本發(fā)明涉及地形勘測領(lǐng)域，特別是一種對礦場進行盤點的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著火電廠機組的擴大和煤價的提高，盤煤越來越成為發(fā)電企業(yè)不可缺少的一個環(huán)節(jié)。盤煤的方式也從原始的人工皮尺盤煤演變成高科技的激光自動盤煤。人工盤存的主要原理為：首先將堆積的煤炭通過斗輪堆取料機（用來堆取煤炭的載體）進行整形，一般將其整成比較規(guī)則梯形或矩形。再通過人工采用皮尺進行丈量，根據(jù)計算得其體積再根據(jù)密度得出重量。激光自動盤煤儀主要原理為：利用高精度的激光掃描儀對料場表面進行采集。通過計算機處理料堆輪廓數(shù)據(jù)，重建出料場的3D圖形，計算出料堆的體積等信息。結(jié)合設(shè)定的密度，將得到堆料的重量。傳統(tǒng)的盤煤方式比較落后，雖然使用了激光盤煤儀，但是激光盤煤儀容易受到人為因素的干擾，造成盤煤數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

公開號為CN104279955A的發(fā)明專利申請公開了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：(1)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(biāo)x和y；(2)重復(fù)步驟(1)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(biāo)，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；(3)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。該發(fā)明只能夠測量開放式的煤場，不能夠?qū)Ψ忾]場所進行測量，因此對有些煤場并不適合。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的一種對礦場進行盤點的方法及系統(tǒng)的意義和目的在于：通過無人機盤煤儀、堆取料定位裝置和煤棚專用激光盤煤儀技術(shù)實時監(jiān)控礦物堆，將取料、堆料的每個過程引起的礦物堆外形變化掃描并記錄，掃描結(jié)果實時出現(xiàn)在數(shù)字化礦場系統(tǒng)中，通過礦場分區(qū)的數(shù)字化管理指導(dǎo)相關(guān)礦物的先進先出，以不同顏色顯示不同礦物，為使用提供了可靠的依據(jù)。

本發(fā)明的第一目的是提供一種對礦場進行盤點的方法，包括使用多軸飛行器作為盤礦工具，還包括以下步驟：

步驟1：設(shè)定所述多軸飛行器的運動參數(shù)；

步驟2：所述多軸飛行器在指定區(qū)域內(nèi)進行盤礦；

步驟3：收集所述多軸飛行器采集到的礦場參數(shù)；

步驟4：生成礦場數(shù)據(jù)庫和圖形庫中至少一種。

優(yōu)選的是，所述礦場為：煤場、木材場、金屬礦物場和其他物品存放場所中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述運動參數(shù)包括：坐標(biāo)、面積、時間、速度、距離、高度和角度中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，使用臺式電腦、筆記本電腦、地面工作站等計算機設(shè)備中至少一種設(shè)定所述運動參數(shù)，并通過有線、無線和藍(lán)牙中至少一種方式輸入到所述多軸飛行器中。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述多軸飛行器是指至少有一個軸的飛行器。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟2為指揮所述多軸飛行器按照運動參數(shù)飛行，使用專屬設(shè)備獲取礦場參數(shù)。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述礦場參數(shù)包括礦物堆的外形、體積、重量和保存情況中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述專屬設(shè)備包括：：照相機、攝像機、紅外感應(yīng)器、聲波探測器、激光探測器和超聲波掃描器中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟2為使用定位裝置確定所述多軸飛行器的位置。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述定位裝置包括：衛(wèi)星定位、GPS定位、遙感定位、室內(nèi)基站和棚內(nèi)專屬定位儀中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述指定區(qū)域為開放式區(qū)域和封閉式區(qū)域中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述開放式區(qū)域包括開放式露天礦場、半圍欄式露天礦場和圍欄式露天礦場中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述封閉式區(qū)域包括：儲物倉庫、礦物棚、半遮蓋礦場和全封閉礦場中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟3為使用計算機和存儲設(shè)備中至少一種通過無線和有線方式中至少一種下載并保存所述多軸飛行器中的礦場參數(shù)。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟4為分析、篩選和計算所述礦場參數(shù)，生成礦場數(shù)據(jù)庫。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟4還為根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫的中的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)計算出礦堆的體積和重量。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟4還為根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫的外形數(shù)據(jù)、體積數(shù)據(jù)和重量數(shù)據(jù)計算得出礦場平均密度，并保存在數(shù)據(jù)庫中。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟4還為根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)生成礦場圖形，并生成圖形庫。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述礦場圖形包括三維網(wǎng)格圖形、俯視平面高程圖和分層剖面圖中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，在所述分層剖面圖中能夠看到展示礦場存礦的層次變化和每層的礦物量中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述步驟4還為根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫對礦場存礦進行分析，并生成數(shù)據(jù)報告。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)報告包括礦物的現(xiàn)存數(shù)量報告、剩余數(shù)量報告、礦物質(zhì)量異常報告、礦物數(shù)量異常報告和礦物補充建議報告中至少一種。

