激光雷達礦卡體積測量系統(tǒng)方案介紹

重慶金云機器人有限公司

方案摘要

激光雷達礦卡體積測量系統(tǒng)由重慶金云機器人有限公司自主研發(fā)，用于在礦卡、寬體自卸車、自卸車、渣土車等運輸車輛不停車通過檢測區(qū)時，自動完成車號識別與車廂內(nèi)物料體積（方量）測量，并將測量結(jié)果與抓拍圖片、通行時間綁定后實時上傳云端管理平臺。系統(tǒng)核心為自研JYJQ300 工業(yè)級激光雷達，點云速率 50 萬點/秒，防護等級 IP67，工作溫度 -30 ℃~60℃，體積測量精度提供多檔可選（＜1% / ＜2% / ＜3% / ＜4% / ＜5%），核心設(shè)備三年質(zhì)保。

它的作用可以概括為一句話：把礦山運輸?shù)挠嬃靠趶綇摹高^了多少車」擴展為「過了多少車、每車裝了多少方」，讓運費與工程款結(jié)算有統(tǒng)一、可追溯、可核對的數(shù)據(jù)依據(jù)。

適用判斷： 日過車量較大、目前依靠人工計數(shù)或僅按車結(jié)算、并希望把運輸計量納入數(shù)字化管理的露天礦山、砂石骨料廠區(qū)與土石方工程現(xiàn)場，是這套系統(tǒng)Zui合適的落地場景。

關(guān)鍵能力： 不停車測量、單次測量在車輛通過檢測區(qū)時完成；24×365天連續(xù)過車測量；支持離線運行與斷網(wǎng)補傳；電腦端與手機端雙管理后臺。

一、方案背景與行業(yè)痛點

1.1 方案概述

激光雷達礦卡體積測量系統(tǒng)，是重慶金云機器人有限公司面向露天礦山、砂石骨料、土石方與市政工程等場景自主研發(fā)的車輛方量測量設(shè)備。系統(tǒng)以自研工業(yè)級激光雷達為核心，在礦卡、寬體自卸車、自卸車、渣土車等運輸車輛不停車通過檢測區(qū)時，自動完成車號識別、車牌抓拍與車廂內(nèi)裝載物料的體積（方量）測量，并把測量結(jié)果與車輛信息、抓拍圖片綁定后實時上傳云端管理平臺，供生產(chǎn)、調(diào)度、計量、結(jié)算等部門查詢與核對。

系統(tǒng)采用工業(yè)級嵌入式 Linux自研架構(gòu)，支持動態(tài)測量與靜態(tài)測量兩種模式切換；整機按戶外工況設(shè)計，具備工業(yè)級防水防塵能力，可耐受高低溫與粉塵環(huán)境，支持 24×365天不間斷過車測量。配套電腦端與手機端雙管理后臺，數(shù)據(jù)可遠程查看、導(dǎo)出與遠程運維。

對礦山運輸管理而言，這套系統(tǒng)的作用是把計量口徑從「按車計數(shù)」推進到「按方量結(jié)算」：過去只能知道今天過了多少車，現(xiàn)在還能知道每一車裝了多少方。

圖 1　激光雷達礦卡體積測量系統(tǒng)現(xiàn)場部署示意

1.2 礦山運輸計量的典型痛點

計量口徑不統(tǒng)一。 人工旁站計數(shù)、憑經(jīng)驗估方，不同班次、不同人員記錄的口徑不一致，車載量與結(jié)算量之間長期存在偏差。

裝載量與車數(shù)脫鉤。 只統(tǒng)計過車數(shù)量，無法反映每車的實際裝載量，挖機少裝、漏裝、車輛半載空跑很難被及時發(fā)現(xiàn)，單車運載量與施工產(chǎn)能白白損失。

