一种对矿场进行盘点的方法及系统与流程

本发明涉及地形勘测领域，特别是一种对矿场进行盘点的方法及系统。

背景技术：

随着火电厂机组的扩大和煤价的提高，盘煤越来越成为发电企业不可缺少的一个环节。盘煤的方式也从原始的人工皮尺盘煤演变成高科技的激光自动盘煤。人工盘存的主要原理为：首先将堆积的煤炭通过斗轮堆取料机（用来堆取煤炭的载体）进行整形，一般将其整成比较规则梯形或矩形。再通过人工采用皮尺进行丈量，根据计算得其体积再根据密度得出重量。激光自动盘煤仪主要原理为：利用高精度的激光扫描仪对料场表面进行采集。通过计算机处理料堆轮廓数据，重建出料场的3D图形，计算出料堆的体积等信息。结合设定的密度，将得到堆料的重量。传统的盘煤方式比较落后，虽然使用了激光盘煤仪，但是激光盘煤仪容易受到人为因素的干扰，造成盘煤数据不准确

公开号为CN104279955A的发明专利申请公开了一种基于四轴飞行器的火电厂盘煤测算方法，包括如下步骤：(1)通过在煤堆正上方采用激光测距，测得煤堆正上方采集点与煤堆表面点直线距离为h，采集点与煤堆所在地面水平面直线距离为H，由此得到煤堆表面点与煤堆所在地面水平面直线距离z＝H-h，同时通过GPS定位模块得到采集点水平坐标x和y；(2)重复步骤(1)得到多个煤堆正上方采集点与煤堆表面点直线距离以及水平坐标，通过对多个煤堆正上方采集点与煤堆表面点直线距离得到多个煤堆表面点与煤堆所在地面水平面直线距离，由此描绘煤堆俯视图轮廓；(3)通过对多个煤堆表面点与煤堆所在地面水平面直线距离与多个采集点水平坐计算煤堆的近似体积。该发明只能够测量开放式的煤场，不能够对封闭场所进行测量，因此对有些煤场并不适合。

技术实现要素：

本发明提供的一种对矿场进行盘点的方法及系统的意义和目的在于：通过无人机盘煤仪、堆取料定位装置和煤棚专用激光盘煤仪技术实时监控矿物堆，将取料、堆料的每个过程引起的矿物堆外形变化扫描并记录，扫描结果实时出现在数字化矿场系统中，通过矿场分区的数字化管理指导相关矿物的先进先出，以不同颜色显示不同矿物，为使用提供了可靠的依据。

本发明的第一目的是提供一种对矿场进行盘点的方法，包括使用多轴飞行器作为盘矿工具，还包括以下步骤：

步骤1：设定所述多轴飞行器的运动参数；

步骤2：所述多轴飞行器在指定区域内进行盘矿；

步骤3：收集所述多轴飞行器采集到的矿场参数；

步骤4：生成矿场数据库和图形库中至少一种。

优选的是，所述矿场为：煤场、木材场、金属矿物场和其他物品存放场所中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述运动参数包括：坐标、面积、时间、速度、距离、高度和角度中至少一种。

在上述方案中优选的是，使用台式电脑、笔记本电脑、地面工作站等计算机设备中至少一种设定所述运动参数，并通过有线、无线和蓝牙中至少一种方式输入到所述多轴飞行器中。

在上述方案中优选的是，所述多轴飞行器是指至少有一个轴的飞行器。

在上述方案中优选的是，所述步骤2为指挥所述多轴飞行器按照运动参数飞行，使用专属设备获取矿场参数。

在上述方案中优选的是，所述矿场参数包括矿物堆的外形、体积、重量和保存情况中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述专属设备包括：：照相机、摄像机、红外感应器、声波探测器、激光探测器和超声波扫描器中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述步骤2为使用定位装置确定所述多轴飞行器的位置。

在上述方案中优选的是，所述定位装置包括：卫星定位、GPS定位、遥感定位、室内基站和棚内专属定位仪中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述指定区域为开放式区域和封闭式区域中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述开放式区域包括开放式露天矿场、半围栏式露天矿场和围栏式露天矿场中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述封闭式区域包括：储物仓库、矿物棚、半遮盖矿场和全封闭矿场中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述步骤3为使用计算机和存储设备中至少一种通过无线和有线方式中至少一种下载并保存所述多轴飞行器中的矿场参数。

