一种移动式煤场数据采集系统的制作方法

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种用于对煤炭的存储情况进行数据采集的移动式煤场数据采集系统。

背景技术：

燃料成本占到发电企业成本的60％左右，燃料煤场管理垂直的提高直接影响火电企业安全生产和成本控制。火电企业普遍开展了远程诊断、智能燃烧、燃料管控智能化等数字化电厂相关项目建设。

储煤场管理是燃料管理的中枢环节。首先，在智能燃煤系统中，智能燃料闭环管理需要以智能煤场为核心进行燃料的核心管理，在闭环管理中将所有的煤场信息和工作过程用数据形式描述出来并且建立计算机模型，包括煤场的几何结构，煤场的存煤情况，存煤煤种，煤质，煤场的堆放情况，安全预警等。其次，在智能运煤作业系统中，智能煤场对于堆存位置决策、掺配策略形成、流程自动选择、无人化作业的实现都将提供主要的数据支撑。再者，作为燃管与燃运的数据公共平台，对于完成智能燃煤系统的数字化、网络化、自动化基础要求起到不可缺失的作用。

燃煤电厂对于储煤场的精细管理需求日益紧迫，要实现储煤场的精确数字化管理，一个基本前提就是获得存煤的实时分布情况。在此基础上，将煤场的几何分布、温度场分布等实时属性和作业情况、作业时间等动态作业信息进行结合，形成融合煤场燃煤信息、作业过程信息于一体的数字化煤场模型，为掺配上煤、堆取决策、燃煤采购、自燃预防、无人堆取料作业提供数据支撑。

其中，现有技术中通常采用采集设备获取煤场中煤的几何分布、温度场分布等燃料的相关数据。但在数据采集的实时性和完整性上仍无法满足煤场管理和电厂生产的需要。因此，在进行数据采集时如何确保其实时性和完整性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种移动式煤场数据采集系统，以保证采集到的煤场数据的完整性。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种移动式煤场数据采集系统，包括：

设置在煤场燃料上方的导轨；

垂直设置在所述导轨下方、可在所述导轨上自由行走的机器人行走机构；

设置在所述机器人行走机构上的载重云台，所述载重云台可在所述机器人行走机构上实现360度旋转；

设置在所述载重云台上的燃料数据采集装置。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，还包括：

定位装置，用于实时定位并向人机交互平台发送所述机器人行走机构在导轨上的位置信息。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，所述定位装置包括：

均匀设置在所述导轨上的多个rfid标签；

用于读取所述rfid标签信息的感应装置，所述感应装置用于，读取所述rfid标签的射频信号，确定并向人机交互平台发送所述机器人行走机构在导轨上的位置信息。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，还包括：

设置在所述机器人行走机构上的蓄电池，所述蓄电池用于对移动式煤场数据采集系统中的用电设备提供工作电源；

设置在所述导轨上的充电接口，用于当所述机器人行走机构行走至预定位置时，与所述蓄电池的充电端子对接，为所述蓄电池充电。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，还包括：

人机交互平台，用于依据用户操作指令或预设逻辑实现对机器人车体、载重云台、燃料数据采集装置的工作状态的控制，对充电接口的带电状态进行控制。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，还包括：

多个无线通讯平台，用于实现人机交互平台与机器人行走机构、载重云台、燃料数据采集装置之间的数据交互。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，所述人机交互平台还用于判断所述机器人行走机构是否行走到依据煤场尺寸和煤堆高度预先计算得到的预设采集位置，如果是，向燃料数据采集装置输出触发信号，控制燃料数据采集装置进行数据采集，其中，所述预设采集位置为能够实现煤场的全覆盖、无死角扫描的位置。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，所述导轨的预设采集位置处设置有限位开关，所述预设采集位置为：依据煤场尺寸和煤堆高度预先计算得到的能够实现煤场的全覆盖、无死角扫描的位置；

