DE102004054181A1 - Loose goods heap measurement system for power station coal and similar has stationary 3-D laser measurement units at heap edge to measure heap profile for bunker filling model - Google Patents

Loose goods heap measurement system for power station coal and similar has stationary 3-D laser measurement units at heap edge to measure heap profile for bunker filling model Download PDF

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Andreas Dipl.-Ing. Rudolph
Hartmut Dipl.-Ing. Kupke
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F22/00—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for

Abstract

A loose goods heap (1) measurement system has stationary 3-D laser measurement units (11-16) at the edge of the heap scanning between pairs of boundary planes (17-28) during a preset time interval to obtain a partial heap profile for processing with goods physical and chemical properties and a bunker model. INDEPENDENT CLAIM is included for a measurement system with radio link between the laser units and the processor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Messsystem zur Erfassung (visuellen Aufnahme) einer Schüttguthalde mit diskontinuierlicher Befüllung mit Schüttgut und diskontinuierlichem Abzug von Schüttgut gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a measuring system for detecting (visual Intake) of a bulk material pile with discontinuous filling with bulk material and discontinuous withdrawal of bulk material according to the preamble of the claim 1.

Es ist allgemein bekannt, dass Schüttgüter, wie beispielsweise Kohle, Salz oder Chemikalien, die in vergleichsweise großen Mengen bevorratet werden müssen, in Form von Halden gelagert werden. Eine Lagerhaltung in geschlossenen Speichern oder Silos ist für derartige Fälle in der Regel nicht mehr wirtschaftlich möglich. Ein Beispiel für ein derartiges Schüttgut ist Kohle, die in vergleichsweise großen Mengen als Brennstoff für Kraftwerke in Form von offenen Halden gelagert wird.It is well known that bulk materials, such as For example, coal, salt or chemicals, which in comparatively huge Quantities must be stored be stored in the form of heaps. A storage in closed Save or Silos is for such cases usually no longer economically possible. An example of such a bulk material is Coal used in comparatively large quantities as fuel for power plants stored in the form of open dumps.

Diese Schüttguthalden werden üblicherweise derart bewirtschaftet, dass eingehendes Schüttgut aber auch abgezogenes Schüttgut mengenmäßig erfasst werden, so dass jederzeit die Menge an vorhandenem Schüttgut auf der Schüttguthalde bekannt ist. Eine allgemein bekannte Art der Bewirtschaftung einer solchen Schüttguthalde sieht vor, dass ein Bagger die Schüttguthalde mit ankommendem Schüttgut befüllt, aber auch derselbe Bagger im Bedarfsfalle der Schüttguthalde Schüttgut entnimmt. Diese Kombigeräte realisieren also beide Funktionen, Aufhalden und Abhalden.These stockpiles become common managed so that incoming bulk but also deducted bulk quantified so that at any time the amount of bulk material present up the bulk material heap is known. A well-known way of managing a such bulk pile provides for an excavator to handle the bulk pile with incoming Bulk filled, but Also, the same excavator in case of need of bulk material bulk removes bulk material. These combination devices So realize both functions, piles and dumps.

Dabei erfolgt die Kontrolle beziehungsweise die Messung des Zugangs beziehungsweise des Abgangs von Schüttgut über ein Messgerät, welches an einem Ausleger des Baggers angebracht ist und durch eine seitliche Hin- und Herbewegung des Baggers mitsamt des Auslegers eine Vermessung der Haldenoberfläche vornimmt, woraus sich ein Haldenvolumen bestimmen lässt. Bei regelmäßiger Messung nach einer Befüllung beziehungsweise nach einer Entnahme von Schüttgut, lassen sich auf diese Weise das jeweilige vorhandene Haldenvolumen und somit auch die Änderungen im Haldenvolumen bestimmen.there the control or the measurement of access or the discharge of bulk material over a meter, which is attached to a boom of the excavator and by a lateral back and forth movement of the excavator together with the jib a survey of the dump surface makes it possible to determine a stockpile volume. at regular measurement after a filling or after a removal of bulk material, can be in this way the respective existing pile volume and thus also the changes in the heap volume determine.

Nachteilig dabei ist, dass es diese Art der Volumenbestimmung von Schüttgut erforderlich macht, dass der Bagger sowohl die Befüllung der Halde, als auch die Entnahme von Schüttgut von der Halde vornehmen muss, damit sichergestellt ist, dass sowohl ein Füllvorgang, als auch ein Entnahmevorgang von der Schüttguthalde volumenmäßig von dem Messgerät erfasst werden.adversely it is that it requires this type of volume determination of bulk material makes that the excavator both the filling of the heap, and the Removal of bulk material from the heap to ensure that both a filling, as well as a removal process from the bulk heap volume of the meter be recorded.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sehr schnelles und präzises Messsystem zur Erfassung einer Schüttguthalde mit diskontinuierlicher Befüllung mit Schüttgut und diskontinuierlichem Abzug von Schüttgut anzugeben.Of the Invention is based on the object, a very fast and accurate measuring system for detecting a bulk material pile with discontinuous filling with bulk material and discontinuous discharge of bulk material.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.These The object is achieved in conjunction with the features of the preamble according to the invention solved specified in the characterizing part of claim 1 features.

