在礦山、鋼鐵、化工等行業(yè)，散裝料場(chǎng)的物料計(jì)量是企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的難題之一。庫(kù)存物料數(shù)據(jù)直接關(guān)系到企業(yè)財(cái)務(wù)核算，多數(shù)企業(yè)仍采用人工盤(pán)庫(kù)方式，技術(shù)人員需手持檢測(cè)儀器多方位測(cè)量計(jì)算，存在測(cè)量誤差大、作業(yè)效率低、人員安全風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題，難以滿足企業(yè)精準(zhǔn)管理需求。

文章來(lái)源：《智能礦山》2025年第12期“革新·改造”欄目

作者簡(jiǎn)介：陳烜，高級(jí)工程師，現(xiàn)任常熟天地煤機(jī)裝備有限公司副總經(jīng)理，主要從事工藝及金屬材料方面的相關(guān)研究工作。E-mail： chenxuan1008@sina.com

作者單位：常熟天地煤機(jī)裝備有限公司

引用格式：陳烜.面向煤炭倉(cāng)儲(chǔ)的激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用[J].智能礦山，2025，6(12):54-58.

點(diǎn)擊文末左下角閱讀原文，免費(fèi)下載閱讀pdf全文

關(guān)注微信公眾號(hào)，了解更多礦山智能化建設(shè)進(jìn)展

隨著礦山生產(chǎn)企業(yè)加速邁向信息化、智能化時(shí)代，實(shí)現(xiàn)庫(kù)存物料科學(xué)、快速、精準(zhǔn)盤(pán)點(diǎn)，已成為企業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，具有以下3個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

（1）運(yùn)用先進(jìn)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，精準(zhǔn)采集物料數(shù)據(jù)，提升測(cè)量精度，降低盤(pán)庫(kù)誤差，為企業(yè)成本核算與財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)筑牢數(shù)據(jù)根基，推動(dòng)精細(xì)化成本管控落地。

（2）通過(guò)自動(dòng)化作業(yè)流程，減少人工依賴，實(shí)現(xiàn)減員增效，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，從源頭消除人工操作的安全隱患，提升安全生產(chǎn)水平。

（3）依托信息化構(gòu)建的科學(xué)盤(pán)庫(kù)體系，有效解決企業(yè)局部技術(shù)落后與整體發(fā)展不匹配的矛盾，驅(qū)動(dòng)企業(yè)管理向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)架構(gòu)，主要由數(shù)據(jù)采集模塊（采）、智能計(jì)算模塊（算）、可視化交互模塊（看）3個(gè)核心單元構(gòu)成，分別完成現(xiàn)場(chǎng)物料信息采集、服務(wù)器數(shù)據(jù)建模運(yùn)算及上位機(jī)終端可視化呈現(xiàn)功能，激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集模塊搭載工業(yè)級(jí)高性能激光雷達(dá)與伺服云臺(tái)組合裝置，通過(guò)云臺(tái)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)360°全視界無(wú)盲區(qū)掃描覆蓋。由于采用了激光雷達(dá)掃描技術(shù)，單次完整掃描周期<10 min，可對(duì)直徑100 m范圍內(nèi)的堆垛物料進(jìn)行厘米級(jí)精度三維建模，同步采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)密度為10 000點(diǎn)/m，確保物料輪廓、體積等關(guān)鍵參數(shù)的精準(zhǔn)獲取。

為精準(zhǔn)滿足金屬礦山對(duì)同一棚倉(cāng)內(nèi)不同物料堆的自動(dòng)化識(shí)別需求，激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)部署工業(yè)級(jí)高清攝像儀，依托自主研發(fā)的物料智能識(shí)別AI算法，精準(zhǔn)識(shí)別鐵礦石、銅礦石等3類(lèi)以上物料的光譜特征與形態(tài)學(xué)特征，通過(guò)三維建模實(shí)現(xiàn)單物料堆儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)核算，并自動(dòng)生成進(jìn)出庫(kù)臺(tái)賬與庫(kù)存預(yù)警，將傳統(tǒng)2 h盤(pán)庫(kù)流程縮短至30 min，以視覺(jué)感知+智能算法推動(dòng)礦山物料管理向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能化、精細(xì)化運(yùn)營(yíng)升級(jí)。

煤量體積測(cè)算技術(shù)開(kāi)發(fā)