所述限位开关用于：当所述机器人行走机构到达所述预设采集位置时，向人机交互平台输出触发信号；

所述人机交互平台还用于：当获取到所述限位开关输出的触发信号时，控制燃料数据采集装置进行数据采集。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，所述人机交互平台控制燃料数据采集装置进行数据采集时，还用于控制所述机器人行走机构停止行走，当数据采集结束时，控制所述机器人行走机构沿所述导轨继续行走。

优选的，上述移动式煤场数据采集系统中，所述燃料数据采集装置包括：

激光扫描仪、红外热像仪和高清视频摄像头的一种或多种。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案中，导轨上吊装机器人行走机构，机器人行走机构可沿所述轨道自由行走，在所述机器人行走机构的下方设置有载重云台，所述载重云台上固定设置有用于对煤场燃料进行扫描、数据采集的燃料数据采集装置，通过所述机器人行走机构沿所述导轨行走以及所述载重云台的360度旋转，可使得所述燃料数据采集装置对煤场燃料的全方位扫描。从而使得所述燃料数据采集装置能够实现对煤场燃料的相关数据的采集，保证了采集得到的数据的完整性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种移动式煤场数据采集系统的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的导轨的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图1为本申请实施例公开的一种移动式煤场数据采集系统的结构示意图，见图1，该系统可以包括：

设置在煤场燃料上方的导轨1；

垂直设置在所述导轨1下方、可在所述导轨1上自由行走的机器人行走机构2；

设置在所述机器人行走机构2上的载重云台3，所述载重云台3可在所述机器人行走机构2上实现360度旋转；

设置在所述载重云台3上的燃料数据采集装置4。

具体的，在本申请实施例公开的技术方案中，如果所述煤场为露天煤场，可在煤场燃料周围设置支架结构，在所述支架机构的顶端设置导轨1。如果所述煤场为封闭煤场，则可以在所述煤场的顶棚上直接设置导轨1。所述导轨1沿煤场燃料的分布方向设置，例如，所述染料分布在一条直线上时。所述导轨1沿该直线设置，如果所述煤场染料对方在一圆形区域时，所述导轨沿该圆形区域分布，且此时所述导轨形成的圆的半径小于所述圆形区域的半径，在所述导轨1上吊装机器人行走机构，机器人行走机构可沿所述轨道1自由行走，在所述机器人行走机构的下方设置有载重云台，所述载重云台上固定设置有用于对煤场燃料进行扫描、数据采集的燃料数据采集装置4，通过所述机器人行走机构沿所述导轨行走以及所述载重云台3的360度旋转，可使得所述燃料数据采集装置4对煤场燃料的全方位扫描。从而使得所述燃料数据采集装置4能够实现对煤场燃料的相关数据的采集，保证了采集得到的数据的完整性。

在本申请实施例公开的技术方案中，机器人行走驱动机构可以以工字型型材为导轨，其能够实现小半径转弯并较强的爬坡能力，适应在各种复杂环境中行走，兼容性强。为了保证所述导轨1的牢固性，可每隔6米安装一只轨道固定支架，且预先对导轨1进行防锈处理。

为了使得所述机器人行走机构能够在工字型的导轨1上平稳行走，所述机器人行走机构通过一组前支撑轮和一组后支撑轮固定在所述导轨的凹陷部，所述机器人行走机构的驱动轮的轮面与所述导轨1的凹陷部底面抵接，以驱动所述机器人行走机构在所述导轨1上行走，当然所述驱动轮的这种设计形式也进一步保证了所述机器人行走机构不会由所述导轨上掉落，确保了所述机器人行走机构的安全可靠性。

在本申请实施例公开的技术方案中，用户可以通过交互设备对所述机器人行走机构、载重云台以及燃料数据采集装置的工作状态进行自动或手动控制。

为了便于用户实时了解所述机器人行走机构的位置信息，在本申请实施例公开的技术方案中，还可以设置有定位装置，所述定位装置用于实时定位并向人机交互平台发送所述机器人行走机构在导轨上的位置信息。所述人机交互平台在获取到所述位置信息后，可通过所述人机交互平台显示所述机器人行走结构的位置信息，以便于工作人员了解所述机器人行走机构的工况信息。