Mit der Erfindung werden insbesondere die folgenden Vorteile erzielt:

  • • Beim vorgeschlagenen Messsystem wird auf eine Mechanik verzichtet, welche üblicherweise zur Bewegung eines Scanners entlang oder auf der Schüttguthalde notwendig ist. Es sind somit keine konstruktiven Aufbauten, wie beispielsweise Schienensysteme im Bereich der Schüttguthalde erforderlich, welche zu sicherheitstechnischen Bedenken (Verletzung durch bewegliche Teile bzw. Einschränkung von Fluchtwegen) führen könnten. Ebenfalls werden damit zyklisch notwendige Wartungsmaßnahmen erheblich reduziert, wodurch entsprechende Arbeitskräfte eingespart werden. Auch ist die Anzahl der Messungen in keiner Weise abhängig von zu beachtenden Beanspruchungen mechanischer Konstruktionen. Aufgrund der Montage der 3D-Lasermessgeräte an festen Standorten sind kei nerlei Einschränkungen in Bezug auf die Technologie oder Abstriche auf Sicherheitsaspekte zu verzeichnen.
  • • Die Messwertaufnahme der Schüttguthalde kann äußerst zeitnah gestaltet werden. Mit Hilfe der 3D-Lasermessgeräte kann die Schüttguthalde beispielsweise in 10 Sekunden gescannt werden, wobei der zum Scannen erforderliche Zeitbedarf abhängig vom während eines Scannvorganges zu überstreichenden Winkel und damit von der Anzahl der eingesetzten 3D-Lasermessgeräte ist und so eine weitere Optimierung möglich wird. Dieser im Vergleich zu bekannten Messsystemen zur Erfassung einer Schüttguthalde erzielte Geschwindigkeitsgewinn erlaubt damit eine Messwerteerfassung annähernd im Echtzeitbereich. Damit ist unabhängig von allen anderen Prozessen im Bunkerbereich (= Bereich der Schüttguthalde) eine permanente Bunkermodellierung möglich.
  • • Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das vorgeschlagene Messsystem im Vergleich zu bekannten Messsystemen für Schüttguthalden eine höhere Verfügbarkeit gewährleistet, da bei Ausfall eines 3D-Lasermessgerätes stets mindestens ein weiteres 3D-Lasermessgerät zur Verfügung steht, d. h. es ist eine gewisse Redundanz vorhanden. Das Messergebnis ist bei Auftreten eines solchen Fehlerfalles im Vergleich zum ungestörten Betriebsfalls sicherlich qualitativ schlechter, jedoch bedeutet bei einer allgemein bekannten Lösung mit einem einzigen Scanner der Ausfall dieses Scanners immer eine 100%-ige Nichtverfügbarkeit des Messsystems.
In particular, the following advantages are achieved with the invention:
  • • The proposed measuring system dispenses with a mechanism that is usually required to move a scanner along or on the bulk material pile. There are thus no constructive structures, such as rail systems in the area of bulk material required, which could lead to safety concerns (injury from moving parts or restriction of escape routes). Also cyclically necessary maintenance measures are also significantly reduced, whereby corresponding labor can be saved. Also, the number of measurements is in no way dependent on the stresses of mechanical constructions to be considered. Due to the installation of the 3D laser measuring devices in fixed locations, there are no restrictions in terms of technology or compromises on safety aspects.
  • • The measured value recording of the bulk material pile can be made extremely timely. For example, with the help of 3D laser measuring devices, the bulk material pile can be scanned in 10 seconds, whereby the time required for scanning depends on the angle to be swept during a scanning process and thus on the number of 3D laser measuring instruments used, thus allowing further optimization. This speed gain, achieved in comparison to known measuring systems for detecting a bulk material pile, thus permits measured value recording approximately in the real-time range. Thus, independent of all other processes in the bunker area (= area of the bulk material heap), a permanent bunker modeling is possible.
  • • Another advantage is that the proposed measuring system ensures higher availability compared to known systems for bulk material dumps, since at least one additional 3D laser measuring device is always available if one 3D laser measuring device fails, ie there is some redundancy. The measurement result is certainly lower in quality when such an error occurs compared to undisturbed operating case, but means in a well-known solution with a single scanner, the failure of this Scanners always a 100% unavailability of the measuring system.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.Further Advantages will be apparent from the following description.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.advantageous Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawing Embodiments explained. It demonstrate:

1 eine Sicht auf eine Schüttguthalde, 1 a view of a bulk material dump,

2 eine schematische Darstellung zur Messwerterfassung/-verarbeitung. 2 a schematic representation of the measured value acquisition / processing.

