一、概述

火電廠的燃煤管理是生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，對電廠的經(jīng)濟指標有著直接影響，因而迫切需要快速，準確的測出煤場的存煤量，日消耗量，以便于電廠進行成本核算，經(jīng)濟效益評估和科學管理。

煤堆儲量（存煤量）測定工作是火電廠、煤礦等單位一項重要的測量工作，主要是在于測定煤堆的體積，傳統(tǒng)的測量方法是先用推土機對煤堆進行整形，人為地推成近似梯形，再進行人工丈量，或者通過作煤堆剖面進行計算，該方法要求底面平整、投入人力、物力較多，測量誤差較大（>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。

天寶三維激光掃描技術解決方案，不依附于任何設備，不要求儲煤場底面平整，不要求形狀規(guī)則，通過短時間的密集的高精度激光掃描，建立整個煤堆的高分辨率的真是尺寸三維TIN模型，直接計算并輸出詳細的儲量體積報告。由于其盤點一次的耗時極短，可以實現(xiàn)每日掃描甚至更短的時間間隔的檢測；將每天同一時點的三維TIN模型進行計算，即可輸出體積變化（日耗量）報告。具有自動化操作、省時快速、準確（高精度優(yōu)于0.4%）和相對經(jīng)濟的特點，非常有利于電廠實現(xiàn)精益管理。

二、天寶三維激光掃描解決方案介紹

三維激光掃描技術是上世紀九十年代中期開始出現(xiàn)的一項重大突破性高新技術。它通過高速激光束高速地獲取被測對象表面的高分辨率空間三維坐標數(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手段。由于其具有快速、非接觸、實時、主動、高密度、高精度和數(shù)字化等特征，它的推廣應用已經(jīng)給各行業(yè)檢測測量技術帶來一次又一次的革命。

【用途及應用領域】

三維激光掃描系統(tǒng)可以深入到任何復雜的現(xiàn)場環(huán)境及空間中，通過三維激光掃描直接將各種大型的、復雜的、不規(guī)則實體或實景完整的采集到電腦中，進而快速重構出目標的三維實體模型。而三維實體模型可用來做復制、仿制、修復、形體分析、改造、維護、建檔、及用于任務的模擬、訓練、仿真、虛擬現(xiàn)實、推演、變形分析、有限元分析、流體動力分析、逆向工程等各種處理分析。現(xiàn)在該技術已被廣泛的應用于測繪、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，水利，冶金，電力，交通，影視，教學，科研，公安刑偵……等諸多領域。

【應用原理】

三維激光掃描儀獲得的被測對象表面每個采樣點空間立體坐標點的集合稱為“點云”。將相鄰的空間點連接起來可以構成不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）立體模型或進一步構成規(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對象，最簡單的就是量算體積面積，復雜點的可以進行對比分析其變化。因此被用于形體的測繪、堆體體積的量算及變化分析。如建筑業(yè)中土方量的計算，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)中各種存儲罐、罐車等各種法制計量容器的容積標定。

【方案構成與指標】

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的測距精度（詳細指標見附表），是獲取高精度三維坐標的基本保障。測程最遠達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對象。

Trimble GX三維激光掃描儀內置了高清晰CCD視頻頭，協(xié)助掃描工作同步監(jiān)測、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際工作場景，非常方便地遙控儀器進行工作。Trimble GX三維激光掃描儀具有百兆網(wǎng)絡接入及WiFi無線寬帶接入能力，這使得它容易在工作場區(qū)組網(wǎng)工作。獲取的“點云”數(shù)據(jù)將通過網(wǎng)絡實時地傳輸?shù)睫k公室的服務器中。

【后處理軟件】

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

     模塊1：Registration.可以實現(xiàn)多種點云拼接模式、導線平差、引入地理參考、目標識別

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

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

Trimble三維后處理軟件特點功能

三、盤煤三維掃描技術實現(xiàn)過程



掃描成果——密集而又精確的點云，點間距5cm，精度1cm



三維TIN模型——用點云直接構建，與現(xiàn)實堆體完全一致的尺寸與形狀



計算成果——計算TIM模型體積


輸出計算報告

     使用天寶三維激光掃描儀對煤場進行自動掃描，通過局域網(wǎng)或者無線網(wǎng)絡將兩臺激光掃描機進行聯(lián)網(wǎng)，通過控制中心軟件自動設置掃描的頻率，無需人工干預。掃描結束后計算機對三維激光掃描儀所獲得的數(shù)據(jù)進行合成處理，利用數(shù)字擬合技術建立煤場表面數(shù)字模型，按體積幾分原理計算煤堆體積，并根據(jù)數(shù)字模型繪制煤場立體圖形。計算出的體積數(shù)再乘以煤的比重即為煤場儲煤量。
   
此技術應用目前已經(jīng)在國內開始推廣，此方案的優(yōu)點是：

1. 速度快——每秒5000點
2. 精度高——體積誤差控制在千分之五
3. 智能化程度高——自動掃描，自動生成報告，并可以計算煤堆內任一指定范圍內的儲煤量；

四、應用案例

在工程領域，經(jīng)常有一些大型物料堆需要測量其體積，由于體積很大，形狀又不規(guī)則，測量很困難，如電廠、鋼廠、煤礦里煤堆、礦堆等。天寶三維激光掃描技術的出現(xiàn)，很好的解決了這一長期困擾國內各大火力發(fā)電廠的難題，具有較強的實用性和推廣價值。可有效地替代傳統(tǒng)的人工測量方法，提高電廠的生產(chǎn)管理水平。

武漢冶金集團（儀器自動獲取的全景照片）

安太煲露天煤礦應用

五、工作計劃