CN114485400A - 便携式激光盘煤系统 - Google Patents

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蔡国忠
黄旭鹏
陈飞文
陈凡夫
唐超平
许育群
黄俊炳
蔡纯
李民
陈明光
林锡奎
蔡寅生
李群毅
赵霞
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Beijing Huaneng Xinrui Control Technology Co Ltd
Huaneng Shantou Haimen Power Generation Co Ltd
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Beijing Huaneng Xinrui Control Technology Co Ltd
Huaneng Shantou Haimen Power Generation Co Ltd
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Abstract

本公开揭示了一种便携式激光盘煤系统，包括围绕煤堆设置的多个便携式激光测距仪以及与多个所述便携式激光测距仪通讯连接的工作主机，所述工作主机至少包括数据采样处理单元、三维重建单元及体积估算单元，所述便携式激光测距仪配置为从多个测量点获得的煤堆的斜距、方位角和垂直角，所述数据采样处理单元配置为针对所述便携式激光测距仪测得的数据进行处理以获得处理后数据，所述三维重建单元配置为根据处理后数据生成煤堆的三维模型，所述体积估算单元配置为针对三维模型进行煤堆的体积估算。本发明提供的便携式激光盘煤系统，相较于人工盘煤可以大幅度提高工作效率，同时本发明不需要复杂的设备部署，成本较低。

Description

便携式激光盘煤系统
技术领域
本发明涉及一种测量系统，特别是涉及一种便携式激光盘煤系统。
背景技术
火电行业，燃料消耗一直在火电厂经营成本中占有较高的比重，煤场的燃料监测提出了很高的要求，合理运用信息化、数字化技术对火电厂燃料进行科学化管控已经成为一种必然选择。盘煤作为燃料管理系统中重要环节，用于煤场动态监测与分析、煤场库存盘点，对企业燃料管控有较大帮助。目前的盘煤工作主要依靠人工盘煤、无人机盘煤、斗轮机固定式盘煤或棚顶固定式盘煤。然而，现有的盘煤方式均存在着测量精度低或者设备安装调试成本高等方面的问题，亟需改进。
发明内容
鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的一个方面的目的在于提供一种相对成本较低但测量精度远高于人工盘煤的便携式激光盘煤系统。
为了实现上述目的，本发明一方面提供的一种便携式激光盘煤系统，包括围绕煤堆设置的多个便携式激光测距仪以及与多个所述便携式激光测距仪通讯连接的工作主机，所述工作主机至少包括数据采样处理单元、三维重建单元及体积估算单元，所述便携式激光测距仪配置为从多个测量点获得的煤堆的斜距、方位角和垂直角，所述数据采样处理单元配置为针对所述便携式激光测距仪测得的数据进行处理以获得处理后数据，所述三维重建单元配置为根据处理后数据生成煤堆的三维模型，所述体积估算单元配置为针对三维模型进行煤堆的体积估算。
作为优选，所述便携式激光测距仪包括垂直支座，所述垂直支座的顶端设置有水平支杆，所述水平支杆的自由端设置有用于发射测量激光光线的激光探头。
作为优选，所述数据采样处理单元包括斜距数据处理单元、方位角数据处理单元和垂直角数据处理单元，所述斜距数据处理单元配置为获得检测点到煤堆顶的直线距离L；所述方位角数据处理单元配置为获得平视线与正向方位的第一夹角A；所述垂直角数据处理单元配置为获得检测点至煤堆顶的方向线与水平面间的第二夹角B。
作为优选，所述数据采样处理单元在对数据进行处理以获得处理后数据时，包括将所述直线距离L、第一夹角A和第二夹角B转换为每个检测点的三维坐标。
