的，采用BP神经网络进行训练，生成瓦楞纸堆垛模型的具体步骤为：对训练样本中的瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据进行归一化预处理，并将归一化预处理后n个车厢空间环境参数及配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入至BP神经网络中的输入层作为n个输入信号；假设输入层有n个输入数据，隐含层有q个单元，输出层有m个输出数据，则输入层的输入向量为

，输入层将输入向量传输给隐含层，隐含层对输入向量进行计算处理，隐含层中的输入信号为：

其中，

表示隐含层的输入信号，

表示输入层神经元i与隐含层神经元j之间的连接权重，

表示隐含层的节点阈值。

隐含层的输出信号为：

输出层获取到隐含层的输出信号并进行处理，则输出层处理后的输入信号为：

其中，

表示输出层的输入信号，

表示隐含层神经元j与输出层神经元k之间的连接权重，

表示输出层的节点阈值。

输出层的输出信号为：

基于输出层的输出信号

与训练样本中的预定时间窗口之后的预期瓦楞纸吸水湿度参数

，计算输出层神经元的偏差

，计算公式如下：

基于输出层神经元的偏差

计算隐含层神经元的偏差

，计算公式如下：

基于输出层神经元的偏差

与隐含层神经元的偏差

对输出层与隐含层之间的连接权重与节点阈值进行更新，具体的计算公式如下：

其中，

表示取值范围在0至1的学习率，N表示当前训练轮数的编号。

基于更新后的连接权重与节点阈值重新计算车厢空间环境参数及配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据对应的预期瓦楞纸吸水湿度参数，直至经过BP神经网络输出的预期瓦楞纸吸水湿度参数为预设阈值，则停止训练，生成瓦楞纸堆垛模型。

在一个实施例中，参照图9所示，步骤S5033，即所述模型智能调控单元基于每个所述瓦楞纸堆垛模型的相关参数，计算所述车厢空间环境参数对所述瓦楞纸吸水湿度参数的影响，生成车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境参数调整量生成所述调控指令，包括：

S50331、目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置将所述车厢空间环境参数与所述瓦楞纸吸水湿度参数输入至所述瓦楞纸堆垛模型，输出目标瓦楞纸吸水湿度参数。

具体的，模型智能调控模块将所述采集模块实际采集的所述车厢空间环境参数以及瓦楞纸吸水湿度参数形成的数据配对，输入瓦楞纸堆垛建模单元，瓦楞纸堆垛建模单元将所述车厢空间环境参数以及瓦楞纸吸水湿度参数形成的数据配对输入到上述已经训练好的BP神经网络形成的瓦楞纸堆垛模型，该模型输出BP神经网络拟合的预期瓦楞纸吸水湿度参数，该预期瓦楞纸吸水湿度参数代表了在预定时间窗口之后瓦楞纸堆垛预期达到的吸水湿度。

S50332、调控指令生成装置将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，确定所述车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境调整量生成调控指令。

具体的，将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，如果偏离瓦楞纸堆垛的预设吸水湿度区间，则根据比较的偏离量确定所述车厢空间环境参数调整量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统，其特征在于，包括：采集模块、无线物联网收发器、瓦楞纸运输调控模块和车厢调节设备组；

所述采集模块连接所述无线物联网收发器，用于采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数；

所述无线物联网收发器用于接收并将所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数传输给所述瓦楞纸运输调控模块，并将所述瓦楞纸运输调控模块发送的调控指令发送给所述车厢调节设备组；

所述瓦楞纸运输调控模块连接所述无线物联网收发器与所述车厢调节设备组，用于基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成所述调控指令；

所述车厢调节设备组连接所述无线物联网收发器和所述瓦楞纸运输调控模块，用于根据所述调控指令对目标瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数进行调节；

所述瓦楞纸运输调控模块，包括：瓦楞纸堆垛建模单元、可视化管理单元、模型智能调控单元；

所述瓦楞纸堆垛建模单元连接所述采集模块、所述可视化管理单元和所述模型智能调控单元，用于基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型；

所述可视化管理单元连用于根据所述瓦楞纸视频画面生成并显示瓦楞纸堆垛的三维图形，基于所述瓦楞纸堆垛模型可视化显示所述瓦楞纸堆垛序号、所述瓦楞纸吸水湿度参数和所述车厢空间环境参数；

所述模型智能调控单元用于基于所述车厢空间环境参数和所述瓦楞纸吸水湿度参数，利用所述瓦楞纸堆垛模型计算目标瓦楞纸吸水湿度参数，并根据所述目标瓦楞纸吸水湿度参数生成车厢空间环境参数调整量，基于所述车厢空间环境参数调整量生成调控指令；

所述模型智能调控单元，包括：目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置、调控指令生成装置；

所述目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置连接所述调控指令生成装置，用于将所述车厢空间环境参数与所述瓦楞纸吸水湿度参数输入至所述瓦楞纸堆垛模型，输出目标瓦楞纸吸水湿度参数；

所述调控指令生成装置用于将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，确定所述车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境调整量生成调控指令。

