無人機在靖煤公司煤臺盤點中的應用

陳艷軍

摘 ?要：煤臺盤點是對煤炭庫存量進行測量和計算。即通過科學測繪準確得出庫存煤炭體積，結合測算的密度，計算庫存煤量。通過煤臺盤點，用實際數據與賬面存量對比，科學分析產、銷、存量，并有針對性的對煤臺進行管控，準確的煤臺盤點結果能夠為靖煤公司各生產礦在生產過程中保持合理的煤炭存量提供可靠數據。

關鍵詞：無人機;盤煤;

一、全站儀盤煤的缺陷

目前，靖煤公司所屬四個生產礦儲煤場的盤煤方法為全站儀人工測量盤點法。從技術分析、安全分析和經濟分析的角度將人工盤煤和無人機盤煤儀技術進行比較，全站儀人工盤煤有以下缺陷：

（一）技術分析

由于煤臺堆放會根據生產需要及地形限制，煤臺成型差，人工測量時受煤堆的幾何形狀影響大，會造成精度低、誤差大，激光測量存在透視幾何定位死角和盲區、受揚塵和大氣的光傳輸效應影響較大，精度一般，并且后期處理時需歸整煤堆形狀，影響出圖時效和誤差。

（二）安全分析

使用全站儀盤煤時，需要盤點測量人員爬到煤堆頂部進行煤堆測量，堆煤較多時造成大量人力浪費，且每個礦煤堆都有回煤口，為了安全，測量回煤口附近時不能靠的太近，致使回煤口部分測量不上，影響測量精度。

（三）經濟分析

使用人工全站儀進行盤煤時，需要先對煤場地形熟悉，再選取煤場通視條件較好的位置做為測量控制點。盤點測量人員需對煤臺每一處進行坐標打點，且坐標打點密度與精度有很大關系。盤點時行進速度慢，盤煤耗費時間長，每一個礦盤點最少需要半天，煤臺存量大時甚至需要一天。全站儀每臺售價達23萬元之多，而無人機盤煤系統僅需10萬余元。

二、無人機盤煤的應用

靖煤公司在2020年9月購置大疆精靈PHANTOM 4 RTK無人機盤煤系統，是利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通信技術、POS定位定姿技術、GPS差分定位技術和遙感應用技術，具有自動化、智能化、專業化快速獲取空間遙感信息，并進行實時處理、建模和分析的先進技術。近年來，隨著無人機技術的快速發展，其所具備高靈活性、低成本、高分辨率數據的快速獲取等優勢得以體現。將無人機遙感技術應用煤堆盤點測量上，可以有效解決傳統人工盤點法費工費時、準確度低以及固定式盤煤儀盤煤法造價高、維護成本大等問題，為煤臺盤點提供優秀解決方案。無人機盤煤技術的原理如下：

無人機盤煤技術的原理如下：

（一）規劃盤煤路徑

無人機具備自動導航功能，操作人員綜合考慮無人機飛行平臺、影像分辨率、測區范圍、航高、設計航線、旁向重疊度和航向重疊度等因素規劃飛行路徑。無人機從煤堆場的一端沿直線往另一端飛行，到場地邊緣后自動轉彎后平行飛回，如此往復，測完整個堆場，同時使相鄰兩張照片保持旁向重疊度和航向重疊度。

（二）進行航拍

無人機起飛后通過提前設定好的路線進行飛行，按照每2秒拍攝一張，通過連續重疊的地面拍攝，獲得煤堆的影像資料，通常，一個航次可以獲得上千張照片，對這些影像的匹配是關鍵步驟。通過特征匹配提取煤堆影像特征點，根據特征點、控制點、姿態數據和GPS 數據等信息，經過空中三角測量，獲取每張照片的外方位元素和所有加密點的物方坐標，最后經過密集匹配，獲取三維密集點云數據。

（三）點云獲取、生成三維圖片

為了快速獲得煤堆的體積，人們需要對前文獲得的密集點云數據進行進一步處理，將散亂點云數據轉換為三維體積模型，通常使用的是三角剖分方法，將散點集剖分成不均勻的三角網絡，滿足“最大化最小角"及“空圓性質"的特性，最終使其具有“最接近""唯一性""最優性""最規則""區域性"和“具有凸多邊形的外殼"等優異特性，

通過三角剖分法形成TIN模型微單元，整個煤堆場可以看成無數煤場TIN模型微單元的集合，煤堆體積[V]可以通過無數個微單元體積的累加得到。

（四）煤堆自然堆積密度測量

煤堆的自然堆積密度往往不是一個固定值，不同煤種的密度不盡相同，即使同一煤種也會因其堆煤方式、含水量等不同而不同。因此，需要對煤堆的自然堆積密度進行測算。

通常采用模擬法，根據《商品煤樣人工采取方法》（GB 475—2008）的采樣方法并按照《煤炭堆密度小容器測定方法》（MT/T 739-2011）的要求，對煤堆各部位進行密度測量，并按照其占比計算權重，從而計算煤堆的自然堆積密度，結合煤堆體積量，計算煤堆存量。

三、與傳統盤煤技術相比較，無人機盤煤具有以下優點：

（一）技術分析

RTK 定位精度可以達到厘米級別，采用無人機盤煤可以有效的防止煤堆死角帶來的測量誤差，相位差激光測距可以達到毫米級，精度較傳統盤煤方法大幅度提高。

（二）安全分析

無人機盤煤系統大大減少了人員勞動量，避免了人身安全問題，且防止死角誤差等，極大地提高了盤煤精度。

（3）經濟分析

采用無人機盤煤系統，取代了傳統的人工盤煤方式，使得在盤煤過程中“自動化”成為現實，大大節省了人力和資金支出，全程自動完成，一次僅需要十五分鐘，工作量大幅度減小。采用無人機盤煤系統，只需一臺就可以滿足多個生產礦煤場使用，可以進行模塊化升級，無需整套設備更換，維護成本低，從經濟效益分析，無人機盤煤經濟實惠，省時省力，具有很強的優勢。

四、總結

煤臺盤點是靖煤公司及各生產礦經營管理的重要工作之一，同時也是生產管理、運銷調度及成本核算的重要組成部分。無人機盤煤技術采用無人機搭載先進感知平臺，實現對煤臺全區域巡查，并進行煤臺儲量計算，實現煤臺的精確盤點，為公司的生產計劃、運銷調度等提供科學決策依據。

參考文獻：

（1）李強，李天.無人機攝影測量在煤場儲量測算中的應用[J.北京測繪，2019，33（4）：396-399.