激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)作為電廠、煤礦等企業(yè)煤場(chǎng)儲(chǔ)量計(jì)量的“火眼金睛”，依托激光點(diǎn)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)非接觸式三維建模，計(jì)量精度可達(dá)±1%（傳統(tǒng)人工盤煤誤差約5%-10%）。其使用需兼顧掃描路徑規(guī)劃、環(huán)境干擾排除與數(shù)據(jù)建模精度，以下從前期準(zhǔn)備到報(bào)告生成，詳解全流程操作要點(diǎn)，確保單次盤煤效率提升50%以上。?  

一、激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)使用前的核心準(zhǔn)備?  

（一）設(shè)備與場(chǎng)景適配核查?  

系統(tǒng)組件確認(rèn)?  

激光雷達(dá)主機(jī)：檢查激光發(fā)射模塊（波長(zhǎng)905nm，符合人眼安全等級(jí)CLASS1）、慣導(dǎo)單元（IMU，精度≤0.1°/h）、GPS/北斗定位模塊（定位精度≤1m，差分模式下≤0.1m）是否正常啟動(dòng)；?  

輔助設(shè)備：無(wú)人機(jī)搭載式需檢查電池續(xù)航（單次飛行≥30分鐘）、地面站軟件連接（延遲≤1秒）；車載式需確認(rèn)車輛制動(dòng)系統(tǒng)（掃描時(shí)駐車穩(wěn)定）、雷達(dá)支架剛性（無(wú)晃動(dòng)）。?  

煤場(chǎng)環(huán)境評(píng)估?  

干擾排除：避開暴雨、大霧（能見度＜50m）、強(qiáng)電磁環(huán)境（如高壓線纜30m內(nèi)），避免激光信號(hào)衰減或定位漂移；?  

邊界確認(rèn)：明確煤場(chǎng)范圍（用GPS標(biāo)記煤堆邊緣、圍墻、設(shè)備等邊界點(diǎn)），移除掃描范圍內(nèi)的移動(dòng)障礙物（如鏟車、人員），靜態(tài)障礙物（如輸煤棧橋）需標(biāo)記為“非煤區(qū)域”。?  

（二）參數(shù)與路徑規(guī)劃?  

掃描參數(shù)設(shè)置?  

點(diǎn)云密度：根據(jù)煤堆精度要求選擇（常規(guī)盤存設(shè)50-100點(diǎn)/㎡，精細(xì)計(jì)量設(shè)200點(diǎn)/㎡），點(diǎn)云間距越小，建模越精細(xì)但數(shù)據(jù)量越大（10萬(wàn)㎡煤場(chǎng)約生成5-10GB數(shù)據(jù)）；?  

掃描范圍：激光雷達(dá)水平視場(chǎng)角360°，垂直視場(chǎng)角-20°~+90°，確保覆蓋煤堆頂部（最高處）至底部（與地面銜接處），無(wú)掃描盲區(qū)。?  

路徑規(guī)劃技巧?  

無(wú)人機(jī)掃描：按“螺旋環(huán)繞+往返航線”規(guī)劃，航線高度距煤堆頂部5-10m，相鄰航線間距≤激光點(diǎn)云間距的1.5倍（避免漏掃）；?  

車載掃描：沿煤場(chǎng)邊緣與內(nèi)部通道行駛，行駛速度≤5km/h，每50m停頓10秒（靜態(tài)掃描增強(qiáng)細(xì)節(jié)），確保雷達(dá)始終朝向煤堆主體。?  

 

二、激光雷達(dá)盤煤系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集操作流程?  

（一）設(shè)備架設(shè)與校準(zhǔn)?  

基準(zhǔn)定位校準(zhǔn)?  

靜態(tài)校準(zhǔn)：在煤場(chǎng)平坦區(qū)域放置控制點(diǎn)（已知坐標(biāo)的GPS標(biāo)靶），激光雷達(dá)掃描標(biāo)靶3次，定位偏差≤0.05m（超差需重新校準(zhǔn)慣導(dǎo)）；?  

動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)（車載/無(wú)人機(jī)）：?jiǎn)?dòng)前進(jìn)行IMU零偏校準(zhǔn)（靜置10分鐘），GPS信號(hào)弱時(shí)啟用北斗雙模定位，確保軌跡連續(xù)性（無(wú)跳點(diǎn)）。?  