在上述方案中优选的是，所述步骤4为分析、筛选和计算所述矿场参数，生成矿场数据库。

在上述方案中优选的是，所述步骤4还为根据所述数据库的中的数据精准计算出矿堆的体积和重量。

在上述方案中优选的是，所述步骤4还为根据所述数据库的外形数据、体积数据和重量数据计算得出矿场平均密度，并保存在数据库中。

在上述方案中优选的是，所述步骤4还为根据所述数据库中的数据生成矿场图形，并生成图形库。

在上述方案中优选的是，所述矿场图形包括三维网格图形、俯视平面高程图和分层剖面图中至少一种。

在上述方案中优选的是，在所述分层剖面图中能够看到展示矿场存矿的层次变化和每层的矿物量中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述步骤4还为根据所述数据库对矿场存矿进行分析，并生成数据报告。

在上述方案中优选的是，所述数据报告包括矿物的现存数量报告、剩余数量报告、矿物质量异常报告、矿物数量异常报告和矿物补充建议报告中至少一种。

本发明的第二目的是提供一种对矿场进行盘点的系统，包括作为盘矿工具的多轴飞行器，还包括以下模块：

设定模块：设定所述多轴飞行器的运动参数；

指挥模块：所述多轴飞行器在指定区域内进行盘矿；

收集模块：收集所述多轴飞行器采集到的矿场参数；

分析模块：生成矿场数据库和图形库中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述矿场为：煤场、木材场、金属矿物场和其他物品存放场所中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述运动参数包括：坐标、面积、时间、速度、距离、高度和角度中至少一种。

在上述方案中优选的是，使用台式电脑、笔记本电脑、地面工作站等计算机设备中至少一种设定所述运动参数，并通过有线、无线和蓝牙中至少一种方式输入到所述多轴飞行器中。

在上述方案中优选的是，所述多轴飞行器是指至少有一个轴的飞行器。

在上述方案中优选的是，所述指挥模块具有指挥所述多轴飞行器按照运动参数飞行，使用专属设备获取矿场参数的功能。

在上述方案中优选的是，所述矿场参数包括矿物堆的外形、体积、重量和保存情况中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述专属设备包括：照相机、摄像机、红外感应器、声波探测器、激光探测器和超声波扫描器中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述指挥模块还具有使用定位装置确定所述多轴飞行器的位置的功能。

在上述方案中优选的是，所述定位装置包括：卫星定位、GPS定位、遥感定位、室内基站和棚内专属定位仪中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述指定区域为开放式区域和封闭式区域中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述开放式区域包括开放式露天矿场、半围栏式露天矿场和围栏式露天矿场中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述封闭式区域包括：储物仓库、矿物棚、半遮盖矿场和全封闭矿场中至少一种。

在上述方案中优选的是，所述收集模块具有使用计算机和存储设备中至少一种通过无线和有线方式中至少一种下载并保存所述多轴飞行器中的矿场参数的功能。

在上述方案中优选的是，所述分析模块具有分析、筛选和计算所述矿场参数，生成数据库的功能。

在上述方案中优选的是，所述分析模块还具有根据所述数据库的中的数据精准计算出矿堆的体积和重量的功能。

在上述方案中优选的是，所述分析模块还具有根据所述数据库的外形数据、体积数据和重量数据计算得出矿场平均密度，并保存在数据库中的功能。

在上述方案中优选的是，所述分析模块还具有根据所述数据库中的数据生成矿场图形，并生成图形库的功能。

在上述方案中优选的是，所述矿场图形包括三维网格图形、俯视平面高程图和分层剖面图中至少一种。

在上述方案中优选的是，再所述分层剖面图中能够看到展示矿场存矿的层次变化和每层的矿物量中至少一种。

在上述方案中优选的是，根据所述数据库对矿场存矿进行分析，并生成数据报告。

在上述方案中优选的是，所述数据报告包括矿物的现存数量报告、剩余数量报告、矿物质量异常报告、矿物数量异常报告和矿物补充建议报告中至少一种。

上述对矿场进行盘点的方法及系统，通过建立的多点密度、密度-煤质智能关系库，可用来对不同位置的煤炭重量、煤质变化作定性的分析，可对入厂的煤炭质、量异常进行预警，对传统的通过计量工具测量出的量、质作对比判断，加强了数据的准确性、安全性，并强化了数据的可追溯性。

