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申请/专利权人：济南玛恩机械电子科技有限公司

摘要：本公开公开的基于激光雷达的放顶煤放煤量测量系统及放煤控制方法，包括：煤矸识别仪，用于获取煤矸混合物的矸石总含量；激光雷达，用于获取包含煤尘和煤矸混合物的点云数据；单位体积矸石含量测量模块，用于对包含煤尘和煤矸混合物的点云数据进行数据预处理，获得预处理后数据，从预处理后数据中提取煤矸混合物点云数据，根据煤矸混合物点云数据计算煤矸混合物体积，根据煤矸混合物体积和煤矸混合物中矸石总含量，获得煤矸混合物中单位体积矸石含量。根据煤矸混合物中单位体积矸石含量对放煤过程进行控制，实现了对放煤过程的准确控制。

主权项：1.基于激光雷达的放顶煤放煤量测量系统，其特征在于，包括：煤矸识别仪，用于获取煤矸混合物的矸石总含量；激光雷达，用于获取包含煤尘和煤矸混合物的点云数据；单位体积矸石含量测量模块，用于对包含煤尘和煤矸混合物的点云数据进行数据预处理，获得预处理后数据，从预处理后数据中提取煤矸混合物点云数据，根据煤矸混合物点云数据计算煤矸混合物体积，根据煤矸混合物体积和煤矸混合物中矸石总含量，获得煤矸混合物中单位体积矸石含量；所述单位体积矸石含量测量模块包括数据处理模块、特征提取模块、网格划分模块、体积计算模块和中央控制模块；数据处理模块，用于对包含煤尘和煤矸混合物的点云数据进行预处理，获得预处理后数据；特征提取模块，用于从预处理后数据中提取出煤矸混合物点云数据；网格划分模块，用于对煤矸混合物点云数据进行网格划分；体积计算模块，用于对划分好网格的点云数据进行计算获得煤矸混合物的体积；中央控制模块，用于根据煤矸混合物体积和煤矸混合物中的矸石总含量，计算获得煤矸混合物中单位体积矸石含量；所述预处理的过程包括点云滤波和空间插值，具体为：a对激光雷达获得包含煤尘和煤矸混合物的点云数据进行点云滤波，降低计算误差；b由于煤矸混合物表面凹凸不平，采样数据丢失会产生数据零点，造成数据空洞，使得曲面不连续，需要对点云进行插值，并进行曲面拟合，得到连续曲面，故将滤波后数据进行空间插值处理，获得预处理后数据；数据处理模块将预处理后将数据发送至特征提取模块，通过特征提取模块对预处理后数据进行标签分类，语义分割后提取煤矸混合物点云数据；在对煤矸混合物体积测量时，利用PointNet神经网络对点云进行语义分割，将煤矸混合物点云数据从夹杂着煤尘的点云数据中分割出来；具体为：将预处理后数据输入训练好的PointNet神经网络中，提取点特征并输出对象类标签或每个点分割标签，用T_Net规范化输入空间后，网络通过多层感知机获悉每个点的高维局部几何，然后，通过对称函数MaxPooling将所有单个点的特征概括为全局语义，全局语义特征根据每个点特征与每个点的局部几何联系在一起，以进行进一步的逐点语义分段标签预测，最后利用多层感知机进行分类，从而将煤矸混合物点云数据从预处理后数据中分离出来，用于煤矸混合物体积计算；特征提取模块通过多层感知机将每个点的高维特征提取出来，最后利用MaxPooling获取最终的全局特征，实现分割；将特征提取模块提取出的煤矸混合物点云数据发送至网格划分模块中，对煤矸混合物点云数据进行三角网格划分，煤矸混合物点云数据为三维模型，通过三角划分，将煤矸混合物点云数据这一三维模型划分为无数高低不等的三角棱柱，通过获得的三角棱柱进行煤矸混合物的体积计算；将三角划分后的数据发送至体积计算模块，体积计算模块采用积分法对网格划分后数据进行积分运算，最终获得煤矸混合物体积；将体积计算模块获得的煤矸混合物体积及煤矸识别仪获得煤矸混合物的矸石总含量发送至中央控制模块；中央控制模块通过对煤矸混合物体积和煤矸混合物的矸石总含量进行计算，获得了煤矸混合物中单位体积矸石含量，将单位体积矸石含量与设定阈值进行比较，当单位体积矸石含量达到设定阈值时，控制放煤口及时关闭，停止放煤。

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