In 1 ist eine Sicht auf eine Schüttguthalde dargestellt. Die Schüttguthalde 1, insbesondere Kohlenhalde, ist teilweise mit Schüttgut 2, insbesondere Kohle, beladen. Für die diskontinuierliche Befüllung der Schüttguthalde 1 ist eine Schiene 3 für eine Befüllvorrichtung, insbesondere für mit Schüttgut beladene Waggons eines schienengebundenen Transportmittels vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist die Schiene 3 quasi identisch mit der Längsachse der Schüttguthalde 1, so dass die Schüttguthalde 1 durch die Schiene 3 in zwei gleiche Hälften aufgeteilt wird.In 1 is a view of a bulk pile represented. The bulk material heap 1 , in particular coal dump, is partly with bulk material 2 , in particular coal, loaded. For the discontinuous filling of the bulk material pile 1 is a rail 3 for a filling device, in particular for loaded with bulk wagons a rail-bound transport provided. In the embodiment, the rail 3 virtually identical to the longitudinal axis of the bulk material heap 1 so that the bulk heap 1 through the rail 3 divided into two equal halves.

Der diskontinuierliche Abzug von Schüttgut 2 erfolgt über beispielsweise drei Abzugsvorrichtungen 8, 9, 10, wie Bagger, Kombigeräte oder andere allgemein bekannte Haldenaufnahmegeräte. Diese Abzugsvorrichtungen 8, 9, 10 sind auf Schienen 6, 7 parallel zur Längsachse der Schüttguthalde 1 längsbeweglich, so dass hinsichtlich beider Hälften der Schüttguthalde eine Zugänglichkeit zum abgelagerten Schüttgut 2 gewährleistet ist. Das von den Abzugsvorrichtungen 8, 9, 10 geförderte Schüttgut 2 gelangt zu Schüttgut-Förderbändern 4 bzw. 5, insbesondere Kohlebändern, welche parallel zu den Schienen 6 bzw. 7 angeordnet sind und den Weitertransport des Schüttgutes 2 aus der Schüttguthalde 1 sicherstellen.The discontinuous withdrawal of bulk material 2 takes place via, for example, three extraction devices 8th . 9 . 10 such as excavators, combi tools or other well-known dumping equipment. These deduction devices 8th . 9 . 10 are on rails 6 . 7 parallel to the longitudinal axis of the bulk material heap 1 longitudinally movable, so that with regard to both halves of the bulk material heap accessibility to the deposited bulk material 2 is guaranteed. That of the extraction devices 8th . 9 . 10 conveyed bulk goods 2 arrives at bulk material conveyor belts 4 respectively. 5 , in particular coal belts, which are parallel to the rails 6 respectively. 7 are arranged and the further transport of the bulk material 2 from the bulk material dump 1 to ensure.

Zur Erfassung (visuelle Aufnahme) der Schüttguthalde dient ein beispielsweise aus sechs 3D-Lasermessgeräten 11, 12, 13, 14, 15, 16 bestehendes Messsystem, wobei beispielsweise drei 3D-Lasermessgeräte 11, 12, 13 die erste Hälfte und die weiteren drei 3D-Lasermessgeräte 14, 15, 16 die zweite Hälfte der Schüttguthalde aufnehmen. Jedes 3D-Lasermessgerät erfasst einen Teilbereich – nachfolgend mit Scann-Bereich bezeichnet – der Schüttguthalde 1, wobei jeder Scann-Bereich zwischen zwei Begrenzungsebenen liegt. Im Einzelnen werden folgende Scann-Bereiche definiert:

