固定式全方向激光盤煤系統開發研究

胥立志

摘 要 文章由兩部分內容組成，先是對全方向、固定式激光盤煤系統進行了介紹，隨后，結合應用實例，圍繞系統硬件與軟件的設計，展開了系統、深入的探討，希望可以在某些方面給開發者以啟發，為燃煤儲量測量及相關工作的高效開展奠定基礎。

關鍵詞 固定激光盤煤;全方向掃描;激光盤煤系統

前言

測量煤堆體積的方法，主要是先整理煤堆形狀，再以規則物體體積為依據，完成測量、計算煤堆體積的工作，但是，這種測量方法不僅費力、費時，還會受到環境、天氣等外界因素的影響，從而出現誤差，如何提高測量效率和準確性，自然成為人們關注的焦點，本文所開發系統的現實意義不言而喻。

1固定式全方向激光盤煤系統的介紹

現階段，多數電廠所采用的盤煤方法仍舊為人工盤煤，不僅使人力被大量浪費，計量結果的準確性也難以得到保證，從企業管理者的角度來說，管理電廠煤堆所需工具，應當是測量方便、實時性強、不會給正常生產帶來影響的測量系統，即——全方位、固定式激光盤煤系統。

該系統需要在堆取料機的門架上，對激光器進行安裝并固定，利用堆取料機行走的動力，完成煤場測量工作，使盤煤效率得到提高，若行至煤場盲區，則可以通過對云臺進行轉動的方式，擴大掃描的范圍，達到全方向測量的效果。完成掃描后，生成精度極高的煤場圖像，為煤堆體積的計算提供參考，煤盤報表隨之生成。由此可見，該系統的優勢，主要是自動完成測量，無須借助人力，便于操作、盤煤速度快且勞動強度低。

2固定式全方向激光盤煤系統的開發

2.1 應用實例

某電廠占地面積較大，需要采集近十萬個數據點，原有盤煤系統，難以在短時間內完成大量采集數據點的工作，引入該系統后，無論是測量精度還是圖形顯示，所具有準確度均得到了大幅提升，對比掃描圖形與現場實拍圖可以看出，掃描圖形與實際堆形十分契合。

2.2 硬件組成

在煤場對觀測網、空間坐標系進行建立，通過激光測距的方式，獲取空間信息，再利用PC機，將測量數據點向點云數據進行轉化，形成目標坐標數據及表面形態，從而獲取儲煤信息。從本質上來說，激光盤煤系統工作的過程，就是對數據進行重復采集與處理的過程，利用點云圖，對目標采樣結果加以表達，只要采集所得坐標數據，可以對煤堆形狀加以反映，所劃分網格數量符合實際需求，就能夠計算出與煤堆真實體積相近的結果[1]。

該系統的硬件構成，包括轉動云臺、激光掃描儀等，其中，轉動云臺的作用，主要是對掃描角度進行調整，固定激光掃描儀，擴大掃描范圍，解決測量存在死角的問題;激光掃描儀屬于核心測量硬件，激光束的特點為亮度高、方向性強及單色性好，符合煤場測距的需求，脈沖波發出后，發射器內部開始對時間進行計算，碰到物體后，部分激光波返回，收到這部分激光波后，發射器內部停止時間的計算，確定物體距離。

2.3 軟件設計

數值計算、矩陣運算等領域，使用頻率較高的軟件為Matlab，但是，該軟件存在較多問題，例如，界面功能弱、運行效率低等，在對應用程序進行編寫時，對Delphi加以應用，雖然可以做到實時監控、采集數據和人機交互，圖形處理、數值處理工作的效率，卻無法得到保證。因此，在開發系統的過程中，將上述軟件的優點進行集成，可以使開發效率得到顯著提高。該系統以Delphi為基礎，通過優化軟件界面的方式，使存儲、維護測量、通訊數據的目標成為現實。再借助Matlab軟件，將函數文件向COM組件進行轉換，打包算法程序、支撐函數庫，生成可供應用程序使用的集成組件，需要注意一點，所生成組件屬于進程內組件，存在形式為DLL，無須依靠其他軟件運行[2]。實踐證明，對二者進行混合編程，所開發盤煤軟件的功能十分強大：其一，協調控制硬件的運行;其二，處理采集所得原始輪廓數據，計算儲量并生成報告。

在對軟件進行設計的過程中，以下內容應當引起重視。同一個掃描周期的橫斷面成像，通常以二維曲線的形式，在同一個坐標系上加以呈現。多數煤場都存在不利于堆取料機行走的區域，因此，測量煤場的工作，應當被分為以下幾個部分：其一，煤場前端/后端，轉動云臺，對激光器的掃描角度進行調整，完成測量。堆取料機在測量過程中，只需要由起點向終點進行行走即可，軟件負責控制云臺，激光器則會跟隨云臺的轉動而轉動，每次掃描均會獲得相應的輪廓線，工作人員只需對激光器的安裝角度進行連續改變，再對轉動角度進行改變，就可以獲得前端/后端的輪廓線。其二，在對末端進行掃描時，應通過向后偏轉云臺的方式，達到測量的目的，待掃描工作告一段落，再將低頭掃描恢復到水平位置。掃描時，激光器掃描所得煤場輪廓，分別顯示在左側/右側掃描區，如果煤場末端并不存在煤堆，煤場輪廓顯示為水平線。其三，掃描煤場中端時，應在保證云臺傾角為零的基礎上，勻速前行。其四，在進行前端掃描時，先固定斗輪機位置，再利用軟件控制云臺轉動，最后，完成抬頭掃描的工作。

3結束語

上文所討論系統，通過激光測距的方式，對煤堆橫斷面的面積和輪廓進行測量，在此基礎上，完成煤場儲量計算、立體圖形生成的任務，具有自動化程度高、過程簡單的優勢，不僅解決了人為作業無法保證測量精度的問題，還縮短了測量周期，發電成本也隨之降低。

參考文獻

[1] 羅建明，陳超，肖珍芳，等.固定式激光盤煤儀校準方法的研究[J].計量與測試技術，2018，45（11）：79-80.

[2] 張雙武.基于GPS定位的激光盤煤系統研究[J].電工技術，2017，

（08）：57-60.