露天煤场自动盘煤方法的研究
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采 样 点
Ｙ
程传感wenku.baidu.com触点
行 煤 堆 体 积 的 计 算 。这 种 新 型 的 自动 盘煤 方法 在 盘 煤 的 实 时 性 和 准 确 性 方 面 都 有 显 著 的 改 善 ，取
得 了比较 满意 的 结果 。
图１ 盘煤数据采集结构示意图
自动 盘煤 硬 件 系 统 由控 制器 、数 据 采 集 单 元 、 步进 电机 控制 单元 和 串行数 据传输 单元 等组 成 ，硬 件 系统 结 构 如 图 ２所 示 。 主 控 单 元 采 用 Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５ 单 片机 系统构 成 ，实现对 硬件 系统 的控 制 ；数 据采 集单 元采 用激 光测距 仪 、行程 传感 器等构 成 ，实现 对煤场 数 据的 采集 ；步进 电机 控制单 元采 用步 进 电 机驱动 器 控制 ，控制 步进 电机 带动 激光 测距仪 转动
收穑日期：２ １— ３ １ ０ １ ０— ２ 基金璜 目：天津市滨海新 区双百科技特派 员科技 专项 基金 （Ｂ ０８０３ Ｓ ２００７ ） 作者简介：刘艳玲 （９３ １６ 一） ， ， 教授 ，本科 ，研究方 向为机 电控制 、嵌入式 系统等 。 女 副 第３卷 ３ 第７ ２ １－ （ ） 【３ 期 ０１ ７下 ９ 】
７ ％ ～ ８ ％。传 统 的煤 场 存 煤 量 测 量 方 法 是 先 用 ０ ０
定 角 度 ，得 到 实 时 角 度 数 据 ；激 光 测 距仪 对 煤 堆 表 面 连 续 作 定 点 扫描 测 量 ，得 到 高 度 数 据 ；行 程 传 感 器 触 点 安 装 在 待 测煤 堆 的纵 向 区域 ，随 斗 轮
ｌ ｌ 似 Ｉ ５
一
定 的 角 度 ；串行 数 据 传 输 单 元 采 用 ＭＡ ３ Ｘ２ ２电
量 上 并 不 是 完 全 的 对 应 ，而 煤 堆 三 维 图像 的 建 立 需 要 对 应 规 则 分 布 的数 据 ，所 以就 需 要 在 采 样 数 据 中插 入 一 些 采 样 点 ，使 采 样 数 据 在 每 行 之 间建 立行 间完全 对应 关 系。
１ 盘煤硬件采集系统的构成
本 盘煤 硬 件 数 据 采 集 方 法 是 将 激 光 测距 仪 和 步 进 电机 安 装 在煤 场取 煤 的 斗 轮 机 的 悬 臂 上 ，行
程传 感 器 触 点 安 装在 待 测 煤堆 的纵 向 区 域 。在 控 制器 的控 制 下 ，步 进 电机 带 动 激 光 测 距 仪 旋 转 固
速地处理采 集的大 量三维坐标 数据 ，并 生成较精 确的煤堆 三维立体 图 ，从而直 观的显示 出所 测煤堆的体积。 关键词 ： 自动盘煤 ；煤 场 ；图形处理器 （ ＰＵ ｅ ）体积测量
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｐ２４ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０－０ （ ０ １ ７ 下） ０ ３ ０ ９ １ ４ ２ １ ） （ －０ ９ － ３ ０ ３
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊ ｉ ｎ １ ０－０ ．０ １ ７ 下 ） ２ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｓ ．０ ９ １４ ２ １ ．（ ．７ ０ ｓ ３
０ 引言
在 我 国 的 火 电厂 中 ，燃 煤 电厂 占有 很 大 的 比 例 ，燃 煤 电厂 的燃 煤 成 本 占 整个 电厂 生 产 成 本 的
０
Ｘ
堆表面三维坐标数据 ，利用图形处理器 （ Ｐ ） Ｇ Ｕ 的
高 速 浮 点 运 算 能 力 和 几 何 运 算 能 力 对 渲 染 的 三 维 图像 进 行 重 新 采 样 、插 入 采 样 点 等 处 理 ，从 而 生
成 较 准 确 的 煤 堆 三 维 立 体 模 型 ，并 利 用 此 模 型 进
摘
