方案背景

本方案适用于露天矿场管理场景，融合运用AI、数字孪生、雷达检测等科技手段，对运矿卡车及料堆装卸矿过程进行智能化监测与管理。

根据业务过程，本系统设计对每辆在矿场不同管理区域的卡车身份、卡车装料状态及每次装料起止时间、卡车卸料状态及每次卸料起止时间智能化识别，且对卡车工作期间矿石装载量、每次装卸料后料堆体积变化及料堆坡度进行AI自动测算，通过三维数字孪生方式实现可视化“一张图”管理。

智能跟踪管理方案总览

本方案包括四个部分的系统版块：

1、车辆区域监测管理系统；

2、车辆装卸状态识别系统；

3、料堆实时状态识别系统；

4、三维孪生管理系统。

图1-矿场卡车智能跟踪管理方案

车辆区域监测管理系统

本系统主要功能包括：

（1）建模编号：对矿场每个管理区域及进出口闸门进行建模编号；

（2）车牌识别：每个区域进出口闸门安装车牌识别摄像头；

（3）区域管理：对每辆卡车当前所处区域、停留时间、进出记录、装卸货状态和动线模拟进行统一管理；

（4）地图管理：通过二维/三维“一张图”对车辆工作记录进行全局可视化管理。

系统主要工作流程如下：

图2-车辆监测管理流程

车辆装卸状态识别系统

本系统主要功能包括：

（1）车辆激光扫描：通过激光雷达点云扫描技术，获取各类卡车的三维轮廓及坐标信息；

（2）车辆模型重建：通过车辆数据库及三维建模，对矿场不同运矿卡车车型进行三维重建；

（3）堆料区域分割：系统匹配车辆模型并与车辆三维点云信息进行比对，实现对车辆堆料区域的分割；

（4）三维体积测算：通过三维空间体积计算方法，量化测算车辆装载堆料的体积。

系统主要工作流程如下：

图3-车辆装卸状态流程图

料堆实时状态识别系统

本系统主要功能包括：

（1）料堆体积变化状态识别：在料堆上方安装3D摄像头或雷达，采集料堆三维数据，并通过系统建模与三维匹配测量算法，实现料堆体积实时/定时计量，并反馈状态变化的量化信息。

图4-料堆状态识别流程图

（2）料堆坡度测量分析：采集料堆高程图层数据，系统通过三维坡度测量算法，实现对料堆坡度的实时/定时测量计算；当检测到料堆坡度超过一定阈值后，触发自动警告。

图5-料堆坡度测量流程图

三维孪生管理系统

本系统采用三维数字孪生技术，通过整合车辆区域管理、车辆装卸状态 及料堆实时状态识别等系统，并结合矿场管理区域、料场、车辆等模型的加载，以“一张图”的方式全面直观呈现矿场卡车各环节管理数据，支持多维度数据分析与分场景视频监控。

图6-矿场卡车三维数字孪生管理“一张图”