在煤炭、電力、冶金等大型工業(yè)領(lǐng)域，原料煤、礦石等散狀物料的庫存管理歷來是一大難題。一個數(shù)萬平方米的倉庫，煤堆形狀極不規(guī)則，傳統(tǒng)的“盤庫”工作依賴人工用皮尺測量、目測估算，不僅效率低下、誤差巨大（往往超過5%），而且存在高空攀爬、粉塵環(huán)境等安全隱患。隨著工業(yè)智能化的浪潮，激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它利用高精度的三維空間感知技術(shù)，傳統(tǒng)的人工盤點模式，實現(xiàn)了庫存數(shù)據(jù)的實時化、精準(zhǔn)化和可視化。

一、技術(shù)核心：三維激光掃描與點云建模

激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)的技術(shù)基石是三維激光掃描（LiDAR）技術(shù)，它如同為龐大的煤場安裝了一雙能夠進(jìn)行毫米級感知的“智慧之眼”。

其核心工作原理是飛行時間法（TOF）：系統(tǒng)向煤堆表面發(fā)射激光脈沖，并接收從煤堆表面反射回來的信號。通過精確計算激光往返的時間，結(jié)合激光的傳播速度，即可計算出掃描儀到煤堆表面每一點的精確距離。掃描儀通常搭載在高精度旋轉(zhuǎn)云臺上，進(jìn)行水平360度和垂直一定角度的旋轉(zhuǎn)掃描，從而每秒可采集數(shù)千至上萬個空間坐標(biāo)點，這些海量的點集合被稱為“點云數(shù)據(jù)”。

接下來，系統(tǒng)的“大腦”——專業(yè)算法軟件開始工作。它首先對原始點云進(jìn)行去噪、濾波等預(yù)處理，剔除因粉塵、移動設(shè)備（如卡車）等造成的干擾點。隨后，通過Delaunay三角剖分等算法，將離散的點云數(shù)據(jù)構(gòu)造成連續(xù)的煤堆表面三維網(wǎng)格模型。這個數(shù)字模型能精細(xì)還原煤堆表面的每一個凹陷與凸起。最后，系統(tǒng)將三維模型與已知的料堆底面（倉庫地面）進(jìn)行“布爾運(yùn)算”，快速計算出煤堆的體積。結(jié)合預(yù)先錄入的不同煤種的密度參數(shù)，系統(tǒng)便能瞬間將體積轉(zhuǎn)化為重量，整個過程在后臺自動完成。

二、系統(tǒng)構(gòu)成與部署模式

一套完整的激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)通常由感知層、傳輸層和應(yīng)用層三大部分構(gòu)成。

1.感知層：多樣的“偵察兵”這是系統(tǒng)的前端，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集。根據(jù)現(xiàn)場條件不同，主要有三種部署模式：

固定式掃描系統(tǒng)：將多臺激光雷達(dá)掃描儀固定安裝在煤場頂部或周圍的立柱上。通過多機(jī)融合與拼接技術(shù)，實現(xiàn)對大型煤場、全覆蓋掃描。這種方式可實現(xiàn)7x24小時無人值守的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)自動更新。

移動式掃描系統(tǒng)：包括車載式或機(jī)器人搭載式。系統(tǒng)安裝在移動平臺上，可靈活進(jìn)入不同區(qū)域進(jìn)行掃描，特別適合空間復(fù)雜、不便安裝固定設(shè)備的場地。中國煤炭科工集團(tuán)研發(fā)的機(jī)器人激光盤庫系統(tǒng)便集成了自動除塵功能，能適應(yīng)高粉塵環(huán)境。

無人機(jī)載掃描系統(tǒng)：利用無人機(jī)搭載激光雷達(dá)進(jìn)行高空全景掃描，適用于露天堆場等超大面積場景的快速普查。

2.傳輸層：穩(wěn)定的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”采集到的海量點云數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)、無線網(wǎng)橋或5G網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至后臺服務(wù)器，確保數(shù)據(jù)流暢、穩(wěn)定。

3.應(yīng)用層：智慧的“指揮中心”這是系統(tǒng)的價值呈現(xiàn)端。軟件平臺接收數(shù)據(jù)后，自動完成建模、計算，并以三維可視化的形式清晰展示煤堆形態(tài)、分區(qū)庫存量、歷史變化曲線等。更重要的是，這些精準(zhǔn)數(shù)據(jù)可通過接口實時同步到企業(yè)的財務(wù)、采購、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，為精細(xì)化管理提供直接依據(jù)。

三、應(yīng)用價值：精準(zhǔn)數(shù)據(jù)驅(qū)動管理變革

激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)的應(yīng)用，帶來的是一次全面的管理效能提升。

效率與精度的飛躍：以實際應(yīng)用為例，河北某焦化企業(yè)對一個4萬平方米倉庫的盤庫時間，從6人小組耗時4小時，縮短至系統(tǒng)自動完成僅需15分鐘，且準(zhǔn)確率高達(dá)98%以上。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的系統(tǒng)在國能集團(tuán)的應(yīng)用中也實現(xiàn)了超高精度的體積計算。

安全與成本的降低：避免了人員在煤堆攀爬、高粉塵環(huán)境作業(yè)的安全風(fēng)險，也節(jié)省了大量人工測量成本。

管理模式的智能化：實時、準(zhǔn)確的庫存數(shù)據(jù)，使生產(chǎn)部門能精準(zhǔn)調(diào)配配煤比例，采購部門能實現(xiàn)按需下單、優(yōu)化資金占用，企業(yè)決策層能全面掌握資產(chǎn)狀況。系統(tǒng)還能設(shè)置庫存閾值告警，自動提醒補(bǔ)貨或清庫。

激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)已經(jīng)從一項先進(jìn)的測量技術(shù)，演進(jìn)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵的“數(shù)據(jù)感知源”，正在持續(xù)推動著傳統(tǒng)高耗能行業(yè)向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型升級。