一种数字化盘煤系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种数字化盘煤系统，包括激光扫描�？椋占涠ㄎ荒？椋悄苁莶杉？椋荽淠？椋斩舜砟？椋患す馍枘？榻杉谋徊饽勘甑谋砻嫘翁畔⒎⑺透悄苁莶杉？椋占涠ㄎ荒？榻杉亩仿只目占湮恢眯畔⒎⑺透悄苁莶杉？椋悄苁莶杉？榻砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯畔⑼ü荽淠？榉⑺透斩舜砟？椋斩舜砟？楦荼砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯畔⒌玫奖徊饽勘甑谋砻嫘翁腿晔荩忻憾训娜：拖允�。本发明安装在门架上的盘煤仪扫描范围广，不受煤场堆煤高度的影响；本发明用于空间定位的GPS差分系统以及无线网络传输技术，其效果和其他方案相比，定位精度和数据传输的实时性更能保证。
【专利说明】一种数字化盘煤系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于GPS(BD)差分定位和激光扫描技术的数字化煤�。乇鹕婕� 一种数字化盘煤系统及方法。
【背景技术】
[0002] 目前已有的激光盘煤仪大多是便携式激光盘煤仪，固定式盘煤仪等。便携式盘煤 仪在市面上存在已久，它是由工程测量仪器慢慢转化而来，而固定式盘煤系统作为专门为 大型煤场盘点而开发的产品，从理论到实践，从不成熟产品到成为火力发电厂最先进的盘 煤方式有很深厚的时代背景。每年，火电厂燃煤成本约占总运营成本的百分之七十，只有精 确了解每个月的煤耗指标，才能实现火电厂的更有效管理，实现节能、减排和增加企业效益 的目的，因此每个月月末的煤场盘点工作成为燃料管理工作当中的一个重要组成部分。要 快速、精确而又简单的完成此项工作，就必须借助最科学可靠的测量仪器来实现。
[0003] 固定式盘煤仪安装的方式有多种，有安装在悬臂斗轮机下盘煤仪、安装在传送带 上方的激光盘煤仪、导轨下安装悬挂式单探头激光盘煤仪等。
[0004] 目前已有的盘煤仪安装技术方案是安装在斗轮机悬臂下的盘煤仪。本系统以堆取 料机为载体，采用激光扫描测距技术和位置传感技术，即时获取被测料场的空间位置信息 数据，并同步传输到计算机平台。该系统采集数据最关键的一个环节是，通过激光扫描仪二 维扇面扫描物料表面，获取被测煤场的与激光扫描仪之间的角度信息和距离信息。
[0005] 通过密集地获取大量的煤场点云三维坐标数据，将获取的点云构建不规则三角 网，建立三维模型，还原被测料场的真实面貌。
[0006] 通过构建不规则三角网，被测物料形状被分解成数以万计的三棱柱体，计算每个 三棱柱体的体积，对所有三棱柱体积进行累加，就得到被测物料的体积。同时软件可以实现 对被测物体的分割计算；
[0007] 此技术是将盘煤仪安装在斗轮机悬臂上，如果煤场堆煤过高，斗轮机悬臂无法抬 到更高处，盘煤仪则无法进行正常盘煤。此外当进行盘煤时斗轮机需要在导轨上行走势必 使得悬臂抖动，会给盘煤结果带来误差，并且安装在悬臂上的盘煤仪扫描范围�。谂堂菏� 需要悬臂抬到一定的高度，会给斗轮机运行人员带来工作负担。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种扫描范围广、精度和实时性更高的数字化 盘煤系统及方法。
[0009] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种数字化盘煤系统，包括激光扫描 �？椋占涠ㄎ荒？椋悄苁莶杉？椋荽淠？椋斩舜砟？楹褪菡瓜址⒉寄� 块；