所述定位装置在对所述机器人行走结构的位置信息进行定位时，如果煤场为露天煤场，则可通过gps等定位系统进行定位，但是如果煤场为封闭煤场时，gps定位系统就无法对所述机器人行走机构进行准确的定位，对此，本实施例公开的技术方案中，可通采用定位标签+感应装置的组合装置实现机器人行走机构的定位，即，所述定位装置可以包括：定位标签，其优选定位标签，所述定位标签设置在所述导轨1上，每一定位标签对应一预设的位置，其也可以均匀的分布在所述导轨1上。所述感应装置用于读取所述定位标签的标签信息，当所述机器人行走机构行走至所述定位标签的位置时，所述感应装置读取所述定位标签的标签信息，由于每一定位标签的设定位置是已知的，因此，所述定位装置对感应到的标签信息进行进一步处理即可得到所述机器人行走机构在所述导轨1上的位置信息。

所述定位标签的具体形式可以依据用户需求自行选择，在本申请实施例公开的技术方案中，其可以为rfid标签，参见图2，本申请上述实施例公开的技术方案中，所述多个rfid标签可均匀设置在所述导轨1上，各个rfid标签分别具有唯一标识信息，用户可将各个rfid标签设置在沿所述导轨均匀分布的预定的位置上，每一rfid标签对应一预定位置，当所述机器人行走机构到达某一rfid标签时，所述感应装置读取该rfid标签的标签信息，所述定位装置即可将该标签信息作为所述机器人行走机构的位置信息发送给所述人机交互平台。所述人机交互平台依据预设映射表即可判断所述机器人行走机构的位置信息，所述预设映射表中存储有各个所述rfid标签对应的标签信息与该标签位于的导轨位置之间的映射关系。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述人机交互平添可通过所述定位装置实时获取所述机器人行走机构的位置信息，当然，在获取到所述位置信息后，还可以将其与由所述燃料数据采集装置采集到的数据信息进行绑定，以便用户能够实时了解矿场内不同位置处的煤堆的状况。

在本申请实施例公开的技术方案中，由于所述导轨需要沿煤场分布，其长度较长，所述机器人行走机构以及其他用电设备难以采用线缆供电的供电方式，因此，本申请实施例公开的技术方案中，可以在所述机器人行走结构上设置一电源模块，该电源模块可以为蓄电池等，所述移动式煤场数据采集系统中的用电设备可以采用蓄电池供电。由于所述机器人行走机构设置于高空中，用户不方便更换所述电源模块，因此，上述方案中，所述导轨上还可以设置有用于对所述电源模块进行充电的充电接口，所述供电接口与电网连接。当检测到所述电源模块的电量小于设定值时，可自动控制所述机器人行走机构行走至所述导轨的设定位置(设置有充电接口的位置)，使得所述电源模块的充电端子与所述导轨上的充电接口对接，对所述电源模块进行充电。

所述电源模块的充电过程可以自动实现，当然也可以通过用户手动控制来实现。

当自动实现时，其具体过程可以如下：

所述电源模块内配置有电量检测模块，当电量检测模块检测到所述电源模块的电量小于设定值时，向所述行走小车的控制器输出触发信号，控制所述行走小车的行走至导轨的设定位置(设置有所述充电接口的位置)，使得所述电源模块的充电端子与所述设定位置上的充电接口对接，对所述电源模块进行充电。

