[發明專利]一種基于四軸飛行器的火電廠盤煤測算方法

有效

• 申請號: 201410505503.4
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104279955B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 張文建;房靜;趙路佳;吳鵬
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于無人機測繪領域，涉及火電廠盤煤測算，尤其是一種基于四軸飛行器的火電廠盤煤測算方法。

背景技術

隨著火電廠機組的擴大和煤價的提高，盤煤越來越成為發電企業不可缺少的一個環節，而目前火電廠的盤煤技術主要依賴于進電廠時過磅稱重的方式和人工采用激光掃描儀對煤堆形體輪廓的掃描的方式。然而前者存在原理性誤差，通過計量流入電廠的煤炭和消耗的煤炭的差值來計算存煤量，但在長時間囤煤過程中因各種原因損失的煤量就不得而知。后者需要操作人員勻速挪動激光掃描儀，對操作人員的技術熟練性和操作穩定性有較高的要求,無法克服局部深凹區域對煤堆體積計算誤差的影響,受氣候的影響較大，費時費力，自動化程度較低，與現代火電廠生產管理水平極不相稱。

經檢索，發現一篇與盤煤測算技術相關的專利文獻，公開為CN1687700A的中國專利提供了一種立體視覺盤煤方法，采用雙目攝像頭對煤堆進行三維掃描，方法雖然新穎，但是火電廠煤堆巨大，雙目攝像頭價格昂貴，而且需要安裝精度很高。電廠戶外環境復雜，維護困難，這與本專利提供的盤煤測繪裝置有較大區別。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種測算精度較高基于四軸飛行器的火電廠盤煤測算方法。

本發明采用的技術方案是：

一種基于四軸飛行器的火電廠盤煤測算方法，包括如下步驟：

⑴通過在煤堆正上方采用激光測距，測得煤堆正上方采集點與煤堆表面點直線距離為h，采集點與煤堆所在地面水平面直線距離為H，由此得到煤堆表面點與煤堆所在地面水平面直線距離z＝H-h，同時通過GPS定位模塊得到采集點水平坐標x和y；

⑵重復步驟⑴得到多個煤堆正上方采集點與煤堆表面點直線距離以及水平坐標，通過對多個煤堆正上方采集點與煤堆表面點直線距離得到多個煤堆表面點與煤堆所在地面水平面直線距離，由此描繪煤堆俯視圖輪廓；

⑶通過對多個煤堆表面點與煤堆所在地面水平面直線距離與多個采集點水平坐計算煤堆的近似體積。

而且，步驟⑵所述的多個煤堆正上方采集點的激光測距以及GPS定位通過四軸飛行器實施，四軸飛行器飛行軌跡為遍歷煤堆表面輪廓。

而且，所述四軸飛行器包括四軸飛行器和四軸飛控板，在四軸飛行器上安裝有四軸飛控板，所述四軸飛控板上安裝有主控芯片、GPS定位模塊、陀螺儀慣性導航模塊、激光測距模塊、顯示模塊以及SD卡模塊，GPS定位模塊用于采集四軸飛行器的經緯度值，陀螺儀慣性導航模塊用于采集四周飛行器進行輔助水平定位，GPS定位模塊以及激光測距模塊的輸出端分別與主控芯片輸入端連接，主控芯片輸入端連接有陀螺儀慣性導航模塊，用于對四周飛行器進行輔助水平定位，主控芯片輸出端分別連接顯示模塊以及SD卡模塊，顯示模塊用于顯示主控芯片采集數據后進行測算的結果，SD卡模塊作為存儲介質，存儲主控芯片采集的輔助水平定位后的經緯度值各個點的三維坐標值數據信息。

而且，所述主控芯片采用DSP28335芯片。

而且，所述該四軸飛控板與航模遙控器遠程遙感連接，四軸飛控板通過電調連接無刷電機調節轉速。

而且，在所述四軸飛控板上安裝有氣壓高度計。

而且，所述GPS定位模塊采用差分式GPS定位方案，定位精度為0.5m。

而且，在四軸飛行器遍歷煤堆上空之前，工作人員手持四軸飛行器沿著煤堆與地面交界線移動一周，此過程中，四軸飛行器通過GPS定位模塊實時采集煤堆與地面交界線有限個點(E1…En)的經緯度值，此時，相對于煤堆附近某基點O(X0,Y0，Z0)建立X-O-Y水平二維坐標系，在X-O-Y水平二維坐標系將有限個點(E1…En)相互連接，從而描繪出煤堆俯視圖輪廓。

而且，所述煤堆的近似體積計算方法步驟為：

⑴將所述X-O-Y水平二維坐標系區域均勻分成多個邊長為0.5米的正方形，網格將煤堆俯視圖輪廓分割為多個微元區域，主控芯片計算出每個微元區域的面積；

⑵四軸飛行器以恒定的海拔高度H遍歷飛行煤堆上空，通過激光測距模塊和GPS定位模塊得到煤堆表面輪廓上有限個點的三維坐標，有限個點的豎直投影點落在煤堆俯視圖輪廓中的多個微元區域上；

⑶求得每個微元區域的重心，同時求得煤堆俯視圖輪的重心，得到每個微元區域對應的煤堆表面梯度的近似方向，通過計算得到每個微元區域的等效高度，從而得到每個微元區域對應的煤堆體積；

⑷計算每個微元區域對應的煤堆體積,將其相加得到煤堆的近似體積。

而且，所述煤堆的近似體積并通過顯示模塊顯示出來。