[发明专利]一种自动测量煤堆体积的方法及其专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动测量煤堆体积的方法及其专用装置。

技术背景

火电厂发电成本的核算与耗煤量密切相关。解决耗煤量的问题归根结底是计算煤堆体积的问题。多少年来，测绘同仁一直在努力探索一个合理、快捷、高效的煤堆体积计算方案，通常有以下几种，然而，效果皆不尽如人意：1、通过人工丈量的方式来测定煤堆体积：中型火电厂一个煤堆的体积一般为数十万立方米(长、宽约100m，高约10m)。由汽车运至现场，煤堆呈奇形怪状，为较为准确地测定煤堆体积，首先人工整形，然后丈量，最后所得体积也不准确，是实实在在的“经验估算”。经验证，误差在10％～30％之间，而且方法笨拙，费时费工，与现代化火电厂生产运作极不相称。2、通过全站仪测定煤堆体积：利用全站仪有棱镜模式测定煤堆体积，精度虽高，但必须有反射棱镜配合作业，观测员必须将棱镜立于每个测点上。而表述一个完整的煤堆外貌，至少需上千个有效测点，这样，观测员不得不爬上爬下，耗费大量的观测时间。3、采用激光三角法对煤场进行测量，激光三角法测距传感器安装在龙门吊的小车上，借助龙门吊上小车的行走对煤场平面进行扫描，完成数据采集，并通过计算机实现储量计算和图形绘制，此方法能实现煤场的自动测量，但是此方法要使用龙门吊等大型设备，设备成本高，一部分中小电厂没有该类设备，此外该方法采用单点采样，然后根据一组采样数据计算体积，其测量时间较长。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是，提出一种自动测量煤堆体积的方法及其专用装置，该方法和专用装置能准确地测量煤堆体积，而且易于实施。

本发明的技术解决方案如下：

一种自动测量煤堆体积的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在煤堆上设置多个标识物；

2)由巡航小车绕煤堆巡航一周，巡航小车移动时，对每一个标识物进行扫描：巡航小车上的激光测距仪测量获取巡航小车到标识物的距离S和俯仰转角φ，巡航小车上安装的GPS传感器给出当前的水平转角β，激光测距仪到地面的高度为H，

则某一标识物的空间坐标为：

高度坐标z_w＝H-Scosφ；

水平横坐标：

水平纵坐标：

对获取到的所有的标识物的空间坐标进行处理，形成煤堆三维图；

3)根据煤堆三维图计算煤堆的体积。

标识物在煤堆中的多个方向上自上而下均匀设置，标识物为30-50个，标识物为插杆，插杆的上端为表面涂有白色可反光材料的圆板，圆板的直径为10cm-20cm。

一种实现自动测量煤堆体积的方法的专用装置，其特征在于，该专用装置为巡航小车，巡航小车的下端设有转向轮和驱动轮，巡航小车上设置有嵌入式车载工控机、激光测距仪、摄像机、GPS传感器和通信模块，嵌入式车载工控机通过驱动电路与转向轮和驱动轮相接，激光测距仪、摄像机、GPS传感器和通信模块均与嵌入式车载工控机连接；嵌入式车载工控机中集成有计算标识物空间坐标的标识物空间坐标计算单元、用于将所有标识物空间坐标拟合成煤堆三维图的煤堆三维图生成单元以及用于根据煤堆三维图计算煤堆体积的煤堆体积计算单元。

巡航小车上还设置有用于感应周围障碍的接触传感器、超声传感器和红外传感器，所述的接触传感器、超声传感器和红外传感器均与嵌入式车载工控机连接。

巡航小车底部设有转向轮和驱动轮，中部设有嵌入式车载工控机；嵌入式车载工控机控制所述转向轮和驱动轮的动作；在小车的外围还设有接触传感器、超声传感器、红外传感器，它们和嵌入式车载工控机连接，以实现小车自主运动和躲避障碍物。该巡航小车还包括提供动力和电源的电池、以及自身定位的GPS传感器、与用户交流的车载笔记本和喇叭，能为用户提供良好的人机界面。

巡航小车上设有体积测量机构由激光测距仪、视觉传感器、和可调整高度的传感器底座组成；体积测量机构安装于巡航小车上，在小车沿媒堆环形移动过程中，体积测量机构连续扫描媒堆的截面轮廓和图像信息，将测量结果送至数据采集处理系统中，可快速计算出扫描过的煤堆体积。

信号输入/输出单元包括输入信号板、嵌入式车载工控机、上位机通信接口；输入信号板通过数据总线与嵌入式车载工控机连接，嵌入式车载工控机通过上位机通信接口与上位机连接，将上位机整定的参数进行存储及处理，通过小车自带的GPS传感器实时测量巡航小车的行进方向和具体坐标，并记录在嵌入式处理器存储器中，可供数据采集处理系统读取以用于后续体积计算；信号输入/输出单元能通过小车自带的车载笔记本构成人机操作界面。