[0010] 所述激光扫描�？楹涂占涠ㄎ荒？樯柚糜诙仿只ザ似教ㄉ希す馍枘？榻� 集的被测目标的表面形态信息发送给智能数据采集�？椋占涠ㄎ荒？榻杉亩仿只� 空间位置信息发送给智能数据采集�？椋悄苁莶杉？榻砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯� 息通过数据传输�？榉⑺透斩舜砟？椋斩舜砟？楦荼砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯� 息得到被测目标的表面形态、存煤信息和三维坐标数据，进而进行煤堆的三维建模，生成三 维建模图形，数据展现发布�？槎源婷盒畔⒔惺萃臣疲⒍酝臣坪蟮拇婷盒畔⒓叭� 建模图形进行发布。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明是将盘煤仪安装在斗轮机门架上，通过可伸缩机械 臂和云台控制盘煤仪盘煤的角度，安装在门架上的盘煤仪扫描范围广，不受煤场堆煤高度 的影响；本方案在扫描过程中的盲区比传统方案要降低很多，并且由于煤场的特殊性，其空 间定位和数据传输存在很多问题，本项目采样GPS差分系统以及无线网络传输技术，其效 果和其他方案相比，精度和实时性更能保证。
[0012] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0013] 进一步，所述激光扫描�？楹涂占涠ㄎ荒？樯柚糜诙仿只ザ似教ǖ母ㄖ咧� 架上。
[0014] 进一步，所述辅助升高支架包括支架主体，水平横梁和旋转云台，所述旋转云台内 部包括减速电机和旋转编码器；
[0015] 所述支架主体为具有双层钢管的结构，其中外层钢管固定，内层钢管在外层钢管 内部进行上下伸缩，旋转云台设置于内层钢管的顶端，连接内层钢管和水平横梁，所述旋转 云台内部的减速电机的旋转轴与水平横梁的中部固定，水平横梁的一端设置有激光扫描模 块，水平横梁的另一端设置有空间定位�？榈囊桓鲆贫荆铺诓康募跛俚缁� 智能数据采集�？榉⑺偷牡缁刂菩藕攀剐峤行嵩谧贝胶崃� 旋转，进行采集点附近煤场区域的待测目标的表面形态信息的扫描及空间位置信息的定 位。
[0016] 进一步，所述激光扫描�？槲す獠饩嘁�。
[0017] 进一步，所述空间定位�？榘ㄒ桓鯣PS基准站和三个GPS移动站，所述GPS基 准站设置于输煤转运站顶端，其中两个GPS移动站分别设置于斗轮机的大臂前端，用于获 取斗轮机的大臂的旋转角度及斗轮机的大臂的俯仰角度，另外一个GPS移动站设置于水平 横梁的一端，用于测量水平横梁的旋转角度，GPS移动站的接收机通过移动站数据电台接收 GPS基准站发射来的差分改正数据，并在移动站接收机内部进行处理，从而实时得到移动站 的高精度位置，进而得到斗轮机的空间位置信息。
[0018] 进一步，智能数据采集�？榛褂糜诮砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯畔⒔写娲�。
[0019] 进一步，所述数据传输�？橥ü尴叻绞酱荼砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯畔ⅰ�
[0020] 进一步，一种数字化盘煤方法，包括以下步骤：
[0021] 步骤1 :激光扫描�？椴杉徊饽勘甑谋砻嫘翁畔ⅲ占涠ㄎ荒？椴杉徊饽� 标的空间位置信息；
[0022] 步骤2 :激光扫描�？楹涂占涠ㄎ荒？榉直鸾杉谋徊饽勘甑谋砻嫘翁畔⒑� 空间位置信息发送给智能数据采集�？椋�
[0023] 步骤3 :智能数据采集�？榻砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯畔⑼ü荽淠？榉� 送给终端处理�？椋�
[0024] 步骤4 :终端处理�？楦荼砻嫘翁畔⒑涂占湮恢眯畔⒌玫奖徊饽勘甑谋砻嫘� 态和三维坐标数据，进而进行煤堆的三维建模、生成三维建模图形并对三维建模图形进行 显示；
[0025] 步骤5 :数据展现发布�？楦葜斩舜砟？榈玫降娜菀约叭Ｍ� 形，对存煤信息进行数据统计，并对统计后的存煤信息及三维建模图形进行发布。