作为优选，在转换每个检测点的三维坐标时，可采用如下方式：
Fn（xn,yn,zn）=((x0+LncosA*sinB)，(y0+LncosA*cosB)，(z0+LnsinA))，
其中，Fn（xn,yn,zn）为第n个检测点的三维坐标，Ln为第n个检测点到煤堆顶的直线距离，x0，y0，z0为指定原始坐标点（0,0,0）。
作为优选，所述三维重建单元在生成煤堆的三维模型时，利用多个检测点的三维坐标，生成网格轮廓，而后基于OpenGL的投影算法，获得煤堆的三维模型。
作为优选，所述体积估算单元在进行体积估算时，将煤堆的三维模型分割为多个单元，而后对多个单元进行积分获得煤堆的体积估算值。
本发明提供的便携式激光盘煤系统，可通过体积小巧的便携式激光测距仪部署在煤堆周围，通过多点的数据采集并传送给线路连接的便携式计算机进行数据处理和体积估算，相较于人工盘煤可以大幅度提高工作效率，同时本发明不需要复杂的设备部署，成本较低。
附图说明
图1为本发明的便携式激光盘煤系统的结构框图。
图2为本发明的便携式激光盘煤系统的工作主机的结构框图。
图3为本发明的便携式激光盘煤系统的便携式激光测距仪的结构示意图。
附图标记：
1-便携式激光测距仪；2-工作主机；11-垂直支座；12-水平支杆；13-激光探头；21-数据采样处理单元；22-三维重建单元；23-体积估算单元；100-煤堆；211-斜距数据处理单元；212-方位角数据处理单元；213-垂直角数据处理单元。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
此处参考附图描述本发明的各种方案以及特征。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时，鉴于以下详细说明，本发明的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
如图1至图3所示，本发明一个实施例提供的一种便携式激光盘煤系统，包括围绕煤堆100设置的多个便携式激光测距仪1以及与多个所述便携式激光测距仪1通讯连接的工作主机2，所述工作主机2至少包括数据采样处理单元21、三维重建单元22及体积估算单元23，所述便携式激光测距仪1配置为从多个测量点获得的煤堆的斜距、方位角和垂直角，所述数据采样处理单元21配置为针对所述便携式激光测距仪1测得的数据进行处理以获得处理后数据，所述三维重建单元22配置为根据处理后数据生成煤堆的三维模型，所述体积估算单元配置为针对三维模型进行煤堆100的体积估算。
具体地，在本发明中，所述便携式激光测距仪可采用适于便携的支架配合市售的激光测距仪同样结构的激光探头实现，而部署位置，可在围绕煤堆的圆周上等距离分布。在便携支架的一种实现方式中，如图3所示，可示例性包括垂直支座11，所述垂直支座11的顶端设置有水平支杆12，所述水平支杆12的自由端设置有用于发射测量激光光线的激光探头13。通过激光探头13发出的测量激光光线，可以依次获得多个检测点的斜距、方位角及垂直角数据。再具体来说，在本发明中，所述数据采样处理单元21可包括斜距数据处理单元211、方位角数据处理单元212和垂直角数据处理单元213，所述斜距数据处理单元211配置为获得检测点到煤堆顶的直线距离L，该直线距离L可进一步通过三角函数公式获得斜距；所述方位角数据处理单元212配置为获得平视线（视线水平方向）与正向方位（正南或正北）的第一夹角A；所述垂直角数据处理单元213配置为获得检测点至煤堆顶的方向线（检测点至煤堆顶的直线连线）与水平面间的第二夹角B。
更具体来说，上述的数据在进行进一步的处理过程中，所述数据采样处理单元21在对数据进行处理以获得处理后数据时，包括将所述直线距离L、第一夹角A和第二夹角B转换为每个检测点的三维坐标。而在转换每个检测点的三维坐标时，可采用如下方式：
