[發(fā)明專利]煤礦井下全工作面場景空間的數(shù)字化構建系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011399540.3
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112612002A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 南柄飛;王凱;郭志杰;榮耀;李首濱;李森;葉晨曦
• 申請（專利權）人: 北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司;北京煤科天瑪自動化科技有限公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01V9/00;G07C1/20;H04W4/02;H04W4/30
• 代理公司: 北京信諾創(chuàng)成知識產(chǎn)權代理有限公司 11728
• 代理人: 任萬玲;楊仁波

本發(fā)明提供一種煤礦井下全工作面場景空間數(shù)字化構建系統(tǒng)和方法，其系統(tǒng)包括：定點傳感器，設置于工作面機頭和機尾處的液壓支架頂板上，獲取定點空間數(shù)據(jù)；巡檢傳感器，設置于巡檢行走機構上并沿巡檢行走機構的軌道行走，獲取巡檢空間數(shù)據(jù)；控制器，接收定點空間數(shù)據(jù)和巡檢空間數(shù)據(jù)，根據(jù)定點空間數(shù)據(jù)和巡檢空間數(shù)據(jù)得到全工作面場景空間的空間數(shù)據(jù)。本發(fā)明中的方案，利用定點掃描方式和巡檢掃描模式相結合的方式實現(xiàn)全工作面場景空間數(shù)據(jù)的獲取，在工作面機頭、機尾區(qū)域處，巡檢傳感器自動轉動掃描旋轉軸與此處定點傳感器一致的掃描旋轉軸，保證兩種傳感器分別獲取此處空間數(shù)據(jù)時的配準精度，實現(xiàn)全工作面場景空間數(shù)據(jù)的拼接獲取。

技術領域

本發(fā)明涉及煤炭的智能化開采技術領域，具體地，涉及一種煤礦井下全工作面場景空間的數(shù)字化構建系統(tǒng)和方法。

背景技術

近年來，隨著動駕駛和人工智能技術的快速發(fā)展，為了實現(xiàn)煤礦智能化、無人化開采，首先需要對煤礦井下場景空間進行數(shù)字化構建，特別是基于掃描數(shù)據(jù)信息和地質測量數(shù)據(jù)信息的數(shù)字化構建，實現(xiàn)對煤礦井下場景空間及位置信息的準確感知。

目前，在煤礦井下的復雜場景中，通常采用傳感器掃描工作場景以便實時獲取其空間的局部空間數(shù)據(jù)信息，同時利用預先測量的全局煤層地質數(shù)據(jù)信息進行對比把握。目前煤炭領域的相關研究機構或者產(chǎn)品提供商在某些礦井布置了一些相對成熟型號的傳感器進行井下場景的空間數(shù)據(jù)信息獲取。一些是基于固定安裝方式，采用定點接力掃描采集獲取工作面場景空間的空間數(shù)據(jù)信息，然后離線人工拼接完成工作面場景一定范圍的空間場景的可視化。由于煤礦井下綜采工作面場景比較復雜，且具有一定長度范圍，通常大概有300多米左右。如果采用固定安裝定點接力掃描方式，整個工程造價將會大幅提高，實用性無法滿足需求。一些是基于巡檢行走機構平臺，采用巡檢模式實現(xiàn)場景一定范圍的空間可視化。由于工作面機頭、機尾處空間的局限性，以及此范圍空間環(huán)境狀況的復雜多變，即使采用巡檢模式也不能夠很好地完成此處區(qū)域空間信息的掃描和獲取。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提供一種煤礦井下全工作面場景空間的數(shù)字化構建系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有技術中難以獲取整個工作面整體空間場景信息的技術問題。

為此，本發(fā)明一部分實施例提供一種煤礦井下全工作面場景空間的數(shù)字化構建系統(tǒng)，包括：

定點傳感器，設置于工作面機頭和機尾處的液壓支架頂板上，獲取定點空間數(shù)據(jù)；

巡檢傳感器，設置于巡檢行走機構上并沿巡檢行走機構的軌道行走，以獲取巡檢空間數(shù)據(jù)；

控制器，接收所述定點傳感器發(fā)送的定點空間數(shù)據(jù)和所述巡檢傳感器發(fā)送的巡檢空間數(shù)據(jù)，根據(jù)所述定點空間數(shù)據(jù)和所述巡檢空間數(shù)據(jù)得到全工作面場景空間的空間數(shù)據(jù)。

可選地，上述的煤礦井下全工作面場景空間的數(shù)字化構建系統(tǒng)，還包括：

多個超寬帶基站，設置于工作面的不同位置處；

多個定位卡，設置在傳感器和地質測量設備中；

所述控制器，接收傳感器中的定位卡的位置坐標和地質測量設備中的定位卡的位置坐標，根據(jù)超寬帶定位技術對傳感器和地質測量設備的標定結果將空間數(shù)據(jù)和地質數(shù)據(jù)信息進行融合。

本發(fā)明一些實施例還提供一種利用上述的煤礦井下全工作面場景空間的數(shù)字化構建系統(tǒng)對煤礦井下全工作面場景空間進行構建的方法，包括如下步驟：

定點掃描數(shù)據(jù)獲取步驟：獲取定點傳感器掃描得到的工作面機頭和機尾處設定區(qū)域的空間數(shù)據(jù)；所述定點傳感器為安裝在工作面機頭和機尾處的傳感器；

巡檢掃描數(shù)據(jù)獲取步驟：獲取巡檢傳感器掃描得到的工作面中間區(qū)域的空間數(shù)據(jù)；所述巡檢傳感器為設置于巡檢行走機構上的傳感器，所述巡檢行走機構設置于所述工作面機頭和機尾之間；其中，所述巡檢傳感器行走至巡檢行走機構的軌道兩端時，自動將其掃描旋轉軸方向切換至與定點傳感器掃描旋轉軸平行的方向；