数字盘煤系统实施部署方案

1、概述

现场煤仓集煤炭仓储及煤炭转运功能为一体，设计容量为10万吨。本方案在现有煤仓设备整体布局的基础上进行改造，利用计算机自动控制和网络信息技术对煤仓内部信息进行激光扫描，结合后台数据的智能分析处理建立封闭煤仓数字化智能盘点系统。

现场为条型封闭煤仓，仓内形状不规则，在煤棚顶部沿两条带式输送机中间中心线水平方向布置三套激光扫描仪。

图 1 封闭煤仓固定式安装方案示意图

封闭煤仓固定式三维激光扫描仪安装方案主要包含动态测量系统、中央控制站两部分。可实现的功能如下：

1）动态测量系统能够自动实时动态获取煤场表面三维坐标，可在1分钟内完成扫描数据的计算、融合、生成整个条形煤仓统一的三维模型。数据融合统一坐标系和统一时空，三维模型逼真。

2）软件采用精细构网算法，将所有断面上的三维点云数据重新构建三角网，也就是相邻的两个断面之间被分成许多小三角形，再对每个三角形进行积分计算出总体积。扫描单元进入下一个扫描周期时，能够只对煤场变化部分数据进行自动更新，更新完后的数据需变化三维模型时间标签。测量相对精度达到0.5%。

3）三维煤场动态测控系统软件能够根据来煤特性，按照一定的规划原则将煤场进行规划并建立统一的坐标系，扫描出的三维模型能够根据规划原则自动计算出每个分区内的储煤量。能够实时将煤场储煤情况通过扫描三维图形实时展现，三维图形能够支持旋转、缩放、平移等操作。

1、系统内容及功能

2、动态测量系统方案

根据煤场的实际情况，动态测量系统由安装在仓顶部的3套三维激光扫描仪及其他设备组成，在煤棚顶部布置三套激光扫描仪，每套激光扫描仪在混凝土楼板上开圆形孔洞，施工时根据顶板结构，圆形孔洞错开下方支撑梁柱，同时孔洞大小合适，不会影响上方设备承重。考虑到仓内粉尘环境，本方案设置激光防尘罩，工作时防尘罩前端自动打开，进行激光扫描，盘没结束时关闭防尘罩，此方案可有效延长激光镜面因粉尘堆积造成的维护保养周期。

分布在煤仓顶部的3套激光扫描系统通过就地控制设备，并通过光纤与远端机房服务器进行连接，可实现就地及远程的测量。同时现场布设的全部测量点，可根据设定的周期进行扫描更新，或作业完成后自动触发扫描更新，扫描更新的点云数据通过光纤自行传输回数据库，并完成煤场数据分析、量算和三维煤场更新。

3、动态测量数据融合方法

各扫描仪采集到的有效数据为煤场部分范围，这些数据需进行融合构建统一的三维模型。数据融合示例如下。
通过3台不同点位安装的扫描仪对一已知体积的煤堆进行扫描，各自扫描数据计算建模后如下：

3个数据合并后三维图形如下：

三维煤场动态测控系统数据融合必须实现如下方面：

1）时空统一

通过对煤仓的空仓进行扫描建立系统的空间基准。通过基础位置测量确定每台固定安装的激光扫描仪空间位置，建立煤场范围三维数据控制网。通过高精度的时间与空间位置的匹配，实现了系统的时空统一。

2）分布融合

分布在煤场范围的多台激光扫描仪组成煤仓三维数据控制网，每一控制点获取的煤场局部三维数据具有冗余性。冗余数据对整体煤场原景三维建立带来了较大的干扰。系统通过高精度滤波算法实现冗余数据的剔除和控制范围的优化配置，保证了测量数据的有效性和采集时效性。过滤后的局部数据按照煤仓统一基准进行构网建模，保证了各模型单元间的无缝连接。

3）中央控制站功能

中央控制站主要由数据服务器、监控终端、外部数据控制模块组成。

1.服务器负责三维煤场动态测控系统的数据采集、运行控制、数据计算与输出、计算结果发布。

2.监控终端提供液晶显示器对分布在煤场范围内的三维煤场动态测控系统各组件工作情况进行监视与控制。

3.外部数据控制模块主要处理、筛选从外部系统调用的大量燃料管理环节数据，用于与煤场原景数据进行融合。

中央控制站通过实时扫描获取的煤场表面三维数据，根据其不同的时间和空间特性，匹配来煤相关属性（来煤矿点、来煤时间、来煤重量、来煤品质等），服务器根据获取到的煤场形态变化三维数据、堆取料登记数据进行关联，形成分层、分区的存储数据单元，并自动更新煤场三维模型，自动用不同颜色渲染显示不同来煤，实现来煤的自动分层、分堆。

4、主要设备性能参数