Fn（xn,yn,zn）=((x0+LncosA*sinB)，(y0+LncosA*cosB)，(z0+LnsinA))，
其中，Fn（xn,yn,zn）为第n个检测点的三维坐标，Ln为第n个检测点到煤堆顶的直线距离，x0，y0，z0为指定原始坐标点（0,0,0）。
另外，在生成三维模型时，可基于现有的三角剖分算法或边缘扩展算法，优选地，所述三维重建单元在生成煤堆的三维模型时，利用多个检测点的三维坐标，生成网格轮廓，而后基于OpenGL的投影算法，获得煤堆的三维模型。
再进一步明确地，在本发明上述实施例汇总，所述体积估算单元在进行体积估算时，可示例性地将煤堆的三维模型分割为多个单元，而后对多个单元进行积分获得煤堆的体积估算值。
基于上述系统，本发明还提供一种激光盘煤方法，该方法包括：
在煤堆的周围部署检测点；
确定煤堆顶，在煤堆顶设置检测参照标志物；
从多个检测点开始进行检测，依次获得多个检测点到检测参照标志物的所述直线距离L、第一夹角A和第二夹角B；
依次获得多个检测点的三维坐标，在确定每个检测点的三维坐标时，可采用如下方式：
Fn（xn,yn,zn）=((x0+LncosA*sinB)，(y0+LncosA*cosB)，(z0+LnsinA))，
其中，Fn（xn,yn,zn）为第n个检测点的三维坐标，Ln为第n个检测点到煤堆顶的直线距离，x0，y0，z0为指定原始坐标点（0,0,0）；
基于三角剖分算法，利用多个检测点的三维坐标，生成网格轮廓，基于OpenGL的投影算法，获得煤堆的三维模型；
将煤堆的三维模型分割为多个单元，而后对多个单元进行积分获得煤堆的体积估算值。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.便携式激光盘煤系统，包括围绕煤堆设置的多个便携式激光测距仪以及与多个所述便携式激光测距仪通讯连接的工作主机，所述工作主机至少包括数据采样处理单元、三维重建单元及体积估算单元，所述便携式激光测距仪配置为从多个测量点获得的煤堆的斜距、方位角和垂直角，所述数据采样处理单元配置为针对所述便携式激光测距仪测得的数据进行处理以获得处理后数据，所述三维重建单元配置为根据处理后数据生成煤堆的三维模型，所述体积估算单元配置为针对三维模型进行煤堆的体积估算。
2.如权利要求1所述的便携式激光盘煤系统，所述便携式激光测距仪包括垂直支座，所述垂直支座的顶端设置有水平支杆，所述水平支杆的自由端设置有用于发射测量激光光线的激光探头。
3.如权利要求1所述的便携式激光盘煤系统，所述数据采样处理单元包括斜距数据处理单元、方位角数据处理单元和垂直角数据处理单元，所述斜距数据处理单元配置为获得检测点到煤堆顶的直线距离L；所述方位角数据处理单元配置为获得平视线与正向方位的第一夹角A；所述垂直角数据处理单元配置为获得检测点至煤堆顶的方向线与水平面间的第二夹角B。
4.如权利要求3所述的便携式激光盘煤系统，所述数据采样处理单元在对数据进行处理以获得处理后数据时，包括将所述直线距离L、第一夹角A和第二夹角B转换为每个检测点的三维坐标。
5.如权利要求4所述的便携式激光盘煤系统，在转换每个检测点的三维坐标时，可采用如下方式：
Fn（xn,yn,zn）=((x0+LncosA*sinB)，(y0+LncosA*cosB)，(z0+LnsinA))，
其中，Fn（xn,yn,zn）为第n个检测点的三维坐标，Ln为第n个检测点到煤堆顶的直线距离，x0，y0，z0为指定原始坐标点（0,0,0）。
6.如权利要求1所述的便携式激光盘煤系统，所述三维重建单元在生成煤堆的三维模型时，利用多个检测点的三维坐标，生成网格轮廓，而后基于OpenGL的投影算法，获得煤堆的三维模型。
7.如权利要求1所述的便携式激光盘煤系统，所述体积估算单元在进行体积估算时，将煤堆的三维模型分割为多个单元，而后对多个单元进行积分获得煤堆的体积估算值。
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