本發(fā)明的第二目的是提供一種對礦場進行盤點的系統(tǒng)，包括作為盤礦工具的多軸飛行器，還包括以下模塊：

設(shè)定模塊：設(shè)定所述多軸飛行器的運動參數(shù)；

指揮模塊：所述多軸飛行器在指定區(qū)域內(nèi)進行盤礦；

收集模塊：收集所述多軸飛行器采集到的礦場參數(shù)；

分析模塊：生成礦場數(shù)據(jù)庫和圖形庫中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述礦場為：煤場、木材場、金屬礦物場和其他物品存放場所中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述運動參數(shù)包括：坐標(biāo)、面積、時間、速度、距離、高度和角度中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，使用臺式電腦、筆記本電腦、地面工作站等計算機設(shè)備中至少一種設(shè)定所述運動參數(shù)，并通過有線、無線和藍(lán)牙中至少一種方式輸入到所述多軸飛行器中。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述多軸飛行器是指至少有一個軸的飛行器。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述指揮模塊具有指揮所述多軸飛行器按照運動參數(shù)飛行，使用專屬設(shè)備獲取礦場參數(shù)的功能。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述礦場參數(shù)包括礦物堆的外形、體積、重量和保存情況中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述專屬設(shè)備包括：照相機、攝像機、紅外感應(yīng)器、聲波探測器、激光探測器和超聲波掃描器中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述指揮模塊還具有使用定位裝置確定所述多軸飛行器的位置的功能。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述定位裝置包括：衛(wèi)星定位、GPS定位、遙感定位、室內(nèi)基站和棚內(nèi)專屬定位儀中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述指定區(qū)域為開放式區(qū)域和封閉式區(qū)域中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述開放式區(qū)域包括開放式露天礦場、半圍欄式露天礦場和圍欄式露天礦場中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述封閉式區(qū)域包括：儲物倉庫、礦物棚、半遮蓋礦場和全封閉礦場中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述收集模塊具有使用計算機和存儲設(shè)備中至少一種通過無線和有線方式中至少一種下載并保存所述多軸飛行器中的礦場參數(shù)的功能。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述分析模塊具有分析、篩選和計算所述礦場參數(shù)，生成數(shù)據(jù)庫的功能。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述分析模塊還具有根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫的中的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)計算出礦堆的體積和重量的功能。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述分析模塊還具有根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫的外形數(shù)據(jù)、體積數(shù)據(jù)和重量數(shù)據(jù)計算得出礦場平均密度，并保存在數(shù)據(jù)庫中的功能。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述分析模塊還具有根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)生成礦場圖形，并生成圖形庫的功能。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述礦場圖形包括三維網(wǎng)格圖形、俯視平面高程圖和分層剖面圖中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，再所述分層剖面圖中能夠看到展示礦場存礦的層次變化和每層的礦物量中至少一種。

在上述方案中優(yōu)選的是，根據(jù)所述數(shù)據(jù)庫對礦場存礦進行分析，并生成數(shù)據(jù)報告。

在上述方案中優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)報告包括礦物的現(xiàn)存數(shù)量報告、剩余數(shù)量報告、礦物質(zhì)量異常報告、礦物數(shù)量異常報告和礦物補充建議報告中至少一種。

上述對礦場進行盤點的方法及系統(tǒng)，通過建立的多點密度、密度-煤質(zhì)智能關(guān)系庫，可用來對不同位置的煤炭重量、煤質(zhì)變化作定性的分析，可對入廠的煤炭質(zhì)、量異常進行預(yù)警，對傳統(tǒng)的通過計量工具測量出的量、質(zhì)作對比判斷，加強了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、安全性，并強化了數(shù)據(jù)的可追溯性。

附圖說明

圖1為按照本發(fā)明的對礦場進行盤點的方法的一優(yōu)選實施例的步驟流程圖。

圖2為按照本發(fā)明的對礦場進行盤點的系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例的模塊圖。

圖3為按照本發(fā)明的對礦場進行盤點的系統(tǒng)的無人機的一優(yōu)選實施例的技術(shù)參數(shù)示意圖。

圖4為按照本發(fā)明的對礦場進行盤點的系統(tǒng)的無人機的一優(yōu)選實施例的俯視圖。

圖5為按照本發(fā)明的對礦場進行盤點的系統(tǒng)的如圖4所示的無人機的實施例的主視圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)說明。但是，顯然可對本發(fā)明進行不同的變型和改型而不超出后附權(quán)利要求限定的本發(fā)明更寬的精神和范圍。因此，以下實施例具有例示性的而沒有限制的含義。