附图说明

图1为按照本发明的对矿场进行盘点的方法的一优选实施例的步骤流程图。

图2为按照本发明的对矿场进行盘点的系统的一优选实施例的模块图。

图3为按照本发明的对矿场进行盘点的系统的无人机的一优选实施例的技术参数示意图。

图4为按照本发明的对矿场进行盘点的系统的无人机的一优选实施例的俯视图。

图5为按照本发明的对矿场进行盘点的系统的如图4所示的无人机的实施例的主视图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。

实施例1

如图1、图2所示，执行步骤100，在设定模块200中设定多轴飞行器201的运动参数，包括多轴飞行器201的运动轨迹、总飞行时间、飞行速度、飞行高度、飞行方向、拐点坐标、拐弯角度、巡查面积等，通过有线传输方式或者无线传输方式输入到多轴飞行器201的系统中并保存参数。通过有线连接方式或者无线连接方式连接飞行器上的图像采集设备202，可以是高速摄像机、红外感应器、声波探测器、激光探测器和超声波扫描器中的一种设备，设定图像采集设备参数，包括倾斜度、光亮度、图像清晰度、帧数、扫描频率等，输入到图像采集设备202中并保存参数。执行步骤110，使用指挥模块210（可以是多轴飞行器的遥控器）控制多轴飞行器201进行盘矿作业，并把图像采集设备202采集到的图像或视频数据保存在图像采集设备202自带的存储器中。通过无线传输的方式在计算机的屏幕上实时显示多轴飞行器201的飞行轨迹和安装在多轴飞行器201上的图像采集设备202传回来的实时视频信息，并生成三维效果图。多轴飞行器201在执行盘矿任务结束后，执行步骤120，多轴飞行器201与计算机使用无线或者有线相连，通过收集模块220下载保存在图像采集设备202自带的存储器中的数据，并执行步骤130，在分析模块230中生成矿场数据库232，矿场数据库232对发送过来的数据进行筛选，保留有效数据，删除冗余数据，并把优化完成的数据保存在矿场数据库232中。执行步骤140，分析模块230中的图形库231从数据库232中读取有效数据，生成矿场图形，包括三维立体图、三维网格图形、俯视平面高程图、分层剖面图；在三维立体图中，能够清晰的呈现单个煤场的三维图像，让使用者充分了解煤厂的情况；在分层剖面图中，可以清楚的看到每次分层后煤场存煤的层次变化，每层的煤量。执行步骤150从数据库232中读取有效数据、分析有效数据并生成数据报告，数据报告包括矿物的剩余数量报告、矿物质量异常报告、矿物数量异常报告和矿物补充建议报告，用户可根据剩余数量报告判断是够需要增加存储量；根据矿物质量异常报告和矿物数量异常报告，判断矿物是否发生了化学变化，是否要进行人工巡查；矿物补充建议报告用于提醒客户哪一种矿物需要及时补充，并根据过往补充记录在矿物补充建议报告中提醒客户最晚在什么时间补充货物。

实施例2

通过无人机盘煤仪、堆取料定位装置和煤棚专用激光盘煤仪技术实时监控煤堆，将取料、堆料的每个过程引起的煤堆外形变化扫描并记录，扫描结果实时出现在数字化煤场系统中，通过煤场分区的数字化管理指导相关煤种的先进先出，以不同颜色显示不同煤种，为配煤掺烧提供了可靠的依据。

（i）无人机盘煤仪

无人机盘煤仪操作简单（一键启停，自动按照设定路线飞行）、盘煤效率高（一般的煤场十五分钟内可以完成）、精确性高（其他的盘煤仪扫描后产生数千上万的点云，无人机盘煤仪能够产生几百万个点云，因此不但可以几乎完全真实的成现出煤场的实际图形，而且根据用户的实际考评误差控制在千分之五以内）。