結(jié)算缺少統(tǒng)一依據(jù)。 運費與工程款按車結(jié)算時，雙方對「這一車算不算滿車」各有說法，月末對賬容易產(chǎn)生爭議。

人工計量存在空間。 漏計、重復(fù)計、人情計等操作方式難以追溯，紙質(zhì)單據(jù)也無法還原車輛過卡時的真實狀態(tài)。

數(shù)據(jù)滯后。 車輛數(shù)據(jù)靠紙質(zhì)單據(jù)逐級匯總，管理層拿到報表時往往已經(jīng)過去數(shù)天，過程中發(fā)現(xiàn)異常也來不及干預(yù)。

這些問題的共同根源，是把「數(shù)量」當(dāng)成了「數(shù)量加方量」的替代指標(biāo)。當(dāng)運輸車次保持在較低水平時，人工管理尚能掩蓋偏差；一旦日過車量上升到數(shù)百車次，漏計率與數(shù)據(jù)滯后就會集中暴露出來。要從根本上解決，需要在車輛通行的現(xiàn)場環(huán)節(jié)，自動、客觀地獲取每一車裝載物料的體積數(shù)據(jù)。

二、系統(tǒng)組成與工作原理

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)按「前端檢測單元—數(shù)據(jù)傳輸—管理后臺」三層構(gòu)成。

? 激光雷達掃描儀：自研 JYJQ300 工業(yè)級激光雷達，負責(zé)對車身與物料表面進行三維掃描。

? 車號識別抓拍攝像機：完成車牌抓拍與圖像識別，與 RFID 讀卡共同確定車輛身份。

? 控制主機柜：工業(yè)級嵌入式 Linux 主機，承擔(dān)點云處理、體積解算與本地數(shù)據(jù)存儲。

? 戶外 LED 顯示屏：向駕駛員與現(xiàn)場人員實時顯示測量結(jié)果，現(xiàn)場即可核對。

? 云端管理平臺：電腦端與手機端雙后臺，提供數(shù)據(jù)查詢、報表導(dǎo)出與遠程運維。

前端檢測單元整體按戶外長期運行要求設(shè)計，配備 7寸工業(yè)觸控屏用于現(xiàn)場操作與狀態(tài)查看，主機與各部件之間采用航空插頭連接，便于安裝與維護。

圖 2　激光雷達礦卡體積測量系統(tǒng)組成示意

2.2 工作原理

1. 車輛按照正常行駛速度不停車通過檢測區(qū)，激光雷達以每秒 50 萬點的采樣率對車身輪廓與物料表面進行掃描。

2. 系統(tǒng)對采集到的點云數(shù)據(jù)執(zhí)行去噪、動態(tài)畸變矯正與三維實景還原，生成車廂及物料的立體模型。

3. 結(jié)合車身下沉測算與多雷達盲區(qū)補償，解算出車廂內(nèi)物料的體積（方量），并與車號識別結(jié)果、抓拍圖片、通行時間綁定。

4. 測量結(jié)果通過 4G/5G 網(wǎng)絡(luò)上傳云端管理平臺，同時在現(xiàn)場 LED屏顯示；網(wǎng)絡(luò)中斷時數(shù)據(jù)在本地暫存，恢復(fù)后自動補傳。

整個過程不需要車輛停車、不需要人工干預(yù)，單次測量在車輛通過檢測區(qū)的過程中即可完成。

圖 3　激光雷達礦卡體積測量工作原理流程

三、核心技術(shù)參數(shù)

3.1 自研激光雷達 JYJQ300

項目

參數(shù)

