在矿山、钢铁、化工等行业，散装料场的物料计量是企业运营管理的难题之一。库存物料数据直接关系到企业财务核算，多数企业仍采用人工盘库方式，技术人员需手持检测仪器多方位测量计算，存在测量误差大、作业效率低、人员安全风险大等问题，难以满足企业精准管理需求。

随着矿山生产企业加速迈向信息化、智能化时代，实现库存物料科学、快速、精准盘点，已成为企业发展的必然趋势，具有以下3个方面的优势。

（1）运用先进数字化测量技术，精准采集物料数据，提升测量精度，降低盘库误差，为企业成本核算与财务统计筑牢数据根基，推动精细化成本管控落地。

（2）通过自动化作业流程，减少人工依赖，实现减员增效，降低企业生产成本，从源头消除人工操作的安全隐患，提升安全生产水平。

（3）依托信息化构建的科学盘库体系，有效解决企业局部技术落后与整体发展不匹配的矛盾，驱动企业管理向数字化、智能化转型升级。

01、激光自动盘库系统总体方案设计

激光自动盘库系统采用模块化设计架构，主要由数据采集模块（采）、智能计算模块（算）、可视化交互模块（看）3个核心单元构成，分别完成现场物料信息采集、服务器数据建模运算及上位机终端可视化呈现功能，激光自动盘库系统总体方案设计如图1所示。

图1 激光自动盘库系统总体方案设计

数据采集模块搭载工业级高性能激光雷达与伺服云台组合装置，通过云台传动实现360°全视界无盲区扫描覆盖。由于采用了激光雷达扫描技术，单次完整扫描周期<10 min，可对直径100 m范围内的堆垛物料进行厘米级精度三维建模，同步采集点云数据密度为10 000点/m2，确保物料轮廓、体积等关键参数的精准获取。

为精准满足金属矿山对同一棚仓内不同物料堆的自动化识别需求，激光自动盘库系统在现场部署工业级高清摄像仪，依托自主研发的物料智能识别AI算法，精准识别铁矿石、铜矿石等3类以上物料的光谱特征与形态学特征，通过三维建模实现单物料堆储量动态核算，并自动生成进出库台账与库存预警，将传统2 h盘库流程缩短至30 min，以视觉感知+智能算法推动矿山物料管理向数据驱动的智能化、精细化运营升级。

02、煤量体积测算技术开发

激光自动盘库系统运用先进的激光雷达技术，高频次、高精度全方位三维扫描煤堆，快速且准确地采集煤堆及周边复杂环境的高密度点云数据。获取数据后，将原始点云数据直接输入经过自主优化改进的Point-Net神经网络中，再通过深度卷积与特征提取，利用强大的模式识别能力，精准区分和有效分割煤堆点云数据与地面、输送设备等其他物体的点云数据，筛选出仅含有煤堆的纯净点云数据。

在此基础上，采用经典的Delaunay三角划分算法，网格化处理获取的煤堆点云数据，构建精确的三维空间几何模型。通过对模型进行严密的积分计算，得到精准的煤堆体积数据，平均误差<3%，具备较好的可靠性与准确性。借助高效的数据传输与可视化技术，实时更新体积数据动态，在用户端界面直观显示，方便用户随时查看与管理，煤量体积计算显示界面如图2所示。

图2 煤量体积计算显示界面

03、软件平台架构设计

软件平台采用模块化设计，由用户管理模块、数据采集模块、数据处理模块、三维可视化模块及数据存储模块5个核心模块有机组成，软件平台架构如图3所示。

图3 软件平台架构

（1）用户管理模块依托完善的权限管理机制，全面负责用户的注册登录、安全退出以及权限动态调整等操作，确保系统访问安全有序。

（2）数据采集模块作为系统感知外界的“触角”，精准控制激光雷达与云台设备协同运作，高效完成物料点云数据的扫描采集任务，并以稳定、快速的传输链路将原始数据输送至数据处理模块。

（3）数据处理模块是系统的“智慧中枢”，先对采集的点云信息进行降噪滤波、精准分割等预处理，再运用自主研发的先进算法，实现高精度的三维建模与体积测算。

（4）三维可视化模块凭借强大的图形渲染技术，支持用户对三维模型进行流畅的自由旋转、灵活移动与无级缩放操作，使用户全方位、多视角观察物料堆，为物料的科学堆放与高效管理提供直观指导。