掃描執(zhí)行規(guī)范?  

啟動(dòng)順序：打開地面站軟件→連接激光雷達(dá)→初始化設(shè)備（等待“就緒”提示）→執(zhí)行預(yù)掃描（10秒，檢查點(diǎn)云是否正常生成）；?  

過(guò)程監(jiān)控：實(shí)時(shí)查看點(diǎn)云預(yù)覽圖，重點(diǎn)關(guān)注煤堆邊緣、凹陷處是否有完整點(diǎn)云（如發(fā)現(xiàn)漏掃，標(biāo)記位置后續(xù)補(bǔ)掃），無(wú)人機(jī)掃描時(shí)保持與地面站通訊穩(wěn)定（信號(hào)丟失時(shí)自動(dòng)返航）。?  

（二）數(shù)據(jù)采集注意事項(xiàng)?  

特殊區(qū)域處理?  

高大煤堆：分多層掃描（底部1-2m、中部5-10m、頂部），避免頂部因角度過(guò)大導(dǎo)致點(diǎn)云稀疏；?  

不規(guī)則煤堆：對(duì)“山形”“錐形”等異形煤堆，增加掃描點(diǎn)密度（如在坡度變化處加密航線），確保三維建模時(shí)曲面平滑。?  

安全操作禁忌?  

無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)：遠(yuǎn)離機(jī)場(chǎng)、高壓線（距離≥50m），飛行時(shí)避開人員（下方無(wú)作業(yè)人員）；?  

車載掃描：駕駛員與操作員分工明確，駕駛員專注行車安全，操作員監(jiān)控掃描狀態(tài)，禁止邊駕駛邊操作設(shè)備。?  

三、數(shù)據(jù)處理與儲(chǔ)量核算?  

（一）點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理?  

數(shù)據(jù)清洗?  

去噪：刪除離群點(diǎn)（與周圍點(diǎn)距離＞0.5m的孤立點(diǎn)）、地面點(diǎn)（用地面擬合算法分離）、非煤物體點(diǎn)（如設(shè)備、雜草），保留純煤堆點(diǎn)云；?  

拼接對(duì)齊：多趟掃描數(shù)據(jù)通過(guò)GPS軌跡或控制點(diǎn)拼接，拼接誤差≤0.1m（用點(diǎn)云配準(zhǔn)軟件驗(yàn)證，重疊區(qū)域點(diǎn)云偏差≤0.05m）。?  

三維建模?  

網(wǎng)格生成：將點(diǎn)云轉(zhuǎn)化為三角網(wǎng)格模型（網(wǎng)格大小≤0.2m），填補(bǔ)小面積漏洞（≤1㎡的區(qū)域用周圍點(diǎn)插值）；?  

紋理映射（可選）：結(jié)合相機(jī)拍攝的煤堆照片，為模型添加紋理（便于直觀識(shí)別煤堆形態(tài)）。?  

（二）儲(chǔ)量計(jì)算與報(bào)告生成?  

體積與重量計(jì)算?  

體積計(jì)算：采用“水平面法”或“斷面法”，以煤場(chǎng)地面為基準(zhǔn)面，計(jì)算模型與基準(zhǔn)面之間的體積（精度±0.5%）；?  

重量換算：輸入煤的堆積密度（按實(shí)測(cè)值，如褐煤0.8-1.0t/m³，煙煤1.0-1.4t/m³），系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算總重量（重量=體積×密度）。?  

報(bào)告內(nèi)容?  

基礎(chǔ)信息：盤煤時(shí)間、煤場(chǎng)名稱、掃描設(shè)備型號(hào)、密度值；?  

數(shù)據(jù)成果：總儲(chǔ)量（精確至0.1噸）、三維模型圖（可旋轉(zhuǎn)查看）、各分區(qū)儲(chǔ)量（按煤堆分區(qū)統(tǒng)計(jì)）、與上次盤煤的差值（損耗或增益）；?  

精度評(píng)估：標(biāo)注點(diǎn)云覆蓋率（≥95%）、計(jì)算誤差范圍（±1%），附原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)（可追溯）。