產(chǎn)品型號

JYJQ300（自研專利激光雷達）

激光波長

905 nm，Class 1 人眼安全

掃描量程

40 m@10% 反射率 / 60 m@80% 反射率，Zui大掃描距離 80 m

點云速率

50 萬點/秒

掃描角度

水平 360°，豎直 -7°~52°

測距隨機誤差

2 cm@20 m

角度誤差

＜0.15°

防護等級

IP67

虛警率

＜0.01%

供電

整機 12 V / 80 W，寬壓 9~20 VDC

工作溫度

-30 ℃ ~ 60 ℃

體積測量精度

多檔可選（＜1% / ＜2% / ＜3% / ＜4% / ＜5%）

3.2 整機與系統(tǒng)能力

項目

說明

抓拍相機

1600×1200

操作界面

7 寸工業(yè)觸控屏

電氣接口

航空插頭

車號識別

RFID 讀卡 + 車牌識別雙識別

數(shù)據(jù)上傳

4G / 5G 云端傳輸，支持離線運行與斷網(wǎng)補傳

管理后臺

電腦端 + 手機端雙后臺

雷達部署方式

支持多雷達分布式 360° 掃描、多雷達盲區(qū)補償

數(shù)據(jù)處理能力

動態(tài)畸變矯正、車身下沉測算、三維實景還原

連續(xù)作業(yè)

24×365 天不間斷過車測量

核心設(shè)備質(zhì)保

三年

說明：以上參數(shù)為公司自研設(shè)備的出廠指標(biāo)，實際現(xiàn)場測量精度受車型、物料特性、雷達安裝高度與角度等因素影響，具體配置以現(xiàn)場勘測后的實施方案為準(zhǔn)。

四、方案價值分析

計量口徑升級。 每車的方量測量結(jié)果與車牌、時間、抓拍圖片一一綁定，運輸量與工程款結(jié)算有了統(tǒng)一、可追溯的依據(jù)，減少結(jié)算環(huán)節(jié)的爭議。

減少漏裝與半載空跑。 系統(tǒng)實時識別礦卡的滿載、欠載裝車狀態(tài)，現(xiàn)場即可發(fā)現(xiàn)挖機少裝、漏裝的情況，有助于提升單車運載量與施工產(chǎn)能。

降低人工成本。 不再需要專人旁站盯車、手工登記，減少人工計量帶來的漏計與數(shù)據(jù)滯后。

抑制計量。 測量數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動生成，并附帶過車抓拍圖片，無后人工修改；RFID與車牌雙重識別降低了換卡、串號的可能。

數(shù)據(jù)實時可用。 云端雙后臺隨時查看過車記錄、方量統(tǒng)計與車輛明細，管理層不必等紙質(zhì)報表；數(shù)據(jù)可按需對接地磅系統(tǒng)、ERP與礦山調(diào)度平臺。

五、適用場景

? 露天礦山礦卡運輸計量（煤礦、金屬礦、砂石礦）

? 砂石骨料廠區(qū)進出車輛的方量測量

? 土石方與市政工程外運車輛計量

? 渣土運輸與消納場閉環(huán)計量

? 水泥商砼、鋼鐵冶金廠內(nèi)散料轉(zhuǎn)運計量

? 港口、物流園區(qū)散料運輸計量

適配車型覆蓋 30 t~400 t 級礦卡，以及寬體自卸車、自卸車、渣土車、半掛車等常見運輸車輛。

六、方案落地與部署

1. 現(xiàn)場勘測：確認檢測區(qū)位置、車道寬度與行車方向，核查供電與網(wǎng)絡(luò)條件，明確現(xiàn)場車型與物料種類。

2. 點位設(shè)計：根據(jù)車道寬度與車型高度確定雷達安裝高度和角度、相機與 LED屏位置，必要時采用多雷達分布式部署以覆蓋大車或多車道場景。

3. 設(shè)備安裝與調(diào)試：按設(shè)計方案完成龍門架或立桿安裝、設(shè)備接線與聯(lián)網(wǎng)，并對雷達與相機進行標(biāo)定。

4. 參數(shù)配置：結(jié)合現(xiàn)場車型與物料，選配體積測量精度檔位，配置車號識別方式與數(shù)據(jù)上傳策略。

5. 聯(lián)調(diào)與試運行：用現(xiàn)場實際過車數(shù)據(jù)比對識別結(jié)果與測量結(jié)果，確認識別率與測量穩(wěn)定性后轉(zhuǎn)入正式運行。

