一种实用的激光盘煤系统设计

　　0 引言

　　火力发电厂存煤量是核算发电成本的一个重要的经济指标。人们一直在寻求一种方法，可以准确地获得发电厂存煤量。早期人们用推煤机将不规则煤堆整形，然后用尺子丈量，计算出煤堆的体积，再乘以煤的比重，得到存煤量。将这样的过程称为盘煤。但是，这种方法测量结果误差较大。为了准确地获得火电厂存煤量，节省发电成本，该文提出一种实用、便捷的盘煤系统方案。

　　1 盘煤系统硬件组成及工作原理

　　盘煤系统工作原理是在煤场建立观测网和空间坐标系，利用精密测量仪器在观测网上采集煤堆轮廓数据点，然后将这些数据点按照一定的数学模型转换为三维坐标，利用VC 和OpenGL 技术进行煤堆三维图形复现，用方格网算法计算煤堆的体积，最终用体积乘以煤的比重获得存煤量。硬件系统主要完成采集煤堆轮廓数据点，包括2 个设备，1 个多功能测量设备用于采集数据，1 个手持电脑用于收发数据。如图1 所示。

　　根据测量要求，多功能测量设备选择美国手持激光多功能测距仪CX( Contour Xlric) ，有以下的原因: ①CX 量程达1 850 m; ②设备小，而且具有图1 所述4 个功能，测量误差≤0. 5%; ③抗干扰能力强。手持电脑选择松下CF - 19，因为CF - 19 体积重量小，而且还具有一些特殊的性质，例如防水、防撞击、抗干扰能力强，更为重要的是可以在野外恶劣环境下工作，内置锂电池可以提供7 h 左右的使用时间。

　　2 煤堆数据采样

　　在对煤堆数据进行采样前，还需要建立观测网和空间坐标系。

　　2. 1 建立测量观测网和空间直角坐标系

　　由于在一个点根本不能观测到整个煤堆的轮廓外形，因此必须建立测量观测网。测量观测网可以获得煤堆轮廓的多个观测点。观测点又叫基点，设置在测量仪器的地方，用来采集煤堆轮廓特征点数据; 把煤堆表面的特征点叫碎部点。有时煤场太大或形状复杂，还需建立辅助点，采集的点越密，绘制的三维越逼真。如图2 所示。

　　在现实世界中，所有的物体都具有三维特征，将三维物体及二维数据联系在一起的惟一纽带就是坐标。建立空间直角坐标系，煤场采样点才有意义，采样的数据点在同一坐标系下，以便于煤堆三维重建。

　　2. 2 煤堆数据采样及转换

　　煤堆数据是按照一定的顺序在观测点上用仪器测量煤堆轮廓的特征点获取的。手持激光多功能测距仪CX 测量煤堆将获得斜距、方位、垂直角，并不是三维坐标，因此需进行转换才能获得煤堆的三维坐标数据。