實施例1

如圖1、圖2所示，執(zhí)行步驟100，在設(shè)定模塊200中設(shè)定多軸飛行器201的運動參數(shù)，包括多軸飛行器201的運動軌跡、總飛行時間、飛行速度、飛行高度、飛行方向、拐點坐標(biāo)、拐彎角度、巡查面積等，通過有線傳輸方式或者無線傳輸方式輸入到多軸飛行器201的系統(tǒng)中并保存參數(shù)。通過有線連接方式或者無線連接方式連接飛行器上的圖像采集設(shè)備202，可以是高速攝像機、紅外感應(yīng)器、聲波探測器、激光探測器和超聲波掃描器中的一種設(shè)備，設(shè)定圖像采集設(shè)備參數(shù)，包括傾斜度、光亮度、圖像清晰度、幀數(shù)、掃描頻率等，輸入到圖像采集設(shè)備202中并保存參數(shù)。執(zhí)行步驟110，使用指揮模塊210（可以是多軸飛行器的遙控器）控制多軸飛行器201進行盤礦作業(yè)，并把圖像采集設(shè)備202采集到的圖像或視頻數(shù)據(jù)保存在圖像采集設(shè)備202自帶的存儲器中。通過無線傳輸?shù)姆绞皆谟嬎銠C的屏幕上實時顯示多軸飛行器201的飛行軌跡和安裝在多軸飛行器201上的圖像采集設(shè)備202傳回來的實時視頻信息，并生成三維效果圖。多軸飛行器201在執(zhí)行盤礦任務(wù)結(jié)束后，執(zhí)行步驟120，多軸飛行器201與計算機使用無線或者有線相連，通過收集模塊220下載保存在圖像采集設(shè)備202自帶的存儲器中的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行步驟130，在分析模塊230中生成礦場數(shù)據(jù)庫232，礦場數(shù)據(jù)庫232對發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進行篩選，保留有效數(shù)據(jù)，刪除冗余數(shù)據(jù)，并把優(yōu)化完成的數(shù)據(jù)保存在礦場數(shù)據(jù)庫232中。執(zhí)行步驟140，分析模塊230中的圖形庫231從數(shù)據(jù)庫232中讀取有效數(shù)據(jù)，生成礦場圖形，包括三維立體圖、三維網(wǎng)格圖形、俯視平面高程圖、分層剖面圖；在三維立體圖中，能夠清晰的呈現(xiàn)單個煤場的三維圖像，讓使用者充分了解煤廠的情況；在分層剖面圖中，可以清楚的看到每次分層后煤場存煤的層次變化，每層的煤量。執(zhí)行步驟150從數(shù)據(jù)庫232中讀取有效數(shù)據(jù)、分析有效數(shù)據(jù)并生成數(shù)據(jù)報告，數(shù)據(jù)報告包括礦物的剩余數(shù)量報告、礦物質(zhì)量異常報告、礦物數(shù)量異常報告和礦物補充建議報告，用戶可根據(jù)剩余數(shù)量報告判斷是夠需要增加存儲量；根據(jù)礦物質(zhì)量異常報告和礦物數(shù)量異常報告，判斷礦物是否發(fā)生了化學(xué)變化，是否要進行人工巡查；礦物補充建議報告用于提醒客戶哪一種礦物需要及時補充，并根據(jù)過往補充記錄在礦物補充建議報告中提醒客戶最晚在什么時間補充貨物。

實施例2

通過無人機盤煤儀、堆取料定位裝置和煤棚專用激光盤煤儀技術(shù)實時監(jiān)控煤堆，將取料、堆料的每個過程引起的煤堆外形變化掃描并記錄，掃描結(jié)果實時出現(xiàn)在數(shù)字化煤場系統(tǒng)中，通過煤場分區(qū)的數(shù)字化管理指導(dǎo)相關(guān)煤種的先進先出，以不同顏色顯示不同煤種，為配煤摻燒提供了可靠的依據(jù)。

（i）無人機盤煤儀

無人機盤煤儀操作簡單（一鍵啟停，自動按照設(shè)定路線飛行）、盤煤效率高（一般的煤場十五分鐘內(nèi)可以完成）、精確性高（其他的盤煤儀掃描后產(chǎn)生數(shù)千上萬的點云，無人機盤煤儀能夠產(chǎn)生幾百萬個點云，因此不但可以幾乎完全真實的成現(xiàn)出煤場的實際圖形，而且根據(jù)用戶的實際考評誤差控制在千分之五以內(nèi)）。

能生成各種不同圖形：三維網(wǎng)格圖形、俯視平面高程圖、分層剖面圖等。在分層剖面圖中，可以清楚的看到每次分層后煤場存煤的層次變化，每層的煤量等，為煤場分層提供前期準(zhǔn)備。