激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的激光雷達(dá)技術(shù)，高頻次、高精度全方位三維掃描煤堆，快速且準(zhǔn)確地采集煤堆及周邊復(fù)雜環(huán)境的高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)。獲取數(shù)據(jù)后，將原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)直接輸入經(jīng)過(guò)自主優(yōu)化改進(jìn)的Point-Net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，再通過(guò)深度卷積與特征提取，利用強(qiáng)大的模式識(shí)別能力，精準(zhǔn)區(qū)分和有效分割煤堆點(diǎn)云數(shù)據(jù)與地面、輸送設(shè)備等其他物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，篩選出僅含有煤堆的純凈點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，采用經(jīng)典的Delaunay三角劃分算法，網(wǎng)格化處理獲取的煤堆點(diǎn)云數(shù)據(jù)，構(gòu)建精確的三維空間幾何模型。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行嚴(yán)密的積分計(jì)算，得到精準(zhǔn)的煤堆體積數(shù)據(jù)，平均誤差<3%，具備較好的可靠性與準(zhǔn)確性。借助高效的數(shù)據(jù)傳輸與可視化技術(shù)，實(shí)時(shí)更新體積數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)，在用戶端界面直觀顯示，方便用戶隨時(shí)查看與管理，煤量體積計(jì)算顯示界面如圖2所示。

圖2 煤量體積計(jì)算顯示界面

軟件平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，由用戶管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、三維可視化模塊及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5個(gè)核心模塊有機(jī)組成，軟件平臺(tái)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件平臺(tái)架構(gòu)

（1）用戶管理模塊依托完善的權(quán)限管理機(jī)制，全面負(fù)責(zé)用戶的注冊(cè)登錄、安全退出以及權(quán)限動(dòng)態(tài)調(diào)整等操作，確保系統(tǒng)訪問(wèn)安全有序。

（2）數(shù)據(jù)采集模塊作為系統(tǒng)感知外界的“觸角”，精準(zhǔn)控制激光雷達(dá)與云臺(tái)設(shè)備協(xié)同運(yùn)作，高效完成物料點(diǎn)云數(shù)據(jù)的掃描采集任務(wù)，并以穩(wěn)定、快速的傳輸鏈路將原始數(shù)據(jù)輸送至數(shù)據(jù)處理模塊。

（3）數(shù)據(jù)處理模塊是系統(tǒng)的“智慧中樞”，先對(duì)采集的點(diǎn)云信息進(jìn)行降噪濾波、精準(zhǔn)分割等預(yù)處理，再運(yùn)用自主研發(fā)的先進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)高精度的三維建模與體積測(cè)算。

（4）三維可視化模塊憑借強(qiáng)大的圖形渲染技術(shù)，支持用戶對(duì)三維模型進(jìn)行流暢的自由旋轉(zhuǎn)、靈活移動(dòng)與無(wú)級(jí)縮放操作，使用戶全方位、多視角觀察物料堆，為物料的科學(xué)堆放與高效管理提供直觀指導(dǎo)。

（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用高效的數(shù)據(jù)管理策略，支持歷史數(shù)據(jù)的快速檢索與深度分析，根據(jù)用戶需求生成多樣化的數(shù)據(jù)報(bào)表，為決策制定提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)UI界面設(shè)計(jì)

4.1 激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)顯示界面

激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)UI顯示界面主要由三維可視化區(qū)域、儲(chǔ)量總覽區(qū)域、各類(lèi)型礦倉(cāng)存儲(chǔ)容量顯示區(qū)域3個(gè)部分構(gòu)成，激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)UI顯示界面如圖4所示。

圖4 激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)顯示界面

（1）三維可視化區(qū)域采用先進(jìn)的圖形渲染技術(shù)，支持用戶對(duì)料堆模型進(jìn)行流暢的自由旋轉(zhuǎn)、無(wú)級(jí)放大與縮小操作，使用戶能夠從任意角度、任意距離全方位觀察料堆形態(tài)，為物料的科學(xué)規(guī)劃與合理堆放提供直觀的視覺(jué)指導(dǎo)。

（2）儲(chǔ)量總覽區(qū)域以簡(jiǎn)潔明了的數(shù)值形式，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)各礦倉(cāng)內(nèi)物料的精確儲(chǔ)量，為生產(chǎn)計(jì)劃制定、成本核算等經(jīng)營(yíng)活動(dòng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

