无人机在靖煤公司煤台盘点中的应用

陈艳军

摘  要：煤台盘点是对煤炭库存量进行测量和计算。即通过科学测绘准确得出库存煤炭体积，结合测算的密度，计算库存煤量。通过煤台盘点，用实际数据与账面存量对比，科学分析产、销、存量，并有针对性的对煤台进行管控，准确的煤台盘点结果能够为靖煤公司各生产矿在生产过程中保持合理的煤炭存量提供可靠数据。

关键词：无人机;盘煤;

一、全站仪盘煤的缺陷

目前，靖煤公司所属四个生产矿储煤场的盘煤方法为全站仪人工测量盘点法。从技术分析、安全分析和经济分析的角度将人工盘煤和无人机盘煤仪技术进行比较，全站仪人工盘煤有以下缺陷：

（一）技术分析

由于煤台堆放会根据生产需要及地形限制，煤台成型差，人工测量时受煤堆的几何形状影响大，会造成精度低、误差大，激光测量存在透视几何定位死角和盲区、受扬尘和大气的光传输效应影响较大，精度一般，并且后期处理时需归整煤堆形状，影响出图时效和误差。

（二）安全分析

使用全站仪盘煤时，需要盘点测量人员爬到煤堆顶部进行煤堆测量，堆煤较多时造成大量人力浪费，且每个矿煤堆都有回煤口，为了安全，测量回煤口附近时不能靠的太近，致使回煤口部分测量不上，影响测量精度。

（三）經济分析

使用人工全站仪进行盘煤时，需要先对煤场地形熟悉，再选取煤场通视条件较好的位置做为测量控制点。盘点测量人员需对煤台每一处进行坐标打点，且坐标打点密度与精度有很大关系。盘点时行进速度慢，盘煤耗费时间长，每一个矿盘点最少需要半天，煤台存量大时甚至需要一天。全站仪每台售价达23万元之多，而无人机盘煤系统仅需10万余元。

二、无人机盘煤的应用

靖煤公司在2020年9月购置大疆精灵PHANTOM 4 RTK无人机盘煤系统，是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通信技术、POS定位定姿技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，具有自动化、智能化、专业化快速获取空间遥感信息，并进行实时处理、建模和分析的先进技术。近年来，随着无人机技术的快速发展，其所具备高灵活性、低成本、高分辨率数据的快速获取等优势得以体现。将无人机遥感技术应用煤堆盘点测量上，可以有效解决传统人工盘点法费工费时、准确度低以及固定式盘煤仪盘煤法造价高、维护成本大等问题，为煤台盘点提供优秀解决方案。无人机盘煤技术的原理如下：

无人机盘煤技术的原理如下：

（一）规划盘煤路径

无人机具备自动导航功能，操作人员综合考虑无人机飞行平台、影像分辨率、测区范围、航高、设计航线、旁向重叠度和航向重叠度等因素规划飞行路径。无人机从煤堆场的一端沿直线往另一端飞行，到场地边缘后自动转弯后平行飞回，如此往复，测完整个堆场，同时使相邻两张照片保持旁向重叠度和航向重叠度。

（二）进行航拍

无人机起飞后通过提前设定好的路线进行飞行，按照每2秒拍摄一张，通过连续重叠的地面拍摄，获得煤堆的影像资料，通常，一个航次可以获得上千张照片，对这些影像的匹配是关键步骤。通过特征匹配提取煤堆影像特征点，根据特征点、控制点、姿态数据和GPS 数据等信息，经过空中三角测量，获取每张照片的外方位元素和所有加密点的物方坐标，最后经过密集匹配，获取三维密集点云数据。

（三）点云获取、生成三维图片

为了快速获得煤堆的体积，人们需要对前文获得的密集点云数据进行进一步处理，将散乱点云数据转换为三维体积模型，通常使用的是三角剖分方法，将散点集剖分成不均匀的三角网络，满足“最大化最小角"及“空圆性质"的特性，最终使其具有“最接近""唯一性""最优性""最规则""区域性"和“具有凸多边形的外壳"等优异特性，

通过三角剖分法形成TIN模型微单元，整个煤堆场可以看成无数煤场TIN模型微单元的集合，煤堆体积[V]可以通过无数个微单元体积的累加得到。

（四）煤堆自然堆积密度测量

煤堆的自然堆积密度往往不是一个固定值，不同煤种的密度不尽相同，即使同一煤种也会因其堆煤方式、含水量等不同而不同。因此，需要对煤堆的自然堆积密度进行测算。

通常采用模拟法，根据《商品煤样人工采取方法》（GB 475—2008）的采样方法并按照《煤炭堆密度小容器测定方法》（MT/T 739-2011）的要求，对煤堆各部位进行密度测量，并按照其占比计算权重，从而计算煤堆的自然堆积密度，结合煤堆体积量，计算煤堆存量。

三、与传统盘煤技术相比较，无人机盘煤具有以下优点：

（一）技术分析

RTK 定位精度可以达到厘米级别，采用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。

（二）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“自动化”成为现实，大大节省了人力和资金支出，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，只需一台就可以满足多个生产矿煤场使用，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，无人机盘煤经济实惠，省时省力，具有很强的优势。

四、总结

煤台盘点是靖煤公司及各生产矿经营管理的重要工作之一，同时也是生产管理、运销调度及成本核算的重要组成部分。无人机盘煤技术采用无人机搭载先进感知平台，实现对煤台全区域巡查，并进行煤台储量计算，实现煤台的精确盘点，为公司的生产计划、运销调度等提供科学决策依据。

参考文献：

（1）李强，李天.无人机摄影测量在煤场储量测算中的应用[J.北京测绘，2019，33（4）：396-399.