（ii）煤棚內(nèi)盤煤儀系統(tǒng)

煤棚內(nèi)盤煤儀系統(tǒng)可提供無任何死角完美盤煤方案，解決了堆取料機遠(yuǎn)端（外側(cè)面）無法掃描和軌道限位以外的煤堆無法掃描的行業(yè)難題，也解決了便攜式激光盤煤儀人為可干擾因素過多的缺陷。

（iii）煤堆密度

利用無人機盤煤儀結(jié)合煤棚內(nèi)激光盤煤儀技術(shù)，獲取煤堆外形、體積，并結(jié)合重量、計算煤堆平均密度，再根據(jù)歷史煤質(zhì)-密度-重量關(guān)系，使生產(chǎn)過程統(tǒng)一到重量、體積、密度和外形四個標(biāo)準(zhǔn)下，而不再是孤立的方式來衡量：入廠驗收用稱量重量、煤場存煤用盤煤體積、入原煤倉用煤面感應(yīng)、給料入爐用皮帶重量，保證了進存耗全程的協(xié)同性。

智能盤煤系統(tǒng)融入無人機和激光盤煤測量技術(shù)后，通過建立的多點密度、密度-煤質(zhì)智能關(guān)系庫，可用來對不同位置的煤炭重量、煤質(zhì)變化作定性的分析，可對入廠的煤炭質(zhì)、量異常進行預(yù)警，對傳統(tǒng)的通過計量工具測量出的量、質(zhì)作對比判斷，加強了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、安全性，并強化了數(shù)據(jù)的可追溯性。

實施例3

1、一種對礦場進行盤點的系統(tǒng)的應(yīng)用范圍

適用于：航空測量、地質(zhì)勘測、災(zāi)害監(jiān)測、動物保護監(jiān)測、森林防護監(jiān)測、航拍攝影、河道巡視、公共安全監(jiān)測、工業(yè)建設(shè)監(jiān)測和國土資源保護等行業(yè)。

2、一種對礦場進行盤點的系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢；

（1）目前市場上盤點效率最高的盤點系統(tǒng)，5分鐘可以盤點1000平方米的料場；

（2）目前市場上盤點精度最高的盤點系統(tǒng)，完全無盲區(qū)盤點，建模點云數(shù)量達(dá)1000萬個；

（3）生成模型為真彩三維立體模型，料堆細(xì)節(jié)一覽無余；

（4）無人機自主導(dǎo)航飛行，盤點過程中，無需人為干預(yù)，高度自動化；

（5）數(shù)據(jù)處理自動化，用戶再也不用被復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理軟件困擾；

（6）最適合超大型料堆，超復(fù)雜料堆的精準(zhǔn)盤點；

3、一種對礦場進行盤點的系統(tǒng)的設(shè)備組成：

（1）無人機一架；

（2）專業(yè)航拍相機一部；

（3）盤煤軟件一套；

（4）無人機電池兩塊；

（5）相機電池兩塊；

（6）無人機電池充電器一個；

（7）相機充電器一個；

（8）用戶使用手冊一本。

4、一種對礦場進行盤點的系統(tǒng)使用的無人機特點：

（1）獨創(chuàng)機型設(shè)計，動平衡效果好；

（2）優(yōu)化動力組合設(shè)計，實現(xiàn)超過一小時長航時能力；

（3）環(huán)境適應(yīng)性強，最大風(fēng)速允許6級；

（4）超低溫、超高溫工作能力，零下35度至55度正常工作。

實施例4

如圖3所示，飛行器的重量為2900克，最大起飛重量為5900克，懸停精度為垂直方向0.5米、水平方向2.5米，最大俯仰角度為35度，最大上升速度為6米/秒，最大下降速度為4.5米/秒，最大水平飛行速度為48公里/小時，最大可承受風(fēng)速為6米/秒，最大飛行時為50分鐘，工作溫度為-35攝氏度至6攝氏度，軸距為630毫米，外形尺寸為54厘米*54厘米*19厘米，材質(zhì)為碳纖維或者鋁合金。遙控器的工作頻率為2.4GHz ISM，通訊距離為1000米，接收靈敏度（1%PER）為-97dBm，供電方式為內(nèi)置3.7V鋰電，電池容量為2000mAh，充電接口為micro USB。

如圖4、5所示，該設(shè)備型號為F55型無人機盤煤儀，此無人機為4軸無人機。

盡管以上已經(jīng)對本發(fā)明的各種優(yōu)選實施方式和特征進行了描述，但在不脫離本發(fā)明的目的和宗旨的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明做出許多變化、補充、改變和刪減。以上結(jié)合本發(fā)明的具體實施例做的詳細(xì)描述，并非是對本發(fā)明的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。