（3）各類(lèi)型礦倉(cāng)存儲(chǔ)容量顯示區(qū)域，通過(guò)可視化圖表，清晰展示不同礦倉(cāng)的存儲(chǔ)容量占比情況，當(dāng)存儲(chǔ)容量超出預(yù)設(shè)閾值范圍，系統(tǒng)將觸發(fā)智能報(bào)警機(jī)制，以醒目的提示和警示聲音及時(shí)通知相關(guān)人員，保障倉(cāng)儲(chǔ)管理的安全性與高效性。

4.2 激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)控制界面

激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)控制界面整體設(shè)計(jì)以用戶便捷操作為核心，采用簡(jiǎn)潔直觀的交互布局。用戶可以通過(guò)一鍵式操作，快速實(shí)現(xiàn)盤(pán)煤作業(yè)的啟動(dòng)與停止，提升操作效率；也可靈活設(shè)置定時(shí)定點(diǎn)參數(shù)，精準(zhǔn)執(zhí)行物料盤(pán)庫(kù)任務(wù)，滿足多樣化的作業(yè)需求。

激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)配備了智能上電自檢功能，在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，全面自動(dòng)檢測(cè)激光雷達(dá)、云臺(tái)等關(guān)鍵設(shè)備的供電及通信狀態(tài)，并以清晰明了的可視化界面實(shí)時(shí)展示檢測(cè)結(jié)果。當(dāng)監(jiān)測(cè)到設(shè)備狀態(tài)異常，系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，同時(shí)在界面高亮標(biāo)注故障設(shè)備及具體異常信息，幫助用戶迅速定位問(wèn)題，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)控制界面如圖5所示。

圖5 激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)控制界面

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

魯中礦業(yè)有限公司（簡(jiǎn)稱魯中礦）以鐵礦石采選、加工、銷(xiāo)售為主營(yíng)業(yè)務(wù)，鐵礦石總儲(chǔ)量達(dá)3億t，是國(guó)有大型地下黑色冶金礦山企業(yè)。魯中礦目前擁有鐵精礦倉(cāng)6個(gè)、棚倉(cāng)1個(gè)、露天倉(cāng)1個(gè)以及銅礦倉(cāng)1個(gè)，魯中礦現(xiàn)場(chǎng)安裝示意如圖6所示。為保證掃描無(wú)死角，每個(gè)筒倉(cāng)安裝激光雷達(dá)1臺(tái)、棚倉(cāng)安裝激光雷達(dá)6臺(tái)、露天倉(cāng)安裝激光雷達(dá)11臺(tái)、銅礦倉(cāng)激光雷達(dá)2臺(tái)，魯中礦雷達(dá)布局示意如圖7所示，經(jīng)過(guò)1年的穩(wěn)定運(yùn)行與實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，主要取得3個(gè)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

圖6 魯中礦現(xiàn)場(chǎng)安裝示意

圖7 魯中礦雷達(dá)布局示意

（1）激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)用激光掃描儀，對(duì)料場(chǎng)進(jìn)行高頻率斷面掃描作業(yè)獲取高密度數(shù)據(jù)，單次盤(pán)庫(kù)時(shí)間<30 min，顯著提升采集效率。

（2）激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)操作流程便捷，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜多變的環(huán)境狀況靈活調(diào)整掃描參數(shù)與策略。掃描數(shù)據(jù)經(jīng)專(zhuān)業(yè)軟件算法進(jìn)行系統(tǒng)化分析處理，精準(zhǔn)完成料場(chǎng)體積測(cè)算與物料庫(kù)存計(jì)量。

（3）激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)的可視化功能，將采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀立體的3D可視化圖形，計(jì)量人員掌握料場(chǎng)、料倉(cāng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)；測(cè)量結(jié)果支持以定制化報(bào)表形式輸出打印，便于數(shù)據(jù)留存與查閱。

總 結(jié)

（1）激光自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)三維掃描技術(shù)采集海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，快速高效獲取堆體三維數(shù)字化信息并精準(zhǔn)還原真實(shí)場(chǎng)景。通過(guò)多點(diǎn)激光雷達(dá)拼接技術(shù)消除復(fù)雜場(chǎng)景下單一激光掃描儀的盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)散裝物料實(shí)時(shí)盤(pán)庫(kù)。

（2）激光雷達(dá)的自動(dòng)盤(pán)庫(kù)系統(tǒng)單次盤(pán)點(diǎn)掃描時(shí)間< 30 min，測(cè)量誤差率<3%。通過(guò)自動(dòng)化作業(yè)，降低人工操作強(qiáng)度、提升盤(pán)庫(kù)效率，實(shí)現(xiàn)減員增效，為倉(cāng)儲(chǔ)管理數(shù)字化升級(jí)提供技術(shù)支撐。

