胥立志

摘 要 文章由兩部分內(nèi)容組成，先是對全方向、固定式激光盤煤系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，隨后，結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，圍繞系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)，展開了系統(tǒng)、深入的探討，希望可以在某些方面給開發(fā)者以啟發(fā)，為燃煤儲(chǔ)量測量及相關(guān)工作的高效開展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 固定激光盤煤;全方向掃描;激光盤煤系統(tǒng)

前言

測量煤堆體積的方法，主要是先整理煤堆形狀，再以規(guī)則物體體積為依據(jù)，完成測量、計(jì)算煤堆體積的工作，但是，這種測量方法不僅費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，還會(huì)受到環(huán)境、天氣等外界因素的影響，從而出現(xiàn)誤差，如何提高測量效率和準(zhǔn)確性，自然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，本文所開發(fā)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義不言而喻。

1固定式全方向激光盤煤系統(tǒng)的介紹

現(xiàn)階段，多數(shù)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(fèi)，計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性也難以得到保證，從企業(yè)管理者的角度來說，管理電廠煤堆所需工具，應(yīng)當(dāng)是測量方便、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、不會(huì)給正常生產(chǎn)帶來影響的測量系統(tǒng)，即——全方位、固定式激光盤煤系統(tǒng)。

該系統(tǒng)需要在堆取料機(jī)的門架上，對激光器進(jìn)行安裝并固定，利用堆取料機(jī)行走的動(dòng)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(qū)，則可以通過對云臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，擴(kuò)大掃描的范圍，達(dá)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(jì)算提供參考，煤盤報(bào)表隨之生成。由此可見，該系統(tǒng)的優(yōu)勢，主要是自動(dòng)完成測量，無須借助人力，便于操作、盤煤速度快且勞動(dòng)強(qiáng)度低。

2固定式全方向激光盤煤系統(tǒng)的開發(fā)

2.1 應(yīng)用實(shí)例

某電廠占地面積較大，需要采集近十萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，原有盤煤系統(tǒng)，難以在短時(shí)間內(nèi)完成大量采集數(shù)據(jù)點(diǎn)的工作，引入該系統(tǒng)后，無論是測量精度還是圖形顯示，所具有準(zhǔn)確度均得到了大幅提升，對比掃描圖形與現(xiàn)場實(shí)拍圖可以看出，掃描圖形與實(shí)際堆形十分契合。

2.2 硬件組成

在煤場對觀測網(wǎng)、空間坐標(biāo)系進(jìn)行建立，通過激光測距的方式，獲取空間信息，再利用PC機(jī)，將測量數(shù)據(jù)點(diǎn)向點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，形成目標(biāo)坐標(biāo)數(shù)據(jù)及表面形態(tài)，從而獲取儲(chǔ)煤信息。從本質(zhì)上來說，激光盤煤系統(tǒng)工作的過程，就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)采集與處理的過程，利用點(diǎn)云圖，對目標(biāo)采樣結(jié)果加以表達(dá)，只要采集所得坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可以對煤堆形狀加以反映，所劃分網(wǎng)格數(shù)量符合實(shí)際需求，就能夠計(jì)算出與煤堆真實(shí)體積相近的結(jié)果[1]。

該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，包括轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)、激光掃描儀等，其中，轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)的作用，主要是對掃描角度進(jìn)行調(diào)整，固定激光掃描儀，擴(kuò)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(diǎn)為亮度高、方向性強(qiáng)及單色性好，符合煤場測距的需求，脈沖波發(fā)出后，發(fā)射器內(nèi)部開始對時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，碰到物體后，部分激光波返回，收到這部分激光波后，發(fā)射器內(nèi)部停止時(shí)間的計(jì)算，確定物體距離。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

數(shù)值計(jì)算、矩陣運(yùn)算等領(lǐng)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(yùn)行效率低等，在對應(yīng)用程序進(jìn)行編寫時(shí)，對Delphi加以應(yīng)用，雖然可以做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集數(shù)據(jù)和人機(jī)交互，圖形處理、數(shù)值處理工作的效率，卻無法得到保證。因此，在開發(fā)系統(tǒng)的過程中，將上述軟件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行集成，可以使開發(fā)效率得到顯著提高。該系統(tǒng)以Delphi為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化軟件界面的方式，使存儲(chǔ)、維護(hù)測量、通訊數(shù)據(jù)的目標(biāo)成為現(xiàn)實(shí)。再借助Matlab軟件，將函數(shù)文件向COM組件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，打包算法程序、支撐函數(shù)庫，生成可供應(yīng)用程序使用的集成組件，需要注意一點(diǎn)，所生成組件屬于進(jìn)程內(nèi)組件，存在形式為DLL，無須依靠其他軟件運(yùn)行[2]。實(shí)踐證明，對二者進(jìn)行混合編程，所開發(fā)盤煤軟件的功能十分強(qiáng)大：其一，協(xié)調(diào)控制硬件的運(yùn)行;其二，處理采集所得原始輪廓數(shù)據(jù)，計(jì)算儲(chǔ)量并生成報(bào)告。

在對軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，以下內(nèi)容應(yīng)當(dāng)引起重視。同一個(gè)掃描周期的橫斷面成像，通常以二維曲線的形式，在同一個(gè)坐標(biāo)系上加以呈現(xiàn)。多數(shù)煤場都存在不利于堆取料機(jī)行走的區(qū)域，因此，測量煤場的工作，應(yīng)當(dāng)被分為以下幾個(gè)部分：其一，煤場前端/后端，轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)，對激光器的掃描角度進(jìn)行調(diào)整，完成測量。堆取料機(jī)在測量過程中，只需要由起點(diǎn)向終點(diǎn)進(jìn)行行走即可，軟件負(fù)責(zé)控制云臺(tái)，激光器則會(huì)跟隨云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，每次掃描均會(huì)獲得相應(yīng)的輪廓線，工作人員只需對激光器的安裝角度進(jìn)行連續(xù)改變，再對轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行改變，就可以獲得前端/后端的輪廓線。其二，在對末端進(jìn)行掃描時(shí)，應(yīng)通過向后偏轉(zhuǎn)云臺(tái)的方式，達(dá)到測量的目的，待掃描工作告一段落，再將低頭掃描恢復(fù)到水平位置。掃描時(shí)，激光器掃描所得煤場輪廓，分別顯示在左側(cè)/右側(cè)掃描區(qū)，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(shí)，應(yīng)在保證云臺(tái)傾角為零的基礎(chǔ)上，勻速前行。其四，在進(jìn)行前端掃描時(shí)，先固定斗輪機(jī)位置，再利用軟件控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后，完成抬頭掃描的工作。

3結(jié)束語

上文所討論系統(tǒng)，通過激光測距的方式，對煤堆橫斷面的面積和輪廓進(jìn)行測量，在此基礎(chǔ)上，完成煤場儲(chǔ)量計(jì)算、立體圖形生成的任務(wù)，具有自動(dòng)化程度高、過程簡單的優(yōu)勢，不僅解決了人為作業(yè)無法保證測量精度的問題，還縮短了測量周期，發(fā)電成本也隨之降低。

參考文獻(xiàn)

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

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

（08）：57-60.