  • • Ein zwischen einer ersten Begrenzungsebene 17 und einer zweiten Begrenzungsebene 18 eingeschlossener Scann-Bereich des 3D-Lasermessgerätes 11,
  • • ein zwischen einer ersten Begrenzungsebene 19 und einer zweiten Begrenzungsebene 20 eingeschlossener Scann-Bereich des 3D-Lasermessgerätes 12,
  • • ein zwischen einer ersten Begrenzungsebene 21 und einer zweiten Begrenzungsebene 22 eingeschlossener Scann-Bereich des 3D-Lasermessgerätes 13,
  • • ein zwischen einer ersten Begrenzungsebene 23 und einer zweiten Begrenzungsebene 24 eingeschlossener Scann-Bereich des 3D-Lasermessgerätes 14,
  • • ein zwischen einer ersten Begrenzungsebene 25 und einer zweiten Begrenzungsebene 26 eingeschlossener Scann-Bereich des 3D-Lasermessgerätes 15,
  • • ein zwischen einer ersten Begrenzungsebene 27 und einer zweiten Begrenzungsebene 28 eingeschlossener Scann-Bereich des 3D-Lasermessgerätes 16.
For recording (visual recording) of the bulk material heap serves, for example, six 3D laser measuring instruments 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 existing measuring system, whereby, for example, three 3D laser measuring devices 11 . 12 . 13 the first half and the other three 3D laser measuring devices 14 . 15 . 16 pick up the second half of the bulk pile. Each 3D laser measuring device records a partial area - referred to below as the scanning area - of the bulk material heap 1 where each scan area lies between two boundary planes. In detail, the following scan areas are defined:
  • • One between a first boundary layer 17 and a second boundary plane 18 enclosed scanning area of the 3D laser measuring device 11 .
  • • one between a first boundary layer 19 and a second boundary plane 20 enclosed scanning area of the 3D laser measuring device 12 .
  • • one between a first boundary layer 21 and a second boundary plane 22 enclosed scanning area of the 3D laser measuring device 13 .
  • • one between a first boundary layer 23 and a second boundary plane 24 enclosed scanning area of the 3D laser measuring device 14 .
  • • one between a first boundary layer 25 and a second boundary plane 26 enclosed scanning area of the 3D laser measuring device 15 .
  • • one between a first boundary layer 27 and a second boundary plane 28 enclosed scanning area of the 3D laser measuring device 16 ,

Allgemein richtet sich die Anzahl der eingesetzten 3D-Lasermessgeräte nach der Länge der Schüttguthalde – auch Bunkerlänge genannt –, nach dem Abstand zwischen 3D-Lasermessgerät und der Schüttguthalde (Bunker), nach dem gewünschten Zeitbedarf für eine Scannung der Schüttguthalde und nach der gewählten Priorität des Redundanzaspektes. Allgemein übernehmen mindestens zwei 3D-Laserscanner pro Bunkerseite die Profilerfassung der Schüttguthalde. Die Abstände der 3D-Laserscanner untereinander und deren horizontaler Scann-Bereich garantieren dabei in jedem Fall durch Überschneiden der Scann-Bereiche die vollständige Profilaufnahme in Längsachse der Schüttguthalde. Es ist leicht nachzuvollziehen, dass sich der Winkel eines einzelnen Scann-Bereichs mit zunehmender Anzahl an 3D-Lasermessgeräten verkleinert. Demzufolge verkleinert sich auch der zur Scannung des einzelnen Scann-Bereichs und der zur Scannung der Schüttguthalde erforderliche Zeitbedarf mit zunehmender Anzahl an 3D-Lasermessgeräten.Generally The number of used 3D laser measuring devices adjusts the length the bulk material heap - also called bunker length -, after the Distance between 3D laser measuring device and the bulk material pile (Bunker), according to the desired time requirement for one Scanning of the bulk material pile and after the chosen one priority of the redundancy aspect. Generally, at least two 3D laser scanners take over per profile of the bunker profiling of the bulk material heap. The distances of the Guarantee 3D laser scanners with each other and their horizontal scanning range thereby in each case by overlapping the Scanning areas the whole Profile recording in longitudinal axis the bulk material heap. It is easy to understand that the angle of a single scan area downsized with increasing number of 3D laser measuring devices. As a result, also shrinks to scan the individual scan area and the one to scan the bulk pile Time required with increasing number of 3D laser measuring devices.

Zum Redundanzaspekt zeigt 1 drei virtuelle Schnittebenen 29, 30, 31 zwischen den verschiedenen Scann-Bereichen:

  • • Eine virtuelle Schnittebene 29 zwischen den Scann-Bereichen der 3D-Lasermessgeräte 11 und 12 sowie 14 und 15,
  • • eine virtuelle Schnittebene 30 zwischen den Scann-Bereichen der 3D-Lasermessgeräte 11 und 13 sowie 14 und 16,
  • • eine virtuelle Schnittebene 31 zwischen den Scann-Bereichen der 3D-Lasermessgeräte 12 und 13 sowie 15 und 16.
To the redundancy aspect shows 1 three virtual cutting planes 29 . 30 . 31 between the different scan areas:
  • • A virtual cutting plane 29 between the scanning areas of the 3D laser meters 11 and 12 such as 14 and 15 .
  • • a virtual cutting plane 30 between the scanning areas of the 3D laser meters 11 and 13 such as 14 and 16 .
  • • a virtual cutting plane 31 between the scanning areas of the 3D laser meters 12 and 13 such as 15 and 16 ,