（3）通過(guò)自研的自動(dòng)防塵除塵功能解決了筒倉(cāng)高粉塵環(huán)境的掃描可靠性難題，借助融合高清視覺(jué)圖像的AI物料識(shí)別技術(shù)，突破了礦倉(cāng)多物料混合式自動(dòng)化獨(dú)立盤(pán)庫(kù)的瓶頸，可為行業(yè)提供高精度智能化盤(pán)庫(kù)解決方案。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡(jiǎn)介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

刊載欄目：企業(yè)/團(tuán)隊(duì)/人物專(zhuān)訪政策解讀視角·觀點(diǎn)智能示范礦井對(duì)話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專(zhuān)題報(bào)道等。

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

?? 征稿函詳見(jiàn)鏈接： 征稿┃《智能礦山》面向廣大讀者征稿，歡迎投稿

期刊成果：創(chuàng)刊5年來(lái)，策劃出版了“中國(guó)煤科煤礦智能化成果”“陜煤集團(tuán)智能化建設(shè)成果”“聚焦煤炭工業(yè)‘十四五’高質(zhì)量發(fā)展”等特刊/專(zhuān)題30多期。主辦“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)”“煤炭清潔高效利用先進(jìn)成果發(fā)布會(huì)”“《智能礦山》理事、特約編輯年會(huì)暨智能化建設(shè)論壇”“智能礦山零距離”“礦山智能化建設(shè)運(yùn)維與技術(shù)創(chuàng)新高新研修班”等活動(dòng)20余次。組建了理事會(huì)、特約編輯團(tuán)隊(duì)、卓越人物等千余人產(chǎn)學(xué)研用高端協(xié)同辦刊團(tuán)隊(duì)，打造了“刊-網(wǎng)-號(hào)-群-庫(kù)”全覆蓋的1+N全媒體傳播平臺(tái)，全方位發(fā)布礦山智能化領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新經(jīng)驗(yàn)。

?? 具體詳見(jiàn)鏈接：《智能礦山》創(chuàng)刊5周年回顧

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

郵發(fā)代號(hào)：82-476

?? 期刊訂閱詳見(jiàn)鏈接：歡迎訂閱┃《智能礦山》雜志2026年訂閱開(kāi)始了！

往期薦讀

• 會(huì)議議程┃關(guān)于召開(kāi)煤炭無(wú)人化開(kāi)采數(shù)智技術(shù)研討暨成果發(fā)布會(huì)的通知(2026年1月9—11日北京)

• 行業(yè)聚焦┃2025年礦山智能化建設(shè)運(yùn)維與技術(shù)創(chuàng)新高級(jí)研修班成功在威海舉辦

• 行業(yè)聚焦┃2025智慧礦山技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇（新疆）成功召開(kāi)

• 行業(yè)聚焦┃2024年煤炭清潔高效利用智能化成果發(fā)布暨選煤廠智能化建設(shè)論壇順利召開(kāi)

• 征稿┃《智能礦山》面向廣大讀者征稿，歡迎投稿

• 歡迎訂閱┃《智能礦山》雜志2026年訂閱開(kāi)始了！

• 行業(yè)聚焦┃2024年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)成功召開(kāi)

• 《智能礦山》創(chuàng)刊5周年回顧

• 王國(guó)法院士煤礦智能化觀點(diǎn)集錦

• 新書(shū)訂閱 ┃《中國(guó)煤礦智能化發(fā)展報(bào)告（2024年）》（王國(guó)法，劉峰 主編）

• 訂閱┃探秘太陽(yáng)石的奧秘 呈現(xiàn)煤的真身：太陽(yáng)石系列科普叢書(shū)重磅發(fā)售

往期特刊

中國(guó)煤科特刊

陜煤集團(tuán)特刊

神東專(zhuān)欄

重大進(jìn)展特刊

露天礦特刊

理事單位特刊

紅柳林煤礦特刊

創(chuàng)新技術(shù)特刊

創(chuàng)刊號(hào)

版權(quán)聲明

本刊對(duì)已出版文章持有電子版、網(wǎng)絡(luò)版及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交流和與各網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)合作的權(quán)利，稿酬一次性付清，版權(quán)歸本刊與作者共同所有，如不同意，請(qǐng)?jiān)谕陡鍟r(shí)聲明。

---

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)讀者僅作參考，并自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若對(duì)該稿件內(nèi)容有任何疑問(wèn)或質(zhì)疑，請(qǐng)立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。