[0026] 进一步，还包括步骤6 :在斗轮机完成取煤作业后，激光扫描�？橹匦虏杉徊饽� 标的表面形态信息，空间定位�？橹匦虏杉徊饽勘甑目占湮恢眯畔�。
[0027] 进一步，终端处理模块根据新获取的剩余存煤的表面形态信息及空间位置信息， 更新存煤数据，形成最新的存煤的三维建模图形，并对三维建模图形进行显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1为本发明装置结构图；
[0029] 图2为本发明方法步骤流程图。
[0030] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0031] 1、激光扫描�？椋�2、空间定位�？椋�3、智能数据采集�？椋�4、数据传输�？椋�5、终 端处理�？椋�6、数据展现发布模块。
【具体实施方式】
[0032] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。
[0033] 如图1所示，为本发明装置结构图；图2为本发明方法步骤流程图。
[0034] 实施例1
[0035] -种数字化盘煤系统，包括激光扫描�？�1，空间定位�？�2,智能数据采集�？� 3,数据传输�？�4,终端处理�？�5和数据展现发布模块6 ;
[0036] 所述激光扫描�？�1和空间定位模块2设置于斗轮机顶端平台上，激光扫描模块 1将采集的被测目标的表面形态信息发送给智能数据采集�？�3,空间定位�？�2将采集的 斗轮机的空间位置信息发送给智能数据采集�？�3,智能数据采集模块3将表面形态信息 和空间位置信息通过数据传输�？�4发送给终端处理�？�5,终端处理�？�5根据表面形态 信息和空间位置信息得到被测目标的表面形态、存煤信息和三维坐标数据，进而进行煤堆 的三维建模，生成三维建模图形，数据展现发布�？�6对存煤信息进行数据统计，并对统计 后的存煤信息及三维建模图形进行发布。
[0037] 所述激光扫描�？�1和空间定位�？�2设置于斗轮机顶端平台的辅助升高支架 上。
[0038] 所述辅助升高支架包括支架主体，水平横梁和旋转云台，所述旋转云台内部包括 减速电机和旋转编码器；
[0039] 所述支架主体为具有双层钢管的结构，其中外层钢管固定，内层钢管在外层钢管 内部进行上下伸缩，旋转云台设置于内层钢管的顶端，连接内层钢管和水平横梁，所述旋转 云台内部的减速电机的旋转轴与水平横梁的中部固定，水平横梁的一端设置有激光扫描模 块2,水平横梁的另一端设置有空间定位�？�2的一个移动站，旋转云台内部的减速电机根 据智能数据采集�？�3发送的电机控制信号使旋转轴进行旋转，旋转轴在转动时带动水平 横梁旋转，进行采集点附近煤场区域的待测目标的表面形态信息的扫描及空间位置信息的 定位。
[0040] 所述激光扫描�？�1为激光测距仪。
[0041] 所述空间定位�？�2包括一个GPS基准站和三个GPS移动站，所述GPS基准站设 置于输煤转运站顶端，其中两个GPS移动站分别设置于斗轮机的大臂前端，用于获取斗轮 机的大臂的旋转角度及斗轮机的大臂的俯仰角度，另外一个GPS移动站设置于水平横梁的 一端，用于测量水平横梁的旋转角度，GPS移动站的接收机通过移动站数据电台接收GPS基 准站发射来的差分改正数据，并在移动站接收机内部进行处理，从而实时得到移动站的高 精度位置，进而得到斗轮机的空间位置信息；
[0042] 至少两个GPS移动站分别设置于斗轮机大臂的不同旋转轴上，用于获取斗轮机的 大臂的旋转角度、斗轮机的大臂的俯仰角度。
[0043] 智能数据采集�？�3还用于将表面形态信息和空间位置信息进行存储。
[0044] 所述数据传输�？�4通过无线方式传递表面形态信息和空间位置信息。