In Abhängigkeit von der Anzahl und der Größe der Abzugsvorrichtungen 8, 9, 10 (Bagger, Kombigeräte) und der Geometrie der Schüttguthalde 1 (Bunkergeometrie) werden die 3D-Lasermessgeräte (Laserscanner) entsprechend höhenmäßig platziert. Dies kann beispielsweise mittels Gittermasten in der notwendigen Größe einfach und wartungsfreundlich realisiert werden. Die Anordnung der 3D-Lasermessgeräte erfolgt vorzugsweise derart, dass die Abzugsvorrichtungen 8, 9, 10 (Arbeitsgeräte) keinen bzw. einen geringen Einfluss auf die Profil-Scannung haben. Durch die vorstehend bereits erwähnten Überlappungen der einzelnen Scann-Bereiche ist gewährleistet, dass immer ein anderes 3D-Lasermessgerät den Schattenbereich, welcher durch die Abzugsvorrichtung für das eine 3D-Lasermessgerät entsteht, mitscannt, so dass sich nach Zusammenfügung der Scann-Bereiche aller auf einer Hälfte der Schüttguthalde befindlichen 3D-Lasermessgeräte ein vollständiges Schüttguthalden-Profil ergibt.Depending on the number and size of the extraction devices 8th . 9 . 10 (Excavator, comm bigeräte) and the geometry of the bulk material heap 1 (Bunker geometry), the 3D laser measuring devices (laser scanner) are placed according to the height. This can be realized for example by means of lattice masts in the necessary size simple and easy to maintain. The arrangement of the 3D laser measuring devices is preferably such that the trigger devices 8th . 9 . 10 (Implements) have no or little influence on the profile scanning. The overlaps of the individual scanning areas already mentioned above ensure that always another 3D laser measuring device scans the shadow area which is created by the triggering device for the one 3D laser measuring device, so that after the scanning areas are combined all on one Half of the bulk material dump located 3D laser measuring instruments results in a complete bulk material dump profile.

Mit anderen Worten: Ein Schattenbereich in einem Scann-Bereich eines 3D-Lasermessgerätes, welcher durch eine sich in diesem Scann-Bereich bewegende Abzugsvorrichtung 8–10 entsteht, wird durch den Scann-Bereich eines anderen 3D-Lasermessgerätes ausgeglichen, so dass infolge des Aneinandersetzens von einzelnen Scann-Bereichen unterschiedlicher 3D-Lasermessgeräte stets ein vollständiges Schüttguthalden-Profil entstehtIn other words, a shadow area in a scanning area of a 3D laser measuring device which passes through a trigger device moving in this scanning area 8th - 10 created, is compensated by the scanning range of another 3D laser measuring device, so that as a result of the juxtaposition of individual scanning areas of different 3D laser measuring devices always a complete bulk material dump profile is created

In 2 ist eine schematische Darstellung zur Messwertertassung/-verarbeitung dargestellt. Es sind die sechs in 1 gezeigten 3D-Lasermessgeräte 11, 12, 13, 14, 15, 16 zu erkennen, welche eingangsseitig von einer zentralen Steuereinrichtung 32 mit Synchronisations-Signalen beaufschlagt werden. Diese Synchronisations-Signale dienen zum Start einer Scannung der 3D-Lasermessgeräte 11–16, bei der die 3D-Lasermessgeräte während einer vorgegebenen Zeitspanne von der ersten Begrenzungsebene zur zweiten Begrenzungsebene schwenken und dabei kontinuierlich die Schüttguthalde 1 abtasten.In 2 is a schematic representation of Meßwertertassung / processing shown. It's the six in 1 shown 3D laser measuring devices 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 to recognize which input side of a central control device 32 be subjected to synchronization signals. These synchronization signals are used to start a scan of the 3D laser measuring devices 11 - 16 in which the 3D laser measuring devices pivot from the first delimiting plane to the second delimiting plane for a predetermined period of time and thereby continuously collecting the bulk material 1 scan.

Die während einer Scannung gewonnenen Messdaten werden kontinuierlich einer zentralen Recheneinrichtung 33 als Schüttguthalden-Profil-Teilabschnitte zugeleitet. Dieser Recheneinrichtung 33 liegt eingangsseitig ebenfalls das vorstehend erwähnte Synchronisations-Signal an, so dass sie die einzelnen Schüttguthalden-Profil-Teilabschnitte unter Beachtung der vorstehend erwähnten Redundanz-Aspekte und unter Kenntnis der virtuellen Schnittebenen 29–31 zum Gesamt-Schüttguthalden-Profil zusammensetzt.The measurement data obtained during a scan are continuously transmitted to a central computing device 33 supplied as bulk material heap profile sections. This calculator 33 On the input side is also the above-mentioned synchronization signal, so that they the individual bulk material profile sections, taking into account the above-mentioned redundancy aspects and the knowledge of the virtual cutting planes 29 - 31 to the overall bulk material dump profile.