要 ： 煤场体积 的测 量是燃煤 电厂生产 管理的一项重要 工作 ， 煤电厂的经济运行和 科学管理有直 对燃 接影 响。本文研 究的 自动盘 煤方法是 利用激 光测距仪和 行程传感 器组成的 硬件采集系 统来采 集煤堆 表面若干点 的三维坐标 数据 ，然后通过 图形处理 器（ Ｐ ） Ｇ ｕ 进行渲染 后 ，对模型进 行重 新采样 、插入采样 点和网格化 等数据处 理 ，最后 得到煤堆 的体积 。本自动盘煤 方法可 以较 快
Ｚ
确 ，严 重 制 约 了 电厂 现 代 化 管 理 水 平 的提 高 。如 何对 煤 场存 煤量 自动地 进 行 准确 测量 ， 已成 为长 期 困扰 燃 煤 电 厂 的 一 大 难 题 。 ＿近 年 来 随 着 计 算 机 ｌ 技 术 的 快 速 发 展 ，新 型 的 自动 盘煤 方 法 是 利 用 激 光 测 距 仪 和 行 程 传 感 器 组 成 的 硬 件 系 统 采 集 回煤
务Ｉ 甸 化 泣
露天煤场 自动盘煤方法 的研 究
Ｓｔ ｙ ｏｒｔ ｅｔ ｏｄ ｕｄ ｆ ｈｅ ｍ ｈ ｏｆａｕｔ ｏｍ ａ ｉ ｓ ｃｏａｌｉ ｈｅ ｏｐ ｔ ｃ ｄｉ ｋ ｎ ｔ ｅｎ ｃｏａＩｙ ｄ ａｒ
刘艳玲 ，刘海烨 ，秦
健
Ｌ Ｕ Ｙ ｎ ｌ ｇ Ｌ Ｕ Ｈａ． ｅ Ｑｌ ｉｎ Ｉ ｌ —ｎ ， Ｉ ｉ ， Ｎ Ｊａ ａ ｉ ｙ （ 天津理工大学 机械工程学院 ，天津 ３ ０ ８ ） ０ ３ ４
机 沿 煤 场 纵 向移 动 ，得 到 位 置 数 据 。激 光 测距 仪
推 土 机把 煤 堆 整形 ， 其 外形 近 似 梯形 ， 用 经 纬 使 再 仪 和 米 尺 进 行 人 工 丈 量 ，根 据 经 验 、简 单 计 算 或 估 算 得 出所 测煤 堆 的体 积 ，这 种 盘 煤 方 法 不 仅 需
要 耗 费 大 量 的人 力和 物 力 ，其 测 量 结 果 也 极 不 准
的 测 得 的 距 离 信 息 ，步 进 电机 所 获得 的旋 转 角 度
信 息 和 行 程 传 感 器 所 获 得 的 位 置 信 息形 成 所 测煤
堆 三 维 坐 标数 据 。控 制 器 将 采 集 的三 维 坐 标 数 据 传输 到 Ｐ Ｃ机 进 行数 据处 理及 管理 ，如 图 １ 所示 。
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程传感wenku.baidu.com触点
行 煤 堆 体 积 的 计 算 。这 种 新 型 的 自动 盘煤 方法 在 盘 煤 的 实 时 性 和 准 确 性 方 面 都 有 显 著 的 改 善 ，取
得 了比较 满意 的 结果 。
图１ 盘煤数据采集结构示意图
自动 盘煤 硬 件 系 统 由控 制器 、数 据 采 集 单 元 、 步进 电机 控制 单元 和 串行数 据传输 单元 等组 成 ，硬 件 系统 结 构 如 图 ２所 示 。 主 控 单 元 采 用 Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５ 单 片机 系统构 成 ，实现对 硬件 系统 的控 制 ；数 据采 集单 元采 用激 光测距 仪 、行程 传感 器等构 成 ，实现 对煤场 数 据的 采集 ；步进 电机 控制单 元采 用步 进 电 机驱动 器 控制 ，控制 步进 电机 带动 激光 测距仪 转动
收穑日期：２ １— ３ １ ０ １ ０— ２ 基金璜 目：天津市滨海新 区双百科技特派 员科技 专项 基金 （Ｂ ０８０３ Ｓ ２００７ ） 作者简介：刘艳玲 （９３ １６ 一） ， ， 教授 ，本科 ，研究方 向为机 电控制 、嵌入式 系统等 。 女 副 第３卷 ３ 第７ ２ １－ （ ） 【３ 期 ０１ ７下 ９ 】
７ ％ ～ ８ ％。传 统 的煤 场 存 煤 量 测 量 方 法 是 先 用 ０ ０
定 角 度 ，得 到 实 时 角 度 数 据 ；激 光 测 距仪 对 煤 堆 表 面 连 续 作 定 点 扫描 测 量 ，得 到 高 度 数 据 ；行 程 传 感 器 触 点 安 装 在 待 测煤 堆 的纵 向 区域 ，随 斗 轮
ｌ ｌ 似 Ｉ ５
一
定 的 角 度 ；串行 数 据 传 输 单 元 采 用 ＭＡ ３ Ｘ２ ２电
量 上 并 不 是 完 全 的 对 应 ，而 煤 堆 三 维 图像 的 建 立 需 要 对 应 规 则 分 布 的数 据 ，所 以就 需 要 在 采 样 数 据 中插 入 一 些 采 样 点 ，使 采 样 数 据 在 每 行 之 间建 立行 间完全 对应 关 系。