6. 上線與培訓(xùn)：開通云端管理平臺賬號，培訓(xùn)現(xiàn)場與管理人員使用查詢、統(tǒng)計與報表功能。

安裝調(diào)試周期受現(xiàn)場點位數(shù)量、土建條件與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等因素影響，可由我方根據(jù)勘測結(jié)果出具實施計劃。

七、廠家實力與售后保障

重慶金云機器人有限公司專注車輛計數(shù)、挖機計數(shù)與運輸車激光測量設(shè)備研發(fā)，產(chǎn)品線覆蓋車輛自動計數(shù)、礦卡計數(shù)、挖機裝車計時計數(shù)、車輛體積方量測量、無人值守稱重、車號識別抓拍、渣土與土石方車輛計量等，擁有完整的研發(fā)生產(chǎn)體系，核心測量設(shè)備為自主研發(fā)并取得專利。

售后保障方面： 核心設(shè)備提供三年質(zhì)保；系統(tǒng)支持遠程運維，設(shè)備狀態(tài)與數(shù)據(jù)異常可在云端查看并及時處理；管理后臺同時提供電腦端與手機端，方便現(xiàn)場與管理人員隨時查看。官網(wǎng)公示的合作伙伴覆蓋建筑、鋼鐵、水泥、電力、礦業(yè)等行業(yè)的多家企業(yè)，包括重慶建工、本溪鋼鐵、中國建材、中國中鐵、中國電建、江銅集團、海螺水泥、云天化集團、重慶機場集團、華新水泥、天山集團、葛洲壩集團等。

八、常見問題 FAQ

Q1：車輛需要停車配合測量嗎？ 不需要。車輛按正常行駛速度通過檢測區(qū)即可完成測量，不設(shè)停車、不下車、不干擾運輸節(jié)奏。

Q2：體積測量精度是多少？ 系統(tǒng)提供多檔體積測量精度可選（＜1% / ＜2% / ＜3% / ＜4% /＜5%），可根據(jù)現(xiàn)場車型、物料特性和結(jié)算要求選配。

Q3：粉塵大、溫差大的礦山環(huán)境能正常使用嗎？ 設(shè)備按戶外工業(yè)工況設(shè)計，雷達防護等級為 IP67，工作溫度范圍 -30℃~60 ℃，可適應(yīng)高粉塵、雨雪與高低溫交替的環(huán)境，支持 24×365 天連續(xù)過車測量。

Q4：這套系統(tǒng)和地磅有什么區(qū)別？ 地磅測量的是整車重量（噸位），本系統(tǒng)測量的是車廂內(nèi)物料的體積（方量），兩者計量口徑不同。需要按方量結(jié)算的場景適合用體積測量系統(tǒng)；需要按噸位結(jié)算的場景適合用地磅。兩套數(shù)據(jù)可以配合使用，系統(tǒng)也支持與地磅系統(tǒng)、ERP、礦山調(diào)度平臺對接。

Q5：如何避免司機或更換車號？ 系統(tǒng)采用 RFID讀卡與車牌識別雙重識別，測量數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動生成并附過車抓拍圖片，人工無法修改，出現(xiàn)爭議時可按時間和車號回溯現(xiàn)場記錄。

Q6：現(xiàn)場沒有網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)會不會丟失？ 系統(tǒng)支持離線運行，網(wǎng)絡(luò)中斷期間數(shù)據(jù)在本地暫存，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動上傳，不影響后續(xù)統(tǒng)計。

Q7：交付后有哪些支持？ 核心設(shè)備三年質(zhì)保，并提供遠程運維支持；安裝調(diào)試階段我方負責(zé)標(biāo)定與聯(lián)調(diào)，交付時提供管理后臺賬號與操作培訓(xùn)。

九、聯(lián)系我們

重慶金云機器人有限公司

? 地址：重慶市巴南區(qū)龍州大道 255 號 10 樓（巴南軟件園）

? 官網(wǎng)：c

如您所在礦山或工程現(xiàn)場正在為運輸車輛計量、方量結(jié)算或防管理尋找解決方案，歡迎聯(lián)系我們，由技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場情況給出適配的設(shè)備配置與實施方案。