Vorzugsweise sind Steuereinrichtung 32 und Recheneinrichtung 33 räumlich einander zugeordnet und befinden sich in einem gemeinsamen Steuerraum/Steuerschrank.Preferably, control means 32 and computing device 33 spatially associated with each other and are located in a common control room / control cabinet.

Das vorgeschlagene Messsystem liefert somit als Ergebnis qualitative Daten über den Füllungszustand der Schüttguthalde 1 in Abhängigkeit vom jeweiligen Ort entlang der Längsachse der Schüttguthalde. Damit und unter Kenntnis, welche Schüttgut-Qualitäten an welchen Orten abgekippt wurden, wird eine Verwaltung der vorhandenen Schüttgut-Vorräte nach Menge und Qualität durchgeführt.The proposed measuring system thus provides as a result qualitative data on the filling state of the bulk material pile 1 depending on the respective location along the longitudinal axis of the bulk material heap. With this and with knowledge of which bulk material grades were tipped at which locations, an administration of the existing bulk material stocks according to quantity and quality is carried out.

Veränderungen des Volumens (Haldenvolumen) der Schüttguthalde 1 durch das Befüllen der Schüttguthalde oder den Abzug von Schüttgut 2 von der Schüttguthalde sind in einem Bunkermodell 34 erfassbar. Bunkermodelle sind elektronische Nachbildungen realer Schüttguthalden auf einer Datenverarbeitungsanlage, häufig visualisiert in Form einer dreidimensionalen Darstellung. Durch das Nachführen von Veränderungen des Haldenvolumens im Bunkermodell 34, die durch das vorgeschlagene Messsystem detektierbar sind, kann besonders einfach und in vergleichsweise schneller Weise das Bunkermodell aktualisiert und damit jedwede Änderung des Haldenvolumens erfasst und dargestellt werden.Changes in the volume (tailings volume) of the bulk material heap 1 by filling the bulk material dump or extracting bulk material 2 from the bulk dump are in a bunker model 34 detectable. Bunker models are electronic reproductions of real bulk material dumps on a data processing system, often visualized in the form of a three-dimensional representation. By tracking changes in stockpile volume in the bunker model 34 , which are detectable by the proposed measuring system, can be updated in a particularly simple and comparatively fast manner, the bunker model and thus detected and displayed any change in the heap volume.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Messsystems ist dadurch erreicht, dass dem durch die Befüllung beziehungsweise dem Abzug von Schüttgut 2 erfassten Haldenvolumen im Bunkermodell 34 Eigenschaften des Schüttgutes, insbesondere physikalische, chemische oder Qualitätseigenschaften, zugeordnet werden.An advantageous embodiment of the measuring system is achieved in that by the filling or the withdrawal of bulk material 2 collected dump volumes in the bunker model 34 Properties of the bulk material, in particular physical, chemical or quality properties associated with.

Auf diese Weise ist gewährleistet, dass jedem Teilvolumen der Schüttguthalde 1 wesentliche Eigenschaften des Schüttgutes 2 zuordenbar sind. Insbesondere für großvolumige Schüttguthalden besteht der Vorteil darin, dass vor einem Abzug von Schüttgut 2 eine Optimierung des Abzuges dahingehend stattfinden kann, dass nur solches Schüttgut 2 abgezogen wird, das gerade den geforderten Qualitätseigenschaften oder sonstigen Anforderungen entspricht. Die Abzugsvorrichtung 8–10 wird dann entsprechend angewiesen, nur bei derart vorbestimmten Positionen Schüttgut 2 der Schüttguthalde 1 zu entnehmen.In this way it is ensured that each sub-volume of the bulk material heap 1 essential properties of the bulk material 2 are assignable. In particular, for large-volume bulk dumps, the advantage is that before a deduction of bulk material 2 An optimization of the deduction can take place to the effect that only such bulk material 2 is deducted that just meets the required quality characteristics or other requirements. The extraction device 8th - 10 is then instructed accordingly, only at such predetermined positions bulk 2 the bulk material heap 1 refer to.

Die Kommunikation zwischen den 3D-Lasermessgeräten 11–16 und der übergeordneten Recheneinrichtung 33 sowie zwischen den 3D-Lasermessgeräten 11–16 und der übergeordneten Steuereinrichtung 32 erfolgt über ein Datenkabel (welches zusammen mit dem zur Spannungsversorgung dienenden Kabel zum entsprechenden 3D-Lasermessgerät gezogen wird) oder optional über Funk – insbesondere wireless local area network WLAN – und ist somit besonders einfach möglich.The communication between the 3D laser measuring devices 11 - 16 and the parent computing device 33 as well as between the 3D laser measuring devices 11 - 16 and the parent controller 32 This is done via a data cable (which is pulled together with the cable used for power supply to the corresponding 3D laser measuring device) or optionally via radio - in particular wireless local area network WLAN - and is thus particularly easy.

