一、概述

火電廠的燃煤管理是生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著直接影響，因而迫切需要快速，準(zhǔn)確的測(cè)出煤場(chǎng)的存煤量，日消耗量，以便于電廠進(jìn)行成本核算，經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估和科學(xué)管理。

煤堆儲(chǔ)量（存煤量）測(cè)定工作是火電廠、煤礦等單位一項(xiàng)重要的測(cè)量工作，主要是在于測(cè)定煤堆的體積，傳統(tǒng)的測(cè)量方法是先用推土機(jī)對(duì)煤堆進(jìn)行整形，人為地推成近似梯形，再進(jìn)行人工丈量，或者通過作煤堆剖面進(jìn)行計(jì)算，該方法要求底面平整、投入人力、物力較多，測(cè)量誤差較大（>5%）效率不高（需要3~4天）。

日消耗量目前有傳送稱、門式激光盤煤系統(tǒng)、安裝在斗輪機(jī)上的激光盤煤系統(tǒng)和較多使用的CCD攝像盤煤系統(tǒng)。但都存在精度不高（>3%）、成本太高、故障率高和陰雨天工作效果不佳的缺點(diǎn)。

天寶三維激光掃描技術(shù)解決方案，不依附于任何設(shè)備，不要求儲(chǔ)煤場(chǎng)底面平整，不要求形狀規(guī)則，通過短時(shí)間的密集的高精度激光掃描，建立整個(gè)煤堆的高分辨率的真是尺寸三維TIN模型，直接計(jì)算并輸出詳細(xì)的儲(chǔ)量體積報(bào)告。由于其盤點(diǎn)一次的耗時(shí)極短，可以實(shí)現(xiàn)每日掃描甚至更短的時(shí)間間隔的檢測(cè)；將每天同一時(shí)點(diǎn)的三維TIN模型進(jìn)行計(jì)算，即可輸出體積變化（日耗量）報(bào)告。具有自動(dòng)化操作、省時(shí)快速、準(zhǔn)確（高精度優(yōu)于0.4%）和相對(duì)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，非常有利于電廠實(shí)現(xiàn)精益管理。

二、天寶三維激光掃描解決方案介紹

三維激光掃描技術(shù)是上世紀(jì)九十年代中期開始出現(xiàn)的一項(xiàng)重大突破性高新技術(shù)。它通過高速激光束高速地獲取被測(cè)對(duì)象表面的高分辨率空間三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，為快速建立物體的三維仿真，模型提供了一種全新的技術(shù)手段。由于其具有快速、非接觸、實(shí)時(shí)、主動(dòng)、高密度、高精度和數(shù)字化等特征，它的推廣應(yīng)用已經(jīng)給各行業(yè)檢測(cè)測(cè)量技術(shù)帶來一次又一次的革命。

【用途及應(yīng)用領(lǐng)域】

三維激光掃描系統(tǒng)可以深入到任何復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及空間中，通過三維激光掃描直接將各種大型的、復(fù)雜的、不規(guī)則實(shí)體或?qū)嵕巴暾牟杉诫娔X中，進(jìn)而快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維實(shí)體模型。而三維實(shí)體模型可用來做復(fù)制、仿制、修復(fù)、形體分析、改造、維護(hù)、建檔、及用于任務(wù)的模擬、訓(xùn)練、仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、推演、變形分析、有限元分析、流體動(dòng)力分析、逆向工程等各種處理分析?，F(xiàn)在該技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于測(cè)繪、核電，文物考古，建筑業(yè)，航天航空，船舶，重工，軍工軍事，石化，醫(yī)學(xué)，水利，冶金，電力，交通，影視，教學(xué)，科研，公安刑偵……等諸多領(lǐng)域。

【應(yīng)用原理】

三維激光掃描儀獲得的被測(cè)對(duì)象表面每個(gè)采樣點(diǎn)空間立體坐標(biāo)點(diǎn)的集合稱為“點(diǎn)云”。將相鄰的空間點(diǎn)連接起來可以構(gòu)成不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）立體模型或進(jìn)一步構(gòu)成規(guī)則格網(wǎng)（Grid）立體模型，得到的TIN/Gird模型與原物體幾乎完全一致，可以很好地用于研究被測(cè)對(duì)象，最簡(jiǎn)單的就是量算體積面積，復(fù)雜點(diǎn)的可以進(jìn)行對(duì)比分析其變化。因此被用于形體的測(cè)繪、堆體體積的量算及變化分析。如建筑業(yè)中土方量的計(jì)算，采掘業(yè)、冶金工業(yè)和能源工業(yè)中礦堆、渣堆和原料堆體積的量算等，乃至各行業(yè)中各種存儲(chǔ)罐、罐車等各種法制計(jì)量容器的容積標(biāo)定。

