CN103499322A - 一种煤场储煤量的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了场存储量的测量方法，包括：利用基于规则网格的建模方式或者基于不规则网格的建模方式，生成煤场的DEM模型；利用上述煤场的DEM模型，根据被测量煤场的实际情况对煤堆进行空间网格划分，然后测量出每个网格点上煤堆的高度；通过该网格的长度、宽度和该网格点上的煤堆高度,利用数值积分计算出煤堆的体积；根据每个煤堆的体积以及煤堆数量计算煤场的储煤量；本发明在DEM模型的基础上，实现了对煤堆体积及煤场储煤量的测量，进而为煤场数字化管理打好基础。
Description
技术领域
本发明涉及数字化煤场技术领域，尤其涉及一种煤场储煤量的测量方法。
背景技术
为了保持正常发电，火电厂就要贮备一定的煤量。其贮备煤量要依据锅炉机组及消费水平、运输路程远近、贮煤场大小、季节气候等因素来确定。煤炭在储存过程中，会导致煤的质量发生变化，使煤中的有机质氧化、自燃、挥发性降低和粘结性变差，产生化学损耗使其使用价值降低。煤在储煤场中储存及搬运过程中，会产生机械损耗，包括因风雨侵蚀和冲刷，被风和雨带走的煤尘和煤粉及煤在搬运过程中产生的途损。火力发电厂中燃料成本占发电成本的70％左右，控制燃料成本是电厂降低成本的关键。
未来的燃料管理必将是信息化、网络化管理。信息化、网络化的存在可以减少电厂参数的反馈时间，可以对各种质量的燃料统计、分析、掺配组合根据生产现场运行方式反馈的问题信息作出及时的解决，找出最有利于锅炉燃烧、热量吸收、水和硫的产物危害最低的燃煤。通过煤场管理的数字化、规范化，实现对电厂燃料进、耗、存的全程过程监控，形成统一化的公司级煤场优化管理模式。
因此，建设数字化煤场，对煤炭储存进行科学管理是燃料管理的一项重要内容，是储煤管理的发展方向。而建设数字化煤场过程中，难点又在于煤场存储量的测量。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种煤场储煤量的测量方法，用以解决现有中煤场存储容量难以测量的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种煤场存储量的测量方法，包括：
步骤A：利用基于规则网格的建模方式或者基于不规则网格的建模方式，生成煤场的DEM模型；
步骤B：利用上述煤场的DEM模型，根据被测量煤场的实际情况对煤堆进行空间网格划分，然后测量出每个网格点上煤堆的高度；通过该网格的长度、宽度和该网格点上的煤堆高度,利用数值积分计算出煤堆的体积；
步骤C：根据每个煤堆的体积以及煤堆数量计算煤场的储煤量。
其中，所述基于规则格网的建模方式是将区域空间切割分成一系列的规则格网，每个格网单元对应一个特征值，且每个格网与相邻格网之间的拓扑关系通过行列号反映。
所述基于不规则网格的建模方式是直接用原始采样点相连接成不重叠的三角形构建而成。
进一步地，所述步骤B中，利用数值积分计算煤堆体积时，是依据微三棱柱体积累加的原理来进行近似计算，即以三角形基底面积乘以对应空间点曲面的平均高度，然后进行累计求和，从而求得煤堆的体积。
进一步地，所述步骤C具体包括:
如果煤以煤种进行堆放,则根据测量出的每种煤的体积，分别乘以各自的密度，进而计算出总储煤量；如果煤被混合堆放,则测量体积后，取一个密度平均值进行计算，进而计算出总储煤量。并且，取平均密度时,要进行多处测定，求其平均值。
本发明有益效果如下：
本发明在DEM模型的基础上，实现了对煤堆体积及煤场储煤量的测量，进而为煤场数字化管理打好基础。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的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。
附图说明
图1为本发明实施例所述方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明在DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）的基础上,对煤堆进行测量计算，最终实现了对煤堆体积及煤场储煤量的测量。
为了便于理解本发明实施例所述方法，首先对DEM模型进行简单介绍。
建立DEM的方法有多种。从数据源及采集方式讲有：
(1)直接从地面测量,例如用GPS、全站仪、野外测量等；
(2)根据航空或航天影像，通过摄影测量途径获取,如立体坐标仪观测及空三加密法、解析测图、数字摄影测量等等；
(3)从现有地形图上采集，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集然后通过内插生成DEM等方法。
数字高程模型DEM是按一定的结构以数字形式组织在一起,且从离散数据结构出发,构建相互连接的网格结构,描述高程特征空间分布的有序数值阵列,它的空间分布由X，Y水平坐标来描述,垂直方向上用高程Z来描述。数学定义的表面或点、线、影像都可用来表示DEM。多种表达方式可用来建立DEM表面,如基于点的建模方式、基于规则格网的建模方式、基于不规则三角网的建模方式以及将其中任意两者结合的建模方式。其中基于规则格网的建模方式和基于不规则三角网的建模方式最常用。