[0045] 一种数字化盘煤方法，包括以下步骤：
[0046] 步骤1 :激光扫描�？�1采集被测目标的表面形态信息，空间定位�？�2采集被测 目标的空间位置信息；
[0047] 步骤2 :激光扫描�？�1和空间定位�？�2分别将采集的被测目标的表面形态信 息和空间位置信息发送给智能数据采集�？�3 ;
[0048] 步骤3 :智能数据采集�？�3将表面形态信息和空间位置信息通过数据传输模块4 发送给终端处理�？�5 ;
[0049] 步骤4 :终端处理�？�5根据表面形态信息和空间位置信息得到被测目标的表面 形态和三维坐标数据，进而进行煤堆的三维建模、生成三维建模图形并对三维建模图形进 行显示；
[0050] 步骤5 :数据展现发布�？�6根据终端处理�？�5得到的三维数据以及三维建模 图形，对存煤信息进行数据统计，并对统计后的存煤信息及三维建模图形进行发布。
[0051] 还包括步骤6 :在斗轮机完成取煤作业后，激光扫描模块重新采集被测目标的表 面形态信息，空间定位模块重新采集被测目标的空间位置信息。
[0052] 终端处理�？楦菪禄袢〉氖Ｓ啻婷旱谋砻嫘翁畔⒓翱占湮恢眯畔ⅲ麓婷� 数据，形成最新的存煤的三维建模图形，并对三维建模图形进行显示。
[0053] 在具体实施中，盘煤过程具体分为以下步骤：
[0054] (1)煤场接到预来煤信息，根据来煤热值，由数字煤场系统分配堆煤位置。
[0055] (2)运行人员按照预定堆煤位置，完成堆煤作业，通过激光扫描系统及空间定位系 统，将煤堆扫描数据处理建模后，传送给数字煤场管理系统成。
[0056] (3)数字煤场管理系统根据堆煤数据实时更新系统中存煤情况记录，用于煤场存 煤数据显示及煤场存煤三维图形生成。
[0057] (4)煤场接收到用煤信息，根据用煤信息中对煤质的要求，从存煤记录中搜寻满足 条件的存煤数据，获取取煤的精确位置信息。
[0058] (5)取煤信息传送给斗轮机控制终端，完成斗轮机取煤作业。
[0059] (6)取煤完毕以后，运行人员通过激光扫描系统及空间定位系统完成取煤后剩余 煤场煤堆的测量，将处理建�：蟮氖荽涓置撼」芾硐低场�
[0060] (7)数字煤场管理系统根据获取的剩余存煤信息，更新系统中存煤数据，形成最新 的存煤情况及存煤三维图形。
[0061] 目的：煤场存煤的精细化管理。
[0062] 目前，北疆电厂有煤场3座，基本尺寸分别为58*300m、88*300m、58*300m，煤场堆 高17米，煤场没有煤棚阻挡。使用两台悬臂式斗轮机进行煤场的堆取煤作业。电厂盘煤工 作没有采用盘煤仪产品进行盘煤。现在需要进行数字化煤场建设，需要对煤场进行实时盘 煤操作，同时提出以下一些盘煤要：
[0063] 盘煤准确性高，尽量覆盖煤场所有死角，对斗轮机尾车部分煤堆也能实现盘点工 作。
[0064] 在斗轮机堆取煤工作过程中，能通过现场盘煤数据采集设备指导斗轮机驾驶员按 照要求为止堆取煤。
[0065] 盘煤设备通过无线方式与数字化煤场系统进行实时通信。
[0066] 与数字化煤场系统能兼容，数据与数字化煤场系统互相通信。
[0067] 现场煤堆高度数据通过使用激光扫描仪获得，激光扫描仪安装在斗轮机平台顶 端。激光扫描仪可以根据运行的控制进行旋转。
[0068] 斗轮机空间定位包括一套基准站设备和六台移动站设备。基准站设备安装在#2 转运站顶部，移动站分别安装在现场两台斗轮机顶部和大臂前端。
[0069] 数据采集系统安装在每台斗轮机的驾驶室中，用于给激光扫描仪和GPS进行供 电、采集激光扫描仪和GPS数据、将数据远程传送给盘煤系统软件以及给斗轮机驾驶员展 示数字化煤场相关要求参数使用。
[0070] 在燃料管理办公室设置数据终端处理系统一台，用于接收数据采集系统数据、煤 场三维模型处理和与数字化煤场通信。
[0071] 数据采集系统和数据终端处理系统使用无线网络电台方式连接。