Die zur optionalen Funkübertragung verwendeten Antennen (Sendeantennen, Empfangsantennen) gewährleisten durch ihre Bauform und ihre Leistungsparameter die Kommunikation über die Bunkerlänge (Länge der Schüttguthalde). Die Anbringung der Antennen ist so ausgeführt, dass auch bei Abschattung einer der Antennen die Funkverbindung aufrecht erhalten wird. Dies wird über Antennen-Diversity (diversitäre Redundanz) erreicht. Dabei wird automatisch auf das Antennensignal zugegriffen, welches das stärkste Signal liefert.The antennas used for the optional radio transmission (transmitting antennas, receiving antennas) guarantee their design and their quietness the communication parameter over the bunker length (length of the bulk material heap). The attachment of the antennas is designed so that even with shading of one of the antennas, the radio link is maintained. This is achieved via antenna diversity (diverse redundancy). It automatically accesses the antenna signal, which provides the strongest signal.

Um eine möglichst stabile Funkverbindung für diesen Einsatz zu realisieren, wird auf drei Faktoren besonderer Wert gelegt:Around one possible stable radio connection for Realizing this commitment will be special to three factors Added value:

1. Empfangsleistung (Antennengewinn):1. Receiving power (antenna gain):

Um eine möglichst stabile Funkstrecke zu realisieren, wird eine hohe Pegelreserve realisiert, damit bei erhöhten Pfaddämpfungswerten durch Kohlenstaubemission die Qualität der Datenübertragung nicht leidet.Around one possible To realize stable radio link, is a high level reserve realized, thereby increased Path attenuation values due to coal dust emission the quality of the data transmission does not suffer.

2. Reflexionsreduktion (zirkular- polarisierte- Antennen):2. Reflection reduction (circular polarized antennas):

Bei hoch reflektierenden Umgebungen eignen sich zirkular polarisierte Antennen besonders gut, da zirkulare Funkwellen an den reflektierenden Flächen die Polarisationsebene wechseln. Das heißt, eine rechtszirkulare Welle wandelt sich an der Reflexionsfläche in eine linkszirkulare Welle und emittiert dann in der rechtszirkularen Empfangsantenne kein Signal mehr. Somit reduzieren sich die schädlichen Reflexionen um ca. 50 %, was zu einer deutlichen Stabilisierung der Datenfunkstrecke beiträgt.at highly reflective environments are circularly polarized Antennas particularly good, because circular radio waves at the reflecting surfaces of the Change polarization plane. That is, a right-circular wave changes at the reflection surface in a left circular wave and then emits in the right circular Reception antenna no signal. This reduces the harmful reflections by about 50%, leading to a significant stabilization of the data radio link contributes.

3. Definierter Mehrwegeempfang (Empfangs- und Sendeantennen-Diversity):3. Defined multipath reception (Receive and transmit antenna diversity):

Die verwendeten Systeme besitzen Empfangs- und Sendeantennen-Diversity, welches die möglichen nutzbringenden Datenverbindungen um 50% gegenüber einfa- cheren Standardsystemen erhöht. Das erhöht weiter die Stabilität der Datenfunkverbindung. Des weiteren ist hier eine vorübergehende Abschaltung einer Antenne durch ein Störobjekt nicht signifikant relevant, was dagegen bei Standardsystemen zu Ausfällen führen kann.The systems used have receive and transmit antenna diversity, which the possible useful data connections by 50% compared to simpler standard systems elevated. That increases continue the stability the radio data connection. Furthermore, here is a temporary one Shutdown of an antenna by a disturbing object not relevant, which can lead to failures in standard systems.

Diese drei Faktoren sind eine grundlegende Voraussetzung für eine optimierte Datenfunkverbindung unter den vorliegenden Umweltparametern.These Three factors are a basic requirement for an optimized Radio data communication under the existing environmental parameters.