2.如权利要求1所述的一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统，其特征在于，所述采集模块，包括：瓦楞纸水分传感器、视频摄像单元和车厢环境传感器；

所述瓦楞纸水分传感器连接所述无线物联网收发器，用于采集在车厢内的瓦楞纸吸水湿度参数；

所述视频摄像单元连接所述无线物联网收发器，用于拍摄车厢内的瓦楞纸视频画面，根据所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，生成瓦楞纸堆垛序号；

所述车厢环境传感器连接所述视频摄像单元与所述无线物联网收发器，用于采集车厢空间环境参数。

3.如权利要求1所述一种瓦楞纸运输湿度监测调控的无线物联网系统，其特征在于，所述瓦楞纸堆垛建模单元，包括：数量参数生成装置、选取装置、训练装置；

所述数量参数生成装置用于从所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，并基于所述瓦楞纸堆垛生成所述瓦楞纸堆垛的数量参数；

所述选取装置连接所述数量参数生成装置，用于在瓦楞纸堆垛数据库中选取与所述数量参数相适配的瓦楞纸堆垛，生成训练样本；其中，所述训练样本包括所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据；

所述训练装置连接所述选取装置，用于将所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入神经网络，输出预设时间窗口内的预期瓦楞纸吸水湿度参数，将所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值进行比较，根据比较结果调整所述神经网络的权重，直至所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值相符，生成所述瓦楞纸堆垛模型。

4.一种瓦楞纸运输湿度监测调控方法，其特征在于，包括：

采集模块采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数；

无线物联网收发器接收并将所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数传输给瓦楞纸运输调控模块，并将所述瓦楞纸运输调控模块发送的调控指令发送给车厢调节设备组；

所述瓦楞纸运输调控模块基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成所述调控指令；

所述车厢调节设备组根据所述调控指令对目标瓦楞纸堆垛的车厢空间环境参数进行调节；

所述瓦楞纸运输调控模块基于所述瓦楞纸吸水湿度参数、所述瓦楞纸视频画面、所述瓦楞纸堆垛序号和所述车厢空间环境参数生成调控指令，包括：

瓦楞纸堆垛建模单元基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型；

可视化管理单元根据所述瓦楞纸视频画面生成并显示瓦楞纸堆垛的三维图形，基于所述瓦楞纸堆垛模型可视化显示所述瓦楞纸堆垛序号、所述瓦楞纸吸水湿度参数和所述车厢空间环境参数；

模型智能调控单元基于所述车厢空间环境参数和所述瓦楞纸吸水湿度参数，利用所述瓦楞纸堆垛模型计算目标瓦楞纸吸水湿度参数，并根据所述目标瓦楞纸吸水湿度参数生成车厢空间环境参数调整量，基于所述车厢空间环境参数调整量生成调控指令；

所述模型智能调控单元基于每个所述瓦楞纸堆垛模型的相关参数，计算所述车厢空间环境参数对所述瓦楞纸吸水湿度参数的影响，生成车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境参数调整量生成所述调控指令，包括：

目标瓦楞纸吸水湿度参数输出装置将所述车厢空间环境参数与所述瓦楞纸吸水湿度参数输入至所述瓦楞纸堆垛模型，输出目标瓦楞纸吸水湿度参数；

调控指令生成装置将所述目标瓦楞纸吸水湿度参数与预设吸水湿度区间进行比较，确定所述车厢空间环境参数调整量，并基于所述车厢空间环境调整量生成调控指令。

5.如权利要求4所述的一种瓦楞纸运输湿度监测调控方法，其特征在于，所述采集模块采集瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸视频画面、瓦楞纸堆垛序号和车厢空间环境参数，包括：

瓦楞纸水分传感器采集在车厢内的瓦楞纸吸水湿度参数；

视频摄像单元拍摄车厢内的瓦楞纸视频画面，根据所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，生成瓦楞纸堆垛序号；

车厢环境传感器采集车厢空间环境参数。

6.如权利要求4所述的一种瓦楞纸运输湿度监测调控方法，其特征在于，所述瓦楞纸堆垛建模单元基于瓦楞纸视频画面生成瓦楞纸堆垛的数量参数，并根据所述瓦楞纸吸水湿度参数、瓦楞纸堆垛的数量参数和所述车厢空间环境参数建立瓦楞纸堆垛模型，包括：

数量参数生成装置从所述瓦楞纸视频画面提取瓦楞纸堆垛，并基于所述瓦楞纸堆垛生成所述瓦楞纸堆垛的数量参数；

选取装置在瓦楞纸堆垛数据库中选取与所述数量参数相适配的瓦楞纸堆垛，生成训练样本；其中，所述训练样本包括所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据；

训练装置将所述车厢空间环境参数的样本数据和配对瓦楞纸吸水湿度参数的样本数据输入神经网络，输出预设时间窗口内的预期瓦楞纸吸水湿度参数，将所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值进行比较，根据比较结果调整所述神经网络的权重，直至所述预期瓦楞纸吸水湿度参数与预设阈值相符，生成所述瓦楞纸堆垛模型。

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