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煤炭智慧装车视频巡检解决方案
项目背景
我国煤矿大宗煤炭主要采用运煤专列来完成，采取跨线多煤口装车，轨道衡置于跨线运煤站台出口，人工预装车后称量，多退少补的装车方式，往返多次达到准确装车，工作强度大，效率低。随着无人驾驶、机器视觉技术的出现,可以把多维激光、SLAM导航、三维立体重建、车辆重心分析等先进功能引入到现有装车作业中，通过先进的光电综合成像传感器将列车车厢进行快速扫描，形成列车车厢的激光视觉点云数据，结合视觉激光里程计、对多维传感器数据进行融合、标定、跟踪、建模、分割，从而完成自动判断列车装载物整体体积、中心、高度、异物检测，当存在偏差时自动报警，减少安全事故隐患。
具体方案
方案原理
本方案的测量设备采用光电雷达综合传感器，通过光电雷达综合传感器内的三维激光成像传感器进行轮廓扫描，三维激光成像传感器是漫反射方式，利用激光测距原理测量出被测车辆的外形轮廓，再经过坐标转换，得出被测车辆的长、宽、高几何数据。
（1）车辆切面测量 车辆进入停车位置过程中，车辆的横向断面的外形轮廓被自动采集，轮廓测量系统通过对构成断面轮廓线的点的转换和计算可以得出被测车辆的高、宽数据，并且可以生成数据文件。如下图2所示：
（2）车辆行进距离测量
当没有车辆在采样装置处时，车辆行进距离扫描仪测量的距离为扫描传感器到地面的距离，当有车辆进入测量区域后，随着车辆的前进，三维激光成像传感器和视觉传感器通过数据融合，结合特征点状态估计预测计算出出车辆的行进距离，如下图所示。
安装方式
测量系统需要在运煤站台入口，距最后一节车厢50-100米处，安装距地面高度约5000MM、宽度约2000MM（可根据现场实际情况调整）的设备安装门架，门架上布置2台光电综合扫描雷达（传感器与地面约90度夹角），2台光电综合扫描雷达构成一个扫描平面，具体如图所示。
安装门架上部距离运煤货车车厢约1.3米左右，距离接触网高度1.3米左右，在满足安全距离的同时，得到良好的检测视野，具体如图所示。
测量过程
测量过程主要分为进站测量和出站测量，进站测量主要检测每节空车厢是否有残留煤炭；出站测量主要检测每节车厢煤炭体积。
（1）进站测量流程
当列车车辆进入到装煤站台时，系统开始工作，测量系统主要由光电雷达综合传感器组成，一方面通过光电雷达综合传感器扫描列车的切面数据，获取每节列车轮廓数据，光电雷达综合传感器同时集成了光学摄像机、激光三维成像传感器，扫描时先通过光学相机拍照取证，同时通过激光三维成像传感器对车厢进行立体扫描，最后把相关数据融合叠加形成车厢的三维轮廓数据，具体如图7、图8所示。然后把每节车厢的实际测量体积，与空车厢理论容积做对比，如果实际测量体积大于一定阈值，则拍照取证、记录车厢编号，同时发出报警。
（2）出站测量流程
当列车车辆装载好煤炭后，驶出站台时，系统开始工作，通过光电雷达综合传感器对每节装煤车厢外表面进行扫描。然后把每节车厢的实际测量体积，与标准容积做对比，如果实际测量体积大于或小于一定阈值，则拍照取证、记录车厢编号，同时发出报警。
系统优势
主要功能
管理系统
主要参数
1、扫描精度高，精度小于1%。
2、扫描速快，不受列车行驶速度影响。
3、安装简便，只需安装检测设备支架即可。
4、设备采用了专门的抗低温设计，可在最低零下40度低温下稳定工作；采用防风防尘设计，可抵抗10级大风。
5、采用B/S架构设计，运用html5技术开发，支持手机、PC、PAD进行远程操作。
6、采用独创视觉里程计和激光里程计双融合算法技术，测量精度高且成本低廉。
1、列车车厢区域划分
经过车辆轮廓扫描后，车辆的车厢部分的空间数据可以很快形成，通过系统事先设置的划分规则，可以将一列货运列车自动区分为多节车厢。
2、自动拍照
车辆轮廓扫描过程中，运用光学相机自动完成每个车厢的拍照取证。
3、列车车厢编号自动识别与匹配
轮廓识别过程中，通过列车车厢射频标签自动识别车厢的编号，并和对应的车厢照片自动关联起来。
4、车厢装载体积测量
本系统通过扫描完成的三维数据结合车辆本身的基础数据，如车厂、车厢长、宽等数据，可以很容易分辨出车辆各个部分的关系，再结合本系统中三维体积测量模块，可以很快计算出车厢内不规则堆积的煤炭体积。
5、安全分析
通过扫描车厢的体积数据，可以自动对每列车厢的装载重量、重心进行自动分析，自动识别超高、超宽、超重、偏心等影响装载安全的事件。
6、自动报警
通过安全分析发现安全隐患时，第一时间发出报警。
后台管理系统采用B/S架构设计，运用html5技术开发，支持手机、PC、PAD进行系统指令下达，支持远程操作。可在控制室，也可通过手机下达相关检测命令，同时实时监控整个检测过程，后台管理系统采用MYSQL大型数据，所有检测数据都保留，便于随时查询，具体如图所示。
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