（5）数据存储模块采用高效的数据管理策略，支持历史数据的快速检索与深度分析，根据用户需求生成多样化的数据报表，为决策制定提供坚实的数据支撑。

04、激光自动盘库系统UI界面设计

4.1 激光自动盘库系统显示界面

激光自动盘库系统UI显示界面主要由三维可视化区域、储量总览区域、各类型矿仓存储容量显示区域3个部分构成，激光自动盘库系统UI显示界面如图4所示。

图4 激光自动盘库系统显示界面

（1）三维可视化区域采用先进的图形渲染技术，支持用户对料堆模型进行流畅的自由旋转、无级放大与缩小操作，使用户能够从任意角度、任意距离全方位观察料堆形态，为物料的科学规划与合理堆放提供直观的视觉指导。

（2）储量总览区域以简洁明了的数值形式，实时呈现各矿仓内物料的精确储量，为生产计划制定、成本核算等经营活动提供关键数据支撑。

（3）各类型矿仓存储容量显示区域，通过可视化图表，清晰展示不同矿仓的存储容量占比情况，当存储容量超出预设阈值范围，系统将触发智能报警机制，以醒目的提示和警示声音及时通知相关人员，保障仓储管理的安全性与高效性。

4.2 激光自动盘库系统控制界面

激光自动盘库系统控制界面整体设计以用户便捷操作为核心，采用简洁直观的交互布局。用户可以通过一键式操作，快速实现盘煤作业的启动与停止，提升操作效率；也可灵活设置定时定点参数，精准执行物料盘库任务，满足多样化的作业需求。

激光自动盘库系统配备了智能上电自检功能，在设备启动时，全面自动检测激光雷达、云台等关键设备的供电及通信状态，并以清晰明了的可视化界面实时展示检测结果。当监测到设备状态异常，系统触发报警机制，同时在界面高亮标注故障设备及具体异常信息，帮助用户迅速定位问题，及时采取应对措施，确保系统运行的稳定性与可靠性，激光自动盘库系统控制界面如图5所示。

图5 激光自动盘库系统控制界面

05、现场应用情况

鲁中矿业有限公司（简称鲁中矿）以铁矿石采选、加工、销售为主营业务，铁矿石总储量达3亿t，是国有大型地下黑色冶金矿山企业。鲁中矿目前拥有铁精矿仓6个、棚仓1个、露天仓1个以及铜矿仓1个，鲁中矿现场安装示意如图6所示。为保证扫描无死角，每个筒仓安装激光雷达1台、棚仓安装激光雷达6台、露天仓安装激光雷达11台、铜矿仓激光雷达2台，鲁中矿雷达布局示意如图7所示，经过1年的稳定运行与实际应用验证，主要取得3个方面的应用优势。

图6 鲁中矿现场安装示意

图7 鲁中矿雷达布局示意

（1）激光自动盘库系统运用激光扫描仪，对料场进行高频率断面扫描作业获取高密度数据，单次盘库时间<30 min，显著提升采集效率。

（2）激光自动盘库系统操作流程便捷，依据现场复杂多变的环境状况灵活调整扫描参数与策略。扫描数据经专业软件算法进行系统化分析处理，精准完成料场体积测算与物料库存计量。

（3）激光自动盘库系统的可视化功能，将采集数据转化为直观立体的3D可视化图形，计量人员掌握料场、料仓的实时状态；测量结果支持以定制化报表形式输出打印，便于数据留存与查阅。

06、总 结

（1）激光自动盘库系统运用先进三维扫描技术采集海量点云数据，快速高效获取堆体三维数字化信息并精准还原真实场景。通过多点激光雷达拼接技术消除复杂场景下单一激光扫描仪的盲区，实现散装物料实时盘库。

（2）激光雷达的自动盘库系统单次盘点扫描时间< 30 min，测量误差率<3%。通过自动化作业，降低人工操作强度、提升盘库效率，实现减员增效，为仓储管理数字化升级提供技术支撑。

（3）通过自研的自动防尘除尘功能解决了筒仓高粉尘环境的扫描可靠性难题，借助融合高清视觉图像的AI物料识别技术，突破了矿仓多物料混合式自动化独立盘库的瓶颈，可为行业提供高精度智能化盘库解决方案。

文章来源：《智能矿山》2025年第12期“革新·改造”栏目

作者简介：陈烜，高级工程师，现任常熟天地煤机装备有限公司副总经理，主要从事工艺及金属材料方面的相关研究工作。E-mail： chenxuan1008@sina.com

作者单位：常熟天地煤机装备有限公司

引用格式：陈烜.面向煤炭仓储的激光自动盘库系统研发与应用[J].智能矿山，2025，6(12):54-58.

编辑丨李莎

审核丨赵瑞