[發明專利]基于運輸設備上的煤量計算方法

有效

• 申請號: 201310517886.2
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103557917A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王曇;董玉倩
• 申請（專利權）人: 天津華寧電子有限公司
• 主分類號: G01G11/18
• 分類號: G01G11/18
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

技術領域

本發明屬于礦井自動化技術領域，尤其是一種基于運輸設備上的煤量計算方法。

背景技術

隨著井下自動化技術的發展，對運輸設備（皮帶）上運煤量的計算也變得越來越重要。由于運輸設備的動態性以及運輸設備上的煤量不均勻性，因此，運煤量的計算難度很大。目前，還沒有自動計算運輸設備上運煤量的方法，現有技術只能對固定地點的煤堆儲量（如煤場的存煤量）進行計量。對固定地點的煤堆儲量的計量方法其主要使用以下技術：

（1）三維激光掃描技術。例如，美國天寶公司發表的論文《天寶三維激光掃描技術在煤堆體積測量上的應用》,天寶三維激光掃描技術解決方案不依附于任何設備，不要求儲煤場底面平整，不要求形狀規則，通過短時間的密集的高精度激光掃描，建立整個煤堆的高分辨率的真實尺寸三維TIN模型，直接計算并輸出詳細的儲量體積報告。該方法可以實現每日掃描甚至更短的時間間隔的檢測；將每天同一時點的三維TIN模型進行計算，即可輸出體積變化（日耗量）報告。該技術方案存在的問題是：由于煤堆的不均勻和波在不同介質中反射不一致，而帶來測量誤差影響測算精度；此外盤點一次所用時間相對較長。該方法自動化程度和技術含量都很高，但是成本也比較高。

（2）攝影測量技術。例如，上海市楊浦區城市規劃管理局在測繪信息網發表的《自動化煤堆體積測量系統的開發應用》，該自動化煤堆體積測量系統硬件主要由PH-301P室外重型云臺、視頻采集卡、全站儀、計算機房及微機五部分組成，其主要設計思路是利用常規的監控設備，包括云臺，攝相機，采用數字攝影測量的方法自動計算煤體體積。該自動化煤堆體積測量系統測量速度快，成本相對較低，但是它只適用于固定地點煤堆體積的計算，不能對運輸設備（皮帶）上運煤量進行計算，其實時性較差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、精度高、速度快的基于運輸設備上的煤量計算方法。

本發明解決現有的技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于運輸設備上的煤量計算方法，包括以下步驟：

步驟1、將兩臺數字相機安裝在運輸皮帶的側方并與數據處理計算機相連接，標定數字相機內部參數及兩臺數字相機之間的結構參數；

步驟2、兩臺數字相機對運輸皮帶上的煤進行拍攝并傳送給數據處理計算機，數據處理計算機對一秒鐘采集的相鄰兩幅圖形進行對比，去除重疊部分并將相鄰圖形拼接為一幅圖形，得到一秒鐘運輸皮帶上煤的圖形；

步驟3、數據處理計算機對皮帶上煤的圖形進行特征提取；

步驟4、數據處理計算機采用切片方法計算一秒鐘運輸皮帶上煤的體積；

步驟5、數據處理計算機根據一秒鐘煤的體積和煤的密度計算煤的重量，然后通過累加的方式計算一定時間段內運輸皮帶上的運煤量。

而且，所述步驟1標定數字相機參數是采用基于2D平面方格點的相機標定方法實現的。

而且，所述的數字相機為具有測速功能的相機。

而且，所述步驟3對皮帶上煤的圖形進行特征提取是采用Harris角點檢測算法來提取圖形的特征點。

而且，步驟4的具體計算方法為：將圖形中高度曲線上相鄰兩個特征點之間的體積看做成一個長方體V(i)，計算出每一個長方體的體積V(i)，然后將圖形中所有長方體的體積累加得到煤的總體積V。

而且，所述每一個長方體的體積V(i)的計算方法為：

V(i)=L(i)*W*((y1+y2)/2)

其中，長度L(i)為長方體切片的長度，其計算公式為：L(i)=S/(n-1)；S為運輸皮帶的速度，n為高度曲線上特征點的個數；

W為長方體切片的寬度，其取值為皮帶的寬度；

H(i)為長方體切片的高度，其取值為高度曲線上相鄰兩個特征點的高度平均值；

y1和y2是高度曲線上相鄰兩個特征點的縱向坐標。

本發明的優點和積極效果是：

本發明設計合理，其通過數字相機拍攝運輸設備上煤的圖形并對其進行分析進而計算出運輸設備的運煤量，解決了現有技術不能對運輸設備運輸過程中計算所承載煤量的問題，具有速度快、精度高、方法簡便等特點，并且所使用的設備成本較低，這對于降低開采成本、提高工作效率有著不可估量的作用，可廣泛用于計算礦井下皮帶等運輸設備上某一時間內所承載的煤量，還可以為井下其它控制提供依據。

附圖說明

圖1是本發明的計量原理圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。