[0072] 扫描仪安装位置为斗轮机主体结构的顶端，利用斗轮机现有主体结构顶端平台为 基�。谏厦嫱ü沧案ㄖ咧Ъ�、云台（旋转电机）、激光扫描仪扫描平台等设备，实现 煤场的全范围扫描。
[0073] 扫描仪安装辅助升高支架高度为4米，使用双层钢管设计，外层钢管固定，内层钢 管上下伸缩。钢管厚度70MM。辅助升高支架顶端安装旋转电机（云台），云台上安装水平 横梁，水平横梁一端安装激光探头，另外一端GPS移动站以及配重铅块。通过主体部分的电 机控制支架升高和降低，云台控制水平横梁旋转，实现采集点附近煤场整个区域的扫描。 [0074] 支架旋转部分通过云台控制旋转，使用220V交流电机带动减速机，控制横梁旋转 速度，提高扫描精度。吊臂旋转定位通过在电机顶部安装接近开关，作为旋转启动的起点和 终点。在旋转部分通过编码器获得旋转角度，与激光扫描仪数据进行对应。
[0075] 数据采集点设置
[0076] 由于扫描仪扫描距离为对煤堆最远80米，通过斗轮机大臂长度一般在40米以内， 斗轮机尾车部分长度也在40米左右，同时为了使扫描仪扫描范围重叠部分相对较多，因 此，按照斗轮机大臂距离设置采集点，例如，一般300米的煤场设置5到6个采集点。
[0077] 测量前准备
[0078] 将大臂转动到与导轨平行位置。
[0079] 测量方式
[0080] 斗轮机运行到每个数据采集点后，斗轮机停止，启动数据采集系统，激光扫描系统 通过顶部旋转支架，在斗轮机顶部旋转一圈，获得扫描范围内的煤堆高度数据，这些数据通 过数据采集系统实时发送到盘煤处理软件中。
[0081] 斗轮机在每个数据采集点都进行完一次数据采集后，整个盘煤过程结束。
[0082] 斗轮机的旋转扫描时，旋转一圈需要时间为2分钟，扫描完成后，旋转部分自动回 转。通过在软件中对煤场区域及扫描仪参数做处理后，可以实现煤场区域的全部数据扫描， 实现煤场区域无死角扫描。
[0083] 本系统设备空间定位系统使用GPS实时差分定位方式。GPS实时差分定位是指 在测量点上实时得到高精度的定位结果。这种模式的具体方法是：在一个已知测站上架设 GPS基准站接收机和数据电台，连续跟踪所有可见卫星，并通过数据电台向移动站发送差分 改正数据。移动站接收机通过移动站数据电台接收基准站发射来的差分改正数据，并在移 动站接收机内部进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置。
[0084] GPS设备对现场环境要求比较高，需要在空旷地方安装才能快速准确的接收卫星 信号。在本方案中使用的GPS差分模式需要建立一个GPS基准站和多个GPS移动站，GPS基 准站安装在#2输煤转运站顶端，电源从#2输煤转运站内部获取。GPS移动站分别安装在斗 轮机顶部和大臂前端。通过安装升高支架将GPS设备升高。
[0085] 智能数据采集系统是集数据采集、功能设置、数据传输、现场盘料与一体的现场数 据采集设备。其安装在斗轮机控制室，连接激光扫描仪和行程编码器，整合数据并将数据发 送至网络上的其他计算机。另外，软件也可以在本地完成采集，将采集数据通过U盘等存储 介质拷贝到盘煤软件中进行数据恢复。该数采仪系统性能稳定，具有可视化界面、支持触摸 操作，使用10寸触摸屏，界面操作简单，通过几个简单按钮就能完成所有操作，非常适合现 场运行人员使用。
[0086] 现场控制机箱安装在斗轮机驾驶室中，用于将激光扫描仪和旋转编码器采集到的 数据进行整合，再通过网线或其他途径发送到远程控制计算机中，进行计算。控制机箱还具 备现场盘存功能，无需远程计算机控制控制，在现场即可采集煤场扫描数据，通过简单触屏 操作即可将数据直接存入U盘中，具体操作方式在下文会有详细说明。控制机箱本身具有 电源开关，用于控制机箱电源的开闭，由堆取料机电源供给220V交流电，总的电源通过安 装在仪器支架下部的电源插排开关控制。