11
Schüttguthaldebulk dump
22
Schüttgutbulk
33
Schiene für eine Befüllvorrichtungrail for one filling
44
Schüttgut-FörderbandBulk material conveying belt
55
Schüttgut-FörderbandBulk material conveying belt
66
Schiene für Abzugsvorrichtungrail for extraction device
77
Schiene für Abzugsvorrichtungrail for extraction device
88th
Abzugsvorrichtungoff device
99
Abzugsvorrichtungoff device
1010
Abzugsvorrichtungoff device
1111
3D-Lasermessgerät3D laser measuring device
1212
3D-Lasermessgerät3D laser measuring device
1313
3D-Lasermessgerät3D laser measuring device
1414
3D-Lasermessgerät3D laser measuring device
1515
3D-Lasermessgerät3D laser measuring device
1616
3D-Lasermessgerät3D laser measuring device
1717
erste Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätsfirst Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1111
1818
zweite Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätssecond Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1111
1919
erste Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätsfirst Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1212
2020
zweite Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätssecond Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1212
2121
erste Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätsfirst Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1313
2222
zweite Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätssecond Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1313
2323
erste Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätsfirst Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1414
2424
zweite Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätssecond Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1414
2525
erste Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätsfirst Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1515
2626
zweite Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätssecond Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1515
2727
erste Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätsfirst Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1616
2828
zweite Begrenzungsebene des Scann-Bereichs des 3D-Lasermessgerätssecond Limiting plane of the scanning area of the 3D laser measuring device
1616
2929
virtuelle Schnittebene zwischen den Scann-Bereichen der 3D-virtual Cutting plane between the scan areas of the 3D
Lasermessgeräte 11, 12, 14, 15 laser measuring instruments 11 . 12 . 14 . 15
3030
virtuelle Schnittebene zwischen den Scann-Bereichen der 3D-virtual Cutting plane between the scan areas of the 3D
Lasermessgeräte 11, 13, 14, 16 laser measuring instruments 11 . 13 . 14 . 16
3131
virtuelle Schnittebene zwischen den Scann-Bereichen der 3D-virtual Cutting plane between the scan areas of the 3D
Lasermessgeräte 12, 13, 15, 16 laser measuring instruments 12 . 13 . 15 . 16

Claims (5)

Messsystem zur Erfassung einer Schüttguthalde (1) mit diskontinuierlicher Befüllung mit Schüttgut (2) und diskontinuierlichem Abzug von Schüttgut (2), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei 3D-Lasermessgeräte (11–16) vorgesehen sind, die am Rande oder außerhalb der Schüttguthalde (1) stationär angeordnet sind und während einer vorgegebenen Zeitspanne eine Scannung jeweils eines zwischen zwei Begrenzungsebenen (17–28) liegenden Teilabschnittes der Schüttguthalde (1) durchführen, wobei die derart gewonnenen Schüttguthalden-Profil-Teilabschnitte zu einem Gesamt-Schüttguthalden-Profil zusammengesetzt werden.Measuring system for detecting a bulk material pile ( 1 ) with discontinuous filling with bulk material ( 2 ) and discontinuous discharge of bulk material ( 2 ), characterized in that at least two 3D laser measuring devices ( 11 - 16 ), which are located on the edge or outside the bulk material heap ( 1 ) are arranged stationary and during a predetermined period of time a scanning in each case one between two boundary planes ( 17 - 28 ) lying portion of the bulk pile ( 1 ), wherein the thus obtained Schüttguthalden profile sections are assembled to form an overall Schüttguthalden profile. Messsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen den 3D-Lasermessgeräten (11–16) und einer übergeordneten Recheneinrichtung (33) und/oder Steuereinrichtung (32) über Funk erfolgt.Measuring system according to claim 1, characterized in that the communication between the 3D laser measuring devices ( 11 - 16 ) and a higher-level computing device ( 33 ) and / or control device ( 32 ) via radio. Messsystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderungen des Volumens der Schüttguthalde (1) durch das Befüllen der Schüttguthalde oder den Abzug von Schüttgut (2) von der Schüttguthalde in einem Bunkermodell (34) erfassbar sind.Measuring system according to claim 1 and / or 2, characterized in that the changes in the volume of the bulk material pile ( 1 ) by filling the bulk material dump or the withdrawal of bulk material ( 2 ) from the bulk material pile in a bunker model ( 34 ) are detectable. Messsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem durch die Befüllung beziehungsweise den Abzug von Schüttgut (2) erfassten Volumen der Schüttguthalde (1) im Bunkermodell (34) Eigenschaften des Schüttgutes, insbesondere physikalische-, chemische- oder Qualitätseigenschaften, zuordenbar sind.Measuring system according to claim 3, characterized in that by the filling or the withdrawal of bulk material ( 2 ) recorded volume of the bulk material heap ( 1 ) in the bunker model ( 34 ) Properties of the bulk material, in particular physical, chemical or quality properties, can be assigned. Messsystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position für die Befüllung beziehungsweise für den Abzug von Schüttgut (2) von der Schüttguthalden (1) von dem Bunkermodell (34) vorgebbar sind.Measuring system according to one of claims 3 or 4, characterized in that the position for the filling or for the withdrawal of bulk material ( 2 ) from the bulk material dumps ( 1 ) of the bunker model ( 34 ) can be specified.
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