能生成各种不同图形：三维网格图形、俯视平面高程图、分层剖面图等。在分层剖面图中，可以清楚的看到每次分层后煤场存煤的层次变化，每层的煤量等，为煤场分层提供前期准备。

（ii）煤棚内盘煤仪系统

煤棚内盘煤仪系统可提供无任何死角完美盘煤方案，解决了堆取料机远端（外侧面）无法扫描和轨道限位以外的煤堆无法扫描的行业难题，也解决了便携式激光盘煤仪人为可干扰因素过多的缺陷。

（iii）煤堆密度

利用无人机盘煤仪结合煤棚内激光盘煤仪技术，获取煤堆外形、体积，并结合重量、计算煤堆平均密度，再根据历史煤质-密度-重量关系，使生产过程统一到重量、体积、密度和外形四个标准下，而不再是孤立的方式来衡量：入厂验收用称量重量、煤场存煤用盘煤体积、入原煤仓用煤面感应、给料入炉用皮带重量，保证了进存耗全程的协同性。

智能盘煤系统融入无人机和激光盘煤测量技术后，通过建立的多点密度、密度-煤质智能关系库，可用来对不同位置的煤炭重量、煤质变化作定性的分析，可对入厂的煤炭质、量异常进行预警，对传统的通过计量工具测量出的量、质作对比判断，加强了数据的准确性、安全性，并强化了数据的可追溯性。

实施例3

1、一种对矿场进行盘点的系统的应用范围

适用于：航空测量、地质勘测、灾害监测、动物保护监测、森林防护监测、航拍摄影、河道巡视、公共安全监测、工业建设监测和国土资源保护等行业。

2、一种对矿场进行盘点的系统的特点与优势；

（1）目前市场上盘点效率最高的盘点系统，5分钟可以盘点1000平方米的料场；

（2）目前市场上盘点精度最高的盘点系统，完全无盲区盘点，建模点云数量达1000万个；

（3）生成模型为真彩三维立体模型，料堆细节一览无余；

（4）无人机自主导航飞行，盘点过程中，无需人为干预，高度自动化；

（5）数据处理自动化，用户再也不用被复杂的数据处理软件困扰；

（6）最适合超大型料堆，超复杂料堆的精准盘点；

3、一种对矿场进行盘点的系统的设备组成：

（1）无人机一架；

（2）专业航拍相机一部；

（3）盘煤软件一套；

（4）无人机电池两块；

（5）相机电池两块；

（6）无人机电池充电器一个；

（7）相机充电器一个；

（8）用户使用手册一本。

4、一种对矿场进行盘点的系统使用的无人机特点：

（1）独创机型设计，动平衡效果好；

（2）优化动力组合设计，实现超过一小时长航时能力；

（3）环境适应性强，最大风速允许6级；

（4）超低温、超高温工作能力，零下35度至55度正常工作。

实施例4

如图3所示，飞行器的重量为2900克，最大起飞重量为5900克，悬停精度为垂直方向0.5米、水平方向2.5米，最大俯仰角度为35度，最大上升速度为6米/秒，最大下降速度为4.5米/秒，最大水平飞行速度为48公里/小时，最大可承受风速为6米/秒，最大飞行时为50分钟，工作温度为-35摄氏度至6摄氏度，轴距为630毫米，外形尺寸为54厘米*54厘米*19厘米，材质为碳纤维或者铝合金。遥控器的工作频率为2.4GHz ISM，通讯距离为1000米，接收灵敏度（1%PER）为-97dBm，供电方式为内置3.7V锂电，电池容量为2000mAh，充电接口为micro USB。

如图4、5所示，该设备型号为F55型无人机盘煤仪，此无人机为4轴无人机。

尽管以上已经对本发明的各种优选实施方式和特征进行了描述，但在不脱离本发明的目的和宗旨的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明做出许多变化、补充、改变和删减。以上结合本发明的具体实施例做的详细描述，并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。