[发明专利]基于无线网络对称激光测距的电厂自动盘煤方法

权利要求书

1.一种基于无线网络对称激光测距的电厂自动盘煤系统，

其特征在于，所述系统包括：

计算机，用于支持主控软件工作，发送指令及接收数据；控制测量系统各部件滑动平台、转轴、激光测距机的工作；

无线交换机，通过大功率天线发射无线信号，接收测量系统发出的测量信号传输给计算机；将计算机发出的指令发送给测量系统；

测量系统，用于发出激光测距线，实现激光对煤场煤堆从下至上进行的水平层面扫描；

所述计算机通过网线直接联接无线交换机，无线交换机通过大功率天线发射无线信号，数控机电盒无线接入点、扫描测距机电盒无线接入点接收无线信号配置IP地址，组成无线局域网；计算机中的主控软件通过局域网对测量系统的数控机电盒及扫描测距机电盒进行双向传输，发送指令进行控制及接收数据。

2.根据权利要求书1所述基于无线网络对称激光测距的电厂自动盘煤系统，其特征在于，所述测量系统包括左区测量系统和右区测量系统；所述左区测量系统与右区测量系统完全一样，它们由导轨、滑动平台、数控机电盒、扫描测距机电盒、转轴、激光测距机、底座、固定安装螺栓、数控机电盒无线接入点、扫描测距机电盒无线接入点组成；所述导轨的长度大于煤堆的最大高度。

3.根据权利要求书1所述基于无线网络对称激光测距的电厂自动盘煤系统，其特征在于，所述左区测量系统中，第一数控机电盒包含电源、控制电路、饲服电机、滚珠丝杠螺母副、其中伺服电机做执行元件驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠螺母带动第一滑动平台在第一导轨上运动，完成直线方向的运动；控制电路通过第一数控机电盒无线接入点接收计算机中的主控软件的指令进行第一滑动平台的运动控制；左区测量系统配有第一底座，通过第一固定安装螺栓牢固安装在工作地点；工作地点在煤场的中线上，第一转轴距煤场左区长边的距离为d；

第一扫描测距机电盒安装在第一滑动平台上，随其一起运动；第一扫描测距机电盒包含驱动第一转轴运动的饲服电机及其驱动控制电路，还包含第一激光测距机的驱动控制电路；第一激光测距机固定在第一转轴上，随其一起转动；第一转轴轴线与地面垂直，第一激光测距机的光轴与地面平行，当第一转轴转动时，第一激光测距机随之转动，激光沿其光轴形成的激光测距线与地面平行扫描；第一扫描测距机电盒通过第一扫描测距机电盒无线接入点接收计算机中的主控软件的指令进行第一转轴的旋转控制及第一激光测距机的测距控制，并发送测距数据至计算机中的主控软件。

4.根据权利要求书1所述基于无线网络对称激光测距的电厂自动盘煤系统，其特征在于，所述右区测量系统中的各部分组成与工作方式完全与左区测量系统相同；工作地点在煤场的中线上，第二转轴距煤场右区长边的距离为d。

5.一种基于无线网络对称激光测距的电厂自动盘煤方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)复位操作，即：

计算机中的主控软件发出指令，同步控制滑动平台沿垂直方向z向下移动到最低点，此时激光测距机的光轴与地面的垂直距离为h₀；

接着，计算机中的主控软件发出指令，同步控制转轴转动至激光测距机的光轴与中线平行；

(2)截面面积测量，

将包含激光测距机的光轴且平行于地面的平面与煤堆相交所形成的曲线所包围的平面，定义为截面；此时截面的面积为S₁，包括左区测量和右区测量；

建立直角坐标系，即作一包含分区线的垂直于所述截面的平面，其与所述截面的交线为x轴；作一包含中线的垂直于所述截面的平面，其与所述截面的交线为y轴；

计算机中的主控软件发出指令，启动激光测距机进行激光测距，激光测距机发射出的激光沿其光轴前进，形成激光测距线；当激光测距线遇到障碍时，测出距离值k₀；

启动正扫程序，即计算机中的主控软件发出指令，控制转轴顺时针带动激光测距机转动，每次转动并进行测距，则在第n次转动时，转过的角度测得的距离为k_+n；将该数据传送至计算机中的主控软件进行有效性判定，对第n次转动，其极限距离为即激光测距线与x轴相交的长度；

若说明激光测距点打到了煤堆，测距点有效，此时该测距点定义为特征点，计算特征点的坐标为：

若说明激光测距线在右区经过处没有煤堆，即测距点无效，此时将激光测距线与x轴的交点定义为特征点，其坐标为：

若第n次转动时第一次遇到测距点无效之后，接着第n+1次转动时再次遇到测距点无效，说明已经越过右区煤堆的范围，顺扫过程结束；此时，将最终转动次数n记为N₁；

启动归位程序，即计算机中的主控软件发出指令，控制转轴逆时针带动激光测距机转动至其光轴与y轴重合，即初始位置；

启动反扫程序，即计算机中的主控软件发出指令，控制转轴逆时针带动激光测距机转动，每次转动并进行测距，则在第n次转动时，转过的角度测得的距离为k_-n；将该数据传送至计算机中的主控软件进行有效性判定，对第n次转动，其极限距离为即激光测距线与x轴相交的长度；

若说明激光测距点打到了煤堆，测距点有效，此时该测距点定义为特征点，计算特征点的坐标为：

若说明激光测距线在右区经过处没有煤堆，即测距点无效，此时将激光测距线与x轴的交点定义为特征点，其坐标为：

若第n次转动时第一次遇到测距点无效之后，接着第n+1次转动时再次遇到测距点无效，说明已经越过右区煤堆的范围，反扫过程结束：此时，将最终转动次数n记为N₂；

再次启动归位程序，即计算机中的主控软件发出指令，控制转轴顺时针带动激光测距机转动至其光轴与y轴重合，即初始位置；

将所有的特征点顺序连接，形成一折线，折线与x轴围成的区域由若干梯形面积元组成，可近似地看成截面在右区部分的面积S_right；按下式计算该区域面积：

左区测量与右区测量完全一样，类似地，可得到截面在左区部分的面积S_left；则有截面5面积S₁＝S_right+S_left；

(3)同步上移，即：

计算机中的主控软件发出指令，同步控制滑动平台沿垂直方向z向上移动距离h，此时激光测距机的光轴与地面的垂直距离为h₀+h；

(4)重复步骤(2)，此时截面5的面积为S₂；

(5)重复步骤(3)和(4)，此时激光测距机的光轴与地面的垂直距离为h₀+2h，截面的面积为S₃；

(6)不断重复步骤(5)，分别得到S₄,…,S_i,S_i+1,…直到测得的截面5面积S_M+1小于一个预先设定的小面积值；

(7)重复步骤(1)；

(8)盘煤计算，即：

计算机中的主控软件中保留截面面积从S₁到S_M；将煤堆的体积看成是若干个层状体积元的体积之和，按下式计算煤堆的体积

V=S1·h0+Σi=1M-1Si+Si+12·h---.]]>