[0087]由于电厂中煤场周边不易铺设电缆，对于整个煤场的数据采集完全通过斗轮机完 成，采集完的数据通过常规的通信方式很难实现煤场数据的实时传输。本方案中通过无线 网桥的方式完成数据传输，无线网桥选用中科院产品，是针对工业以太网应用而设计的一 款长距离、高速率、工业级的无线网络电台。它工作在336 - 344MHz范围，传输距离在视距 情况下最大可达100公里，支持512Kbps的空中通信速率。客户可以通过以太网关或串口 网关轻松的从基础网络上得到信息。
[0088] 终端处理系统用于实现现场激光扫描仪和空间定位系统的数据处理工作，同时， 终端处理系统上安装盘煤系统处理软件，可以实现远程盘煤系统的处理工作，同时，将每次 盘煤的结果及数据存储到系统数据库中，数字化煤场系统通过调用每次的盘煤数据，实现 实时和历史盘煤结果的查看。
[0089] 激光盘煤系统通过激光扫描仪对煤场连续进行定点扫描，由旋转传感器采集角度 数据，目标采样点的角距可达到0.2 %每秒钟采样有效点可达到2000点。由智能盘煤系 统软件对测量数据进行处理，最终获得煤场精确三维图像。
[0090] 通过网络传输系统将采集的煤堆三维坐标数据发送到中心计算机，或在本地计算 机进行快速准确的堆体的体积计算及堆体三维透视景观图的生成。激光盘煤系统进行数据 处理与分析由处理终端（便携式笔记本）自动完成，处理时间不超过3分钟。
[0091] 系统能够实现整个煤场的全程无盲区扫描，并对数据进行的实时三维图像处理。 在三维建模、图形拟合、模量计算等单元，均采用先进的航天图像处理技术。通过合理算法， 剔除无效数据，保证数据计算的精确可靠。在使用本系统盘存前，料场无需整形，数据处理 后即可完美重现料场三维图像。软件设计先进、智能，人机交互友好，可视化程度高。
[0092] 通过场景数据输入和模型构建，将系统采集生成的堆体三维图像进行显示、旋转、 平移等交互操作，使被测目标堆体立体重现一目了然。系统除能够生成整个煤场的三维图 形外，还可以对三维图形分块管理。用户可以在三维图形中使用简单鼠标键盘操作分割煤 堆，并设置分块煤堆属性，包含分块体积，密度，重量，燃烧值，产地等多种信息。分块结果也 可单独生成详细的三维图形报表，从而实现对煤场的科学有效管理。
[0093] 系统可将煤场现有体积、体积变化量及实际盘煤储量、盈亏数量等生成"月末燃料 盘点统计报表"以报表的形式提供给用户。系统能够自动生成三维数据文件及报表文件，并 在指定位置长时间保存共享。报表及数据库文件与现有的办公软件兼容，授权用户可以方 便查询报表及三维数据图形，并对数据进行有效管理备份。
[0094] 本套系统除实现现场盘煤功能外，还可以根据用户需求，提供远程无线传输控制 功能。经授权的用户可在电厂局域网中，远程操作监督整个盘煤过程。
[〇〇95] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种数字化盘煤系统，其特征在于：包括激光扫描模块（1)，空间定位�？椋�2)，智能 数据采集�？椋�3)，数据传输�？椋�4)，终端处理�？椋�5)和数据展现发布�？椋�6); 所述激光扫描模块（1)和空间定位模块（2)设置于斗轮机顶端平台上，激光扫描�？� (1) 将采集的被测目标的表面形态信息发送给智能数据采集�？椋�3)，空间定位�？椋�2)将 采集的斗轮机的空间位置信息发送给智能数据采集模块（3)，智能数据采集�？椋�3)将表 面形态信息和空间位置信息通过数据传输�？椋�4)发送给终端处理�？椋�5)，终端处理模 块（5)根据表面形态信息和空间位置信息得到被测目标的表面形态、存煤信息和三维坐标 数据，进而进行煤堆的三维建模，生成三维建模图形，数据展现发布�？椋�6)对存煤信息进 行数据统计，并对统计后的存煤信息及三维建模图形进行发布。
