无人机煤场盘点系统及盘煤方法技术方案

一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法。目前储煤场的盘煤主要是人工测量、斗轮机式激光盘煤仪测量，从技术、安全和经济分析现有技术精度低、误差大、维护成本高、存在人身安全隐患。本发明专利技术组成包括：监控装置（1）、无人机测量平台（8），所述的监控装置包括后台监控系统（2），所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件（7）、测量软件（3），所述的无人机地面站软件连接数据电台A（6），所述的测量软件通过路由器（5）与户外WLAN大功率AP（4）连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B（21）连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块（11）连接。本发明专利技术用于无人机煤场盘点系统及盘煤方法。

Inventory System and Coal Inventory Method of UAV Coal Yard

The utility model relates to an inventory system and a coal inventory method for an unmanned aerial vehicle coal yard. At present, coal panning in coal storage yard is mainly manual measurement and bucket wheel laser coal panning instrument measurement. From the technical, safety and economic analysis, the existing technology has low accuracy, large error, high maintenance cost, and there are potential personal safety hazards. The invention comprises a monitoring device (1) and an unmanned aerial vehicle measurement platform (8). The monitoring device includes a background monitoring system (2). The background monitoring system has an unmanned aerial vehicle ground station software (7) and a measurement software (3), respectively. The unmanned aerial vehicle ground station software connects data radio A (6), and the measurement software is large with outdoor WLAN through a router (5). The data station A is connected with the data station B (21) inside the UAV measuring platform through a wireless network, and the outdoor WLAN high power AP is connected with the WLAN communication module (11) through a wireless network. The invention is applied to an inventory system and a coal inventory method of an unmanned aerial vehicle coal yard.

