在煤炭的生产和储运过程中，煤棚堆料体积的准确测量至关重要。它不仅关系到煤炭库存的精准管理，还对企业的成本控制、生产计划制定等方面有着直接影响。传统的煤堆体积测量方法存在诸多弊端，而三维扫描激光雷达技术的出现，为煤棚堆料体积测量带来了新的解决方案。本文将详细探讨三维扫描激光雷达在煤棚堆料体积测量中的优势。
传统的煤仓煤堆体积测量方法主要包括全站仪单点测量法、RTK 单点测量方式以及重锤法等。这些方法存在诸多缺陷。首先，对测量环境要求较高，易受环境因素影响。例如，在煤棚中，高粉尘的环境会严重影响测量效果。其次，对测量人员素质要求极高，需要具备丰富的测量经验。再者，测量步骤繁琐，设备笨重且操作复杂，耗费的测量周期长。最后，测量精度很低，模拟煤堆的成像误差较大，无法满足如今对于获取煤堆数据实时性和高精度的要求。以某煤场为例，采用传统测量方法，测量一次煤堆体积需要多名专业人员花费数天时间，且测量误差可能达到 5%以上，这对于煤炭库存管理来说是难以接受的。
三维扫描激光雷达向目标物体发射激光束，并接收反射信号，从而快速获取物体表面的密集点云数据。然后通过专用的算法对这些点云数据进行处理，计算出物体的体积。在煤棚堆料体积测量中，就是利用这种技术获取煤堆表面的点云数据，进而计算出煤堆的体积。这种测量方式从根本上改变了传统测量的模式，为煤堆体积测量提供了更科学、更准确的方法。
在煤棚这样的环境中，存在高温、粉尘等危险因素，人工测量会给测量人员带来极大的风险。而三维扫描激光雷达采用非接触式测量方法，无需测量人员进入危险区域。它可以在一定距离外对煤堆进行扫描，避免了人力直接接触煤堆，保障了测量人员的安全。例如，一些煤棚的温度较高，使用传统方法测量时，测量人员需要靠近高温煤堆，容易发生中暑等危险。而使用三维扫描激光雷达，只需在安全位置进行操作即可完成测量，大大提高了测量的安全性。
三维扫描激光雷达具有极高的测量精度，单点精度可达毫米级，整体体积误差率≤1%。这是传统测量方法无法比拟的。高精度的测量结果对于煤炭企业的库存管理和成本核算至关重要。准确的煤堆体积数据可以帮助企业精确掌握煤炭的储量，合理安排生产和销售计划。某洗煤厂应用三维扫描激光雷达进行煤堆体积测量后，通过与传统方法对比发现，测量结果的误差显著降低，整体体积误差从原来的 5%以上降低到了 1%以内，使得企业在库存管理和成本核算方面更加精准。
传统的煤堆体积测量需要耗费大量的时间和人力，而三维扫描激光雷达的测量效率大幅提高。单堆体扫描仅需 10 - 30 分钟，并且支持大面积连续扫描。在煤场中，往往有多个煤堆需要测量，如果采用传统方法，可能需要数天时间才能完成。而使用三维扫描激光雷达，在短时间内就可以完成所有煤堆的扫描测量工作。例如，在一个拥有十个煤堆的煤场中，使用传统测量方法，测量人员可能需要一周时间才能完成测量。而使用三维扫描激光雷达，一天内就可以完成所有煤堆的测量，大大提高了工作效率。
三维扫描激光雷达获取的点云数据丰富且准确，通过专业的软件可以进行多种处理和分析。可以进行点云拼接，将不同站点的点云数据进行精确对齐；还能进行去噪处理，剔除离群点和无关物体，如车辆、设备等在扫描过程中产生的干扰数据。经过处理后的数据可以构建出精确的三角网格模型，生成煤堆表面数字高程模型（DEM）。通过这些模型，可以灵活计算煤堆的体积和表面积，计算起点可以根据测量需求自由定义。此外，还能根据这些数据读取周边环境信息，如地面的基准坐标，从而为煤堆方量的精确计算提供更多的依据。通过构建整套煤库区域的管理系统，企业可以实现对煤堆的实时监测和管理，更好地掌握煤炭的库存情况。某大型煤炭企业应用三维扫描激光雷达及相关数据处理系统后，实现了对煤库的数字化管理，提高了库存管理的效率和准确性，减少了因库存管理不善带来的损失。
三维激光扫描仪具备数字化采集、兼容性强等特点，还可以与 GPS 定位系统进行配置，使数据扫描信息更加完善。在煤棚堆料体积测量中，与 GPS 定位系统结合可以更准确地确定煤堆的位置和空间坐标。同时，三维扫描激光雷达技术还可以拓展应用到其他领域，如露天矿山、煤堆煤矿区域下陷情况等的测绘。这使得该技术在煤炭行业及相关领域具有更广泛的应用前景。例如，在露天矿山中，通过三维扫描激光雷达可以快速获取矿山地形和矿石堆体的体积信息，为矿山的开采和管理提供重要的数据支持。
将三维扫描激光雷达测量得到的三维模型接入物联网系统，结合 AI 算法可以实现智能化管理。例如，通过点云数据可以实时监测煤堆体积的动态变化，实现库存的精准管理，误差控制在 0.5%以内。在虚拟环境中还可以模拟火灾、泄漏等事故场景，优化应急疏散路线与救援方案，提升煤场的安全防范能力。某电力集团应用三维扫描激光雷达及智能化管理系统后，实现了对煤场库存的实时监控和精准管理，减少了煤炭的浪费和损耗，同时提高了煤场的安全性能。
综上所述，三维扫描激光雷达在煤棚堆料体积测量中具有显著的优势。它克服了传统测量方法的局限性，以非接触式、高精度、高效率的特点，为煤炭企业提供了更科学、更准确的煤堆体积测量解决方案。同时，其在数据处理与分析、兼容性与拓展性以及智能化管理等方面的优势，使得该技术在煤炭行业及相关领域具有广阔的应用前景。随着技术的不断发展和完善，三维扫描激光雷达将在煤棚堆料体积测量及相关管理工作中发挥更加重要的作用。