2. 根据权利要求1所述的数字化盘煤系统，其特征在于：所述激光扫描�？椋�1)和空 间定位�？椋�2)设置于斗轮机顶端平台的辅助升高支架上。
3. 根据权利要求2所述的数字化盘煤系统，其特征在于：所述辅助升高支架包括支架 主体，水平横梁和旋转云台，所述旋转云台内部包括减速电机和旋转编码器； 所述支架主体为具有双层钢管的结构，其中外层钢管固定，内层钢管在外层钢管内部 进行上下伸缩，旋转云台设置于内层钢管的顶端，连接内层钢管和水平横梁，所述旋转云台 内部的减速电机的旋转轴与水平横梁的中部固定，水平横梁的一端设置有激光扫描�？� (2) ，水平横梁的另一端设置有空间定位�？椋�2)的一个移动站，旋转云台内部的减速电机 根据智能数据采集�？椋�3)发送的电机控制信号使旋转轴进行旋转，旋转轴在转动时带动 水平横梁旋转，进行采集点附近煤场区域的待测目标的表面形态信息的扫描及空间位置信 息的定位。
4. 根据权利要求1所述的数字化盘煤系统，其特征在于：所述激光扫描�？椋�1)为激 光测距仪。
5. 根据权利要求1所述的数字化盘煤系统，其特征在于：所述空间定位�？椋�2)包括 一个GPS基准站和三个GPS移动站，所述GPS基准站设置于输煤转运站顶端，其中两个GPS 移动站分别设置于斗轮机的大臂前端，用于获取斗轮机的大臂的旋转角度及斗轮机的大臂 的俯仰角度，另外一个GPS移动站设置于水平横梁的一端，用于测量水平横梁的旋转角度， GPS移动站的接收机通过移动站数据电台接收GPS基准站发射来的差分改正数据，并在移 动站接收机内部进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置，进而得到斗轮机的空间位 置信息。
6. 根据权利要求1所述的数字化盘煤系统，其特征在于：智能数据采集�？椋�3)还用 于将表面形态信息和空间位置信息进行存储。
7. 根据权利要求1所述的数字化盘煤系统，其特征在于：所述数据传输�？椋�4)通过 无线方式传递表面形态信息和空间位置信息。
8. -种数字化盘煤方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :激光扫描�？椋�1)采集被测目标的表面形态信息，空间定位�？椋�2)采集被测 目标的空间位置信息； 步骤2 :激光扫描�？椋�1)和空间定位�？椋�2)分别将采集的被测目标的表面形态信 息和空间位置信息发送给智能数据采集�？椋�3); 步骤3 :智能数据采集�？椋�3)将表面形态信息和空间位置信息通过数据传输�？椋�4) 发送给终端处理�？椋�5); 步骤4 :终端处理�？椋�5)根据表面形态信息和空间位置信息得到被测目标的表面形 态和三维坐标数据，进而进行煤堆的三维建模、生成三维建模图形； 步骤5 :数据展现发布�？椋�6)根据终端处理�？椋�5)得到的三维数据以及三维建模 图形，对存煤信息进行数据统计，并对统计后的存煤信息及三维建模图形进行发布。
9. 根据权利要求8所述的数字化盘煤方法，其特征在于：还包括步骤6 :在斗轮机完成 取煤作业后，激光扫描�？橹匦虏杉徊饽勘甑谋砻嫘翁畔ⅲ占涠ㄎ荒？橹匦虏杉� 测目标的空间位置信息。
10. 根据权利要求9所述的数字化盘煤方法，其特征在于：终端处理模块根据新获取的 剩余存煤的表面形态信息及空间位置信息，更新存煤数据，形成最新的存煤的三维建模图 形，并对三维建模图形进行显示。
【文档编号】G01S19/42GK104111035SQ201410315132
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】张悦, 韩璞, 徐楠楠, 刘淼, 景杰 申请人:华北电力大学（保定）
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