在本申请实施例公开的技术方案中，也可以在所述导轨上设置多个设定位置，每个设定位置上设置一个充电接口，此时，所述处理器控制所述电源模块进行充电的过程可以为：

步骤1：获取电量检测模块检测到所述电源模块的电量小于设定值时输出的触发信号；

步骤2：通过所述定位装置获取所述机器人行走机构的当前位置信息；

步骤3：获取各个设定位置(设置有充电接口的位置)的位置信息；

步骤4：由获取到的各个设定位置的位置信息中选择与所述机器人行走装置的当前位置信息最近的或是行走方向上最近的设定位置作为目标位置；

步骤5：控制所述机器人行走机构行走至所述目标位置；

在本步骤中，所述控制器控制所述机器人行走机构行走至所述目标位置，使得所述电源模块的充电端子与所述目标位置上的充电接口对接，对所述电源模块进行充电。其中，在本方案中，如果所述定位装置输出的位置信息为rfid标签的射频信号时，所述机器人行走机构的处理器可依据获取到的射频信号确定该射频信号对应的rfid标签在所述导轨上的位置信息，将该位置信息作为所述机器人行走机构的当前位置信息。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述充电接口在正常状态下可以不带电，对此，上述方案还可以通过人机交互平台或其他设备控制所述充电接口的带电状态。例如在本申请实施例公开的技术方案中，当所述电量检测模块检测到所述电源模块的电量小于设定值时或所述机器人行走机构的处理器获取到触发信号时，还用于向所述人机交互平台输出用于控制所述充电接口上电的控制信号。当所述导轨中具有多个充电接口时，所述机器人行走机构的处理器还用于向所述人机交互平台输出用于控制与所述目标位置对应的充电接口上电的控制信号。当所述电量检测模块检测到所述电源模块的电量被充满时，直接或通过所述机器人行走机构的处理器向所述人机交互平台输出用于控制所述充电接口断电的控制信号。

当然，上述方案中，所述机器人行走机构的处理器可以设置在所述机器人行走机构上，当然也可以设置在所述人机交互平台端。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述机器人行走机构上可以设置有无线通信模块，用于实现机器人行走机构以及其上设置的各个设备(载重云台、燃料数据采集装置、电量检测模块等)与所述人机交互平台之间的数据交互。

为了提高无线通信模块与所述人机交互平台之间的通信质量，上述系统还可以包括多个无线通讯平台，其用于实现人机交互平台与无线通信模块之间的数据交互。具体的，可以利用光纤通信传输网络进行数据通信，每预设距离(如200米)设置一台无线发射终端。

具体的，所述无线通讯平台可采用四电口10/100m电信级光纤收发器作为主干传输设备。在通讯系统稳定运行时，无线带宽最高可达150m，保证高清视频流畅传输的同时，也能支持其他无线设备的联网访问。机器人行走机构的数据传输采用冗余环网传输，所述无线通信模块和人机交互平台之间也可以通过以太网进行远距离通讯。

为了能够使得所述燃料数据采集装置能够全方位、高效率的对煤场的数据进行采集，本申请可预先在所述导轨上设置一些预设采集位置，这些预设采集位置为依据煤场尺寸和煤堆高度预先计算得到的、能够实现煤场的全覆盖、无死角扫描的位置。当所述机器人行走机构行走到所述预设采集位置时，控制所述燃料数据采集装置进行数据采集，同时控制所述载重云台进行转动，控制所述燃料数据采集装置停止数据采集并上传采集到的数据信息。

在所述燃料数据采集装置进行数据采集时，为避免机器人在行走过程中因振动等因素造成的扫描误差，本申请上述实施例公开的技术方案可以采用定点静止扫描方案进行数据采集。此时，当机器人行走机构运行到所述预设采集位置时，机器人行走机构自动停止行进，燃料数据采集装置进行数据采集，当所述燃料数据采集装置停止采集时，所述机器人行走机构继续行进。

在另一实施例公开的技术方案中，还可以在所述预设采集位置处设置限位开关，所述限位开关用于：当所述机器人行走机构到达所述预设采集位置时，向人机交互平台输出触发信号；

所述人机交互平台还用于：当获取到所述限位开关输出的触发信号时，控制所述机器人行走机构停止行进、控制燃料数据采集装置进行数据采集、控制所述载重云台进行旋转。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述燃料数据采集装置可以包括：激光扫描仪、红外热像仪和高清视频摄像头的一种或多种。通过所述燃料数据采集装置对所覆盖区域的煤场图像、温度和存煤形状进行检测，并将数据实时上传至所述人机交互平添短的后台软件。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。