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
如图1所示，图1为本发明实施例所述方法的流程示意图，具体可以包括如下步骤：
步骤101：利用规则网格模型或不规则网格模型生成煤场的DEM模型；
其中，基于规则格网的建模方式是将区域空间切割分成一系列的规则格网，每个格网单元对应一个特征值，且每个格网与相邻格网之间的拓扑关系可以从行列号中反映出来。规则格网通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则格网。规则格网是通过离散的采样点数据进行内插得到的。内插的方法多种多样,比如多项式内插法、按距离加权法、多面函数法、样条函数内插法等。无数事实证明,实际表面并不具有平稳性的特点,内插方法的差异并不会影响DEM精度,而原始采样点的密度及分布情况才是决定DEM精度的关键因素。可以采用如下的线性内插法:
Z=a0+a1X+a2Y表示线性内插；
Z=a0+a1X+a2Y+a3XY表示双线性多项式内插；
其中，X、Y为平面坐标，Z为高程。a0、a1、a2、a3为待定系数。
在线性内插方程中代入距离插值点最近的三个点的坐标值和高程值,在双线性多项式内插方程中代入距离插值点最近的四个点的坐标值和高程值,全部的系数便可全部求出，然后把插值点的坐标代入到方程中,即可求出插值点的高程值。
规则格网的优点在于：结构简单、易于计算机处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统；另外，通过规则格网矩阵可以很容易的计算等高线、坡度、坡向、山坡阴影和自动提取流域地形。
基于不规则三角网的建模方式是直接用原始采样点相连接成不重叠的三角形构建而成，在连接时，尽可能确保每个三角形都是锐角三角形或等边三角形。其数学特征可以表述为三维空间的分段线性采样点，可以顾及到研究区地表各种地形特征和特征线，又可以随着地形的变化而改变采样点的密度和分布，具有可变分辨率的特征，因而能避免平坦地区的数据冗余问题。
步骤102：根据上述煤场的DEM模型，计算煤堆体积；
具体来说就是，建立好煤堆的DEM模型后,就可以计算整个煤堆的体积了。求煤堆的体积就是要求一个以煤堆地面为底的二重积分。确定煤堆体积的测量方案:根据煤场的实际情况对煤堆进行空间网格划分,然后测量出每个网格点上煤堆的高度，通过该网格的长度、宽度和该网格点上的煤堆高度,利用数值积分计算出煤堆的体积，具体可以依据微三棱柱体积累加的原理来进行近似计算。其基本思想是以基底面积(三角形)乘以对应空间点曲面的平均高度，然后进行累计求和,则可求得DEM的体积。
步骤103：根据每个煤堆的体积以及煤堆数量计算煤场的储煤量；
具体来说就是，在火电厂的煤场中存放了大量的煤,不同种类的煤,密度不同。煤以煤种进行堆放,则按煤堆进行分段测量求出体积,然后分别乘以各自的密度,计算出总储煤量。如果煤被混合堆放,则测量体积后,取一个密度平均值进行计算。煤的密度一般由专用测比重仪进行测定。如果要求煤的平均密度,则进行多处测定,求其平均值,其变化一般不会很大,经常取一个固定常数。求出煤的体积和密度后,可以计算煤场的储煤量。
综上所述，本发明提供了一种煤场储煤量的测量方法，在DEM模型的基础上，对煤堆进行测量计算，主要介绍了煤堆的体积测量原理，最终实现了对煤堆体积及煤场储煤量的测量，进而为煤场数字化管理打好基础。
Claims (6)
1.一种煤场存储量的测量方法，其特征在于，包括：
步骤A：利用基于规则网格的建模方式或者基于不规则网格的建模方式，生成煤场的DEM模型；
步骤B：利用上述煤场的DEM模型，根据被测量煤场的实际情况对煤堆进行空间网格划分，然后测量出每个网格点上煤堆的高度；通过该网格的长度、宽度和该网格点上的煤堆高度,利用数值积分计算出煤堆的体积；
步骤C：根据每个煤堆的体积以及煤堆数量计算煤场的储煤量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于规则格网的建模方式是将区域空间切割分成一系列的规则格网，每个格网单元对应一个特征值，且每个格网与相邻格网之间的拓扑关系通过行列号反映。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于不规则网格的建模方式是直接用原始采样点相连接成不重叠的三角形构建而成。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，利用数值积分计算煤堆体积时，是依据微三棱柱体积累加的原理来进行近似计算，即以三角形基底面积乘以对应空间点曲面的平均高度，然后进行累计求和，从而求得煤堆的体积。
5.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括:
如果煤以煤种进行堆放,则根据测量出的每种煤的体积，分别乘以各自的密度，进而计算出总储煤量；如果煤被混合堆放,则测量体积后，取一个密度平均值进行计算，进而计算出总储煤量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，取平均密度时,要进行多处测定，求其平均值。
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