【方案構(gòu)成與指標(biāo)】

Trimble三維激光掃描解決方案主要由Trimble GX三維激光掃描儀和Trimble RealWorks后處理軟件組成。

Trimble GX三維激光掃描儀的激光速具有毫米級(jí)的測(cè)距精度（詳細(xì)指標(biāo)見附表），是獲取高精度三維坐標(biāo)的基本保障。測(cè)程最遠(yuǎn)達(dá)350米。它具有360度視野，全方位的工作視角使儀器可以兼顧多個(gè)對(duì)象。

Trimble GX三維激光掃描儀內(nèi)置了高清晰CCD視頻頭，協(xié)助掃描工作同步監(jiān)測(cè)、遙控、選位、拍照，后期處理等。操作人員在辦公室就可以看到實(shí)際工作場(chǎng)景，非常方便地遙控儀器進(jìn)行工作。Trimble GX三維激光掃描儀具有百兆網(wǎng)絡(luò)接入及WiFi無線寬帶接入能力，這使得它容易在工作場(chǎng)區(qū)組網(wǎng)工作。獲取的“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)將通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地傳輸?shù)睫k公室的服務(wù)器中。

【后處理軟件】

Trimble的后處理軟件是自有專業(yè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)并完全擁有專利；強(qiáng)大而周全的軟件體系使我們客戶可以使用這個(gè)完整的方案就可以自如的完成自己的工作。
著名的Trimble RealWorks，是目前市場(chǎng)上功能最強(qiáng)大的3D數(shù)據(jù)后處理軟件。她擁有三個(gè)模塊涵蓋多個(gè)專業(yè)。

     模塊1：Registration.可以實(shí)現(xiàn)多種點(diǎn)云拼接模式、導(dǎo)線平差、引入地理參考、目標(biāo)識(shí)別

     模塊2：OFFICE SURVEY.具備任意點(diǎn)云導(dǎo)入導(dǎo)出：點(diǎn)云的裁剪、取樣、過濾；提取線形地物；在辦公室任意量測(cè)數(shù)據(jù)；任意縱橫斷面；點(diǎn)云矢量化；3D等高線及標(biāo)注；三角格網(wǎng)生成；任意形體建模；隧道及道路；任意體積；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析工具；點(diǎn)云著色；紋理貼圖；連續(xù)正射影像，等功能。

     模塊3：MODELER?；邳c(diǎn)云的高級(jí)3D建模，快速的實(shí)現(xiàn)建筑物等復(fù)雜形體的建模。
他的界面簡(jiǎn)潔，操作步驟化，步步可預(yù)覽；可以以任意視角觀察瀏覽點(diǎn)云及3D模型，以多種方式顯示數(shù)據(jù)。并可以輸出豐富、激動(dòng)人心的成果；如生成Word 和Excel格式的報(bào)告；而且生成的所有2D和3D結(jié)果均可輸出到AutoCAD/MicroStation及其他專業(yè)平臺(tái)
 

Trimble三維后處理軟件特點(diǎn)功能

三、盤煤三維掃描技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程



掃描成果——密集而又精確的點(diǎn)云，點(diǎn)間距5cm，精度1cm



三維TIN模型——用點(diǎn)云直接構(gòu)建，與現(xiàn)實(shí)堆體完全一致的尺寸與形狀



計(jì)算成果——計(jì)算TIM模型體積


輸出計(jì)算報(bào)告

     使用天寶三維激光掃描儀對(duì)煤場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)掃描，通過局域網(wǎng)或者無線網(wǎng)絡(luò)將兩臺(tái)激光掃描機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過控制中心軟件自動(dòng)設(shè)置掃描的頻率，無需人工干預(yù)。掃描結(jié)束后計(jì)算機(jī)對(duì)三維激光掃描儀所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成處理，利用數(shù)字?jǐn)M合技術(shù)建立煤場(chǎng)表面數(shù)字模型，按體積幾分原理計(jì)算煤堆體積，并根據(jù)數(shù)字模型繪制煤場(chǎng)立體圖形。計(jì)算出的體積數(shù)再乘以煤的比重即為煤場(chǎng)儲(chǔ)煤量。
   
此技術(shù)應(yīng)用目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)開始推廣，此方案的優(yōu)點(diǎn)是：

1. 速度快——每秒5000點(diǎn)
2. 精度高——體積誤差控制在千分之五
3. 智能化程度高——自動(dòng)掃描，自動(dòng)生成報(bào)告，并可以計(jì)算煤堆內(nèi)任一指定范圍內(nèi)的儲(chǔ)煤量；

四、應(yīng)用案例

在工程領(lǐng)域，經(jīng)常有一些大型物料堆需要測(cè)量其體積，由于體積很大，形狀又不規(guī)則，測(cè)量很困難，如電廠、鋼廠、煤礦里煤堆、礦堆等。天寶三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)，很好的解決了這一長(zhǎng)期困擾國(guó)內(nèi)各大火力發(fā)電廠的難題，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值?？捎行У靥娲鷤鹘y(tǒng)的人工測(cè)量方法，提高電廠的生產(chǎn)管理水平。

武漢冶金集團(tuán)（儀器自動(dòng)獲取的全景照片）

安太煲露天煤礦應(yīng)用

五、工作計(jì)劃