１ 盘煤硬件采集系统的构成
本 盘煤 硬 件 数 据 采 集 方 法 是 将 激 光 测距 仪 和 步 进 电机 安 装 在煤 场取 煤 的 斗 轮 机 的 悬 臂 上 ，行
程传 感 器 触 点 安 装在 待 测 煤堆 的纵 向 区 域 。在 控 制器 的控 制 下 ，步 进 电机 带 动 激 光 测 距 仪 旋 转 固
速地处理采 集的大 量三维坐标 数据 ，并 生成较精 确的煤堆 三维立体 图 ，从而直 观的显示 出所 测煤堆的体积。 关键词 ： 自动盘煤 ；煤 场 ；图形处理器 （ ＰＵ ｅ ）体积测量
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｐ２４ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０－０ （ ０ １ ７ 下） ０ ３ ０ ９ １ ４ ２ １ ） （ －０ ９ － ３ ０ ３
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊ ｉ ｎ １ ０－０ ．０ １ ７ 下 ） ２ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｓ ．０ ９ １４ ２ １ ．（ ．７ ０ ｓ ３
０ 引言
在 我 国 的 火 电厂 中 ，燃 煤 电厂 占有 很 大 的 比 例 ，燃 煤 电厂 的燃 煤 成 本 占 整个 电厂 生 产 成 本 的
０
Ｘ
堆表面三维坐标数据 ，利用图形处理器 （ Ｐ ） Ｇ Ｕ 的
高 速 浮 点 运 算 能 力 和 几 何 运 算 能 力 对 渲 染 的 三 维 图像 进 行 重 新 采 样 、插 入 采 样 点 等 处 理 ，从 而 生
成 较 准 确 的 煤 堆 三 维 立 体 模 型 ，并 利 用 此 模 型 进
摘
要 ： 煤场体积 的测 量是燃煤 电厂生产 管理的一项重要 工作 ， 煤电厂的经济运行和 科学管理有直 对燃 接影 响。本文研 究的 自动盘 煤方法是 利用激 光测距仪和 行程传感 器组成的 硬件采集系 统来采 集煤堆 表面若干点 的三维坐标 数据 ，然后通过 图形处理 器（ Ｐ ） Ｇ ｕ 进行渲染 后 ，对模型进 行重 新采样 、插入采样 点和网格化 等数据处 理 ，最后 得到煤堆 的体积 。本自动盘煤 方法可 以较 快
Ｚ
确 ，严 重 制 约 了 电厂 现 代 化 管 理 水 平 的提 高 。如 何对 煤 场存 煤量 自动地 进 行 准确 测量 ， 已成 为长 期 困扰 燃 煤 电 厂 的 一 大 难 题 。 ＿近 年 来 随 着 计 算 机 ｌ 技 术 的 快 速 发 展 ，新 型 的 自动 盘煤 方 法 是 利 用 激 光 测 距 仪 和 行 程 传 感 器 组 成 的 硬 件 系 统 采 集 回煤
务Ｉ 甸 化 泣
露天煤场 自动盘煤方法 的研 究
Ｓｔ ｙ ｏｒｔ ｅｔ ｏｄ ｕｄ ｆ ｈｅ ｍ ｈ ｏｆａｕｔ ｏｍ ａ ｉ ｓ ｃｏａｌｉ ｈｅ ｏｐ ｔ ｃ ｄｉ ｋ ｎ ｔ ｅｎ ｃｏａＩｙ ｄ ａｒ
刘艳玲 ，刘海烨 ，秦
健
Ｌ Ｕ Ｙ ｎ ｌ ｇ Ｌ Ｕ Ｈａ． ｅ Ｑｌ ｉｎ Ｉ ｌ —ｎ ， Ｉ ｉ ， Ｎ Ｊａ ａ ｉ ｙ （ 天津理工大学 机械工程学院 ，天津 ３ ０ ８ ） ０ ３ ４
机 沿 煤 场 纵 向移 动 ，得 到 位 置 数 据 。激 光 测距 仪
推 土 机把 煤 堆 整形 ， 其 外形 近 似 梯形 ， 用 经 纬 使 再 仪 和 米 尺 进 行 人 工 丈 量 ，根 据 经 验 、简 单 计 算 或 估 算 得 出所 测煤 堆 的体 积 ，这 种 盘 煤 方 法 不 仅 需
要 耗 费 大 量 的人 力和 物 力 ，其 测 量 结 果 也 极 不 准
的 测 得 的 距 离 信 息 ，步 进 电机 所 获得 的旋 转 角 度
信 息 和 行 程 传 感 器 所 获 得 的 位 置 信 息形 成 所 测煤
堆 三 维 坐 标数 据 。控 制 器 将 采 集 的三 维 坐 标 数 据 传输 到 Ｐ Ｃ机 进 行数 据处 理及 管理 ，如 图 １ 所示 。