【技术实现步骤摘要】
无人机煤场盘点系统及盘煤方法
：本专利技术涉及六轴无人机为搭载平台的盘煤技术，融合了传感器技术、微机电系统控制技术、机械电子技术、仿生学、材料学、计算机技术等多门学科
，具体涉及一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法。
技术介绍
：目前国内露天储煤场的盘煤方法主要包括人工测量、斗轮机式激光盘煤仪测量的方法，从技术分析、安全分析和经济分析的角度将现有技术和本项目研发的六轴无人机盘煤仪技术进行比较，有以下缺陷：（1）技术分析人工测量技术受煤堆的几何形状影响大，需归整煤堆形状，且精度低、误差大，激光雷达盘煤测量技术测量距离短、透视几何定位存在测量死角和盲区、受扬尘和大气的光传输效应影响较大，精度一般；（2）安全分析使用人工便携式盘煤仪时，需要工作人员爬到煤堆顶部进行煤堆测量，屯煤较多时造成大量人力浪费，且在雨季造成很大人身安全隐患，最终结果精度亦不高；（3）经济分析使用人工测量技术进行盘煤时，需要先归整煤堆形状，再人工卷尺测量，工作量大，人工费用高，推土机维护，维护成本高，经济性差，使用激光雷达盘煤测量，过程复杂，工作量大且每次开启都浪费大量电力，行进速度慢，盘煤耗费时间太长，影响配煤上仓，可能导致电厂负荷供电不足，造成不必要的经济损失，同时，由于斗轮机本体结构限制，无法对煤场头部、尾部10米左右的煤堆进行盘制，斗轮机盘煤在盘煤盲区不再堆放煤炭，浪费了大量资源，目前斗轮机固定盘煤仪造价50万元/台左右，成本高，且需对斗轮机、龙门吊等大型机械维护，维护成本高。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法，采用六轴无人机为搭载平台的盘煤技术是火电厂实现低能耗、精度高、节约能源从而减少排放的一种理想方法，为火电厂核算发电成本提供科学、准确、客观的依据，提高火电厂燃煤管理水平。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种无人机煤场盘点系统，其组成包括：监控装置、无人机测量平台，所述的监控装置包括后台监控系统，所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件、测量软件，所述的无人机地面站软件连接数据电台A，所述的测量软件通过路由器与户外WLAN大功率AP连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块连接。所述的无人机煤场盘点系统，所述的无人机测量平台内部分别具有运动控制系统、测量系统，所述的运动控制系统包括遥控器接收模块，所述的遥控器接收模块分别与飞行控制模块、自稳云台连接，所述的飞行控制模块分别与GPS定位模块、气压高度计、无刷电机动力系统、所述的数据电台B连接，所述的遥控器接收模块通过无线网与手动遥控器连接。所述的无人机煤场盘点系统，所述的测量系统包括所述的WLAN通讯模块，所述的WLAN通讯模块与DSP控制器连接，所述的DSP控制器分别与激光雷达、所述的GPS定位模块连接。一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法，该方法包括如下步骤：首先六轴无人机盘煤系统主要包括后台监控系统、无人机测量平台和数据传输系统三大部分组成，（1）后台监控系统，发出信息和处理接受到的信息，无人机地面站软件给六轴飞行器设定飞行航线，测量软件用于综合无人机传输回的位置、距离数据拟合出煤堆的轮廓曲面，通过激光扫描所得离散点的三维坐标积分生成煤堆的三维图，求得煤堆体积；（2）无人机测量平台，以无人机为载体，依靠差分全球定位系统GPS进行准确定位，通过陀螺仪惯性导航系统完成自主导航，按照航线绕煤场飞行开展盘煤工作，然后自动飞回起飞点，自动降落；（3）数据传输系统，用于进行后台监控系统和无人机测量平台间的指令传递和信息传输，包括路由器，户外WLAN大功率AP和数传电台；（4）将激光雷达测距仪和定位模块的标签安装在无人机上，通过室内定位模块的基站，对无人机进行定位，并通过电脑上位机对其进行航线规划，无人机搭载激光雷达按照航线对室内煤堆进行打点扫描，将得到的无人机飞行信息和激光雷达扫描所得的信息传输到单片机上进行处理，并储存到SD卡上，然后将SD卡中的文件导入Matlab端，将煤堆表面有限个轮廓点进行曲线拟合，生成三维图，还原煤堆的形状，并通过编写积分程序来求解煤堆的体积和质量。有益效果：1.本专利技术主要是提供一种无人机煤场盘点系统及其盘煤方法，该系统是传感器技术、微机电系统控制技术、机械电子技术、计算机技术、材料学和仿生学的融合，以无人机测绘的方式更加科学地完成了盘煤工作，充分弥补了旧式盘煤方法的不足。2.本专利技术是基于六轴无人机为搭载平台的盘煤技术的应用，无人机飞行器搭激光测距传感器对煤场进行盘量，通过Matlab对数据进行分析合成三维煤场图形，并计算出体积，利用GoogleEarth、差分GPS及精确高度仪对设备进行准确定位，与传统盘煤技术相比较，基于六轴无人机为搭载平台的盘煤技术具有以下优点：（1）技术分析：差分GPS定位精度可以达到厘米级别，采用六轴无人机盘煤可以有效的防止煤堆死角带来的测量误差，相位差激光测距可以达到毫米级，精度较传统盘煤方法大幅度提高；（2）安全分析：无人机盘煤系统大大减少了人员劳动量，避免了人身安全问题，且防止死角误差等，极大地提高了盘煤精度；（3）经济分析：采用无人机盘煤系统，取代了传统的人工盘煤方式，使得在盘煤过程中“无人值班、少人值守”成为现实，大大节省了人力资源和资金支出，全程自动完成，一次仅需要十五分钟，工作量大幅度减小，采用无人机盘煤系统，取代斗轮机固定盘煤仪，28万元/台，且只需一台就可以满足多个煤场使用，可以进行模块化升级，无需整套设备更换，维护成本低，从经济效益分析，六轴无人机盘煤具有很强的优势。附图说明：附图1是本专利技术的总体结构示意图。附图2是本专利技术的总体设计流程图。附图3是本专利技术煤场的平面图。附图4是本专利技术的无人机室内定位工作原理图。附图5是本专利技术的无人机盘煤系统工作流程框图。附图6是本专利技术的飞行控制部分组成结构示意图。附图7是本专利技术的六轴无人机以固定高度H遍历扫描截面示意图之一。附图8是本专利技术的六轴无人机以固定高度H遍历扫描截面示意图之二。附图9是本专利技术的差分GPS组成基准站的结构图。附图10是本专利技术的差分GPS组成移动站的结构图。附图11是本专利技术的无人机飞行航线规划示意图。附图12是本专利技术的无人机控制显示示意图。具体实施方式：实施例1：一种无人机煤场盘点系统，其组成包括：监控装置1、无人机测量平台8，所述的监控装置包括后台监控系统2，所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件7、测量软件3，所述的无人机地面站软件连接数据电台6，所述的测量软件通过路由器5与户外WLAN大功率AP4连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B21连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块11连接。实施例2：根据实施例1所述的无人机煤场盘点系统，所述的无人机测量平台内部分别具有运动控制系统9、测量系统10，所述的运动控制系统包括遥控器接收模块15，所述的遥控器接收模块分别与飞行控制模块20、自稳云台16连接，所述的飞行控制模块分别与GPS定位模块19、气压高度计18、无刷电机动力系统17、所述的数据电台B连接，所述的遥控器接收模块通过无线网与手动遥控器14连接。实施例3：根据实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机煤场盘点系统，其组成包括：监控装置、无人机测量平台，其特征是：所述的监控装置包括后台监控系统，所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件、测量软件，所述的无人机地面站软件连接数据电台A，所述的测量软件通过路由器与户外WLAN大功率AP连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种无人机煤场盘点系统，其组成包括：监控装置、无人机测量平台，其特征是：所述的监控装置包括后台监控系统，所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件、测量软件，所述的无人机地面站软件连接数据电台A，所述的测量软件通过路由器与户外WLAN大功率AP连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块连接。2.根据权利要求1所述的无人机煤场盘点系统，其特征是：所述的无人机测量平台内部分别具有运动控制系统、测量系统，所述的运动控制系统包括遥控器接收模块，所述的遥控器接收模块分别与飞行控制模块、自稳云台连接，所述的飞行控制模块分别与GPS定位模块、气压高度计、无刷电机动力系统、所述的数据电台B连接，所述的遥控器接收模块通过无线网与手动遥控器连接。3.根据权利要求1或2所述的无人机煤场盘点系统，其特征是：所述的测量系统包括所述的WLAN通讯模块，所述的WLAN通讯模块与DSP控制器连接，所述的DSP控制器分别与激光雷达、所述的GPS定位模块连接。4.一种利用权利要求1-3之一所述的无人机煤场盘点系统的盘煤方法，其特征是：该方法包括如下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，聂维峥，苏立辉，
申请(专利权)人：浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33