[發明專利]透明礦山全空間跟蹤監測及智能預警系統

在審

• 申請號: 202210568556.5
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114993300A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 武祥;陳一鼎;席海瑞
• 申請（專利權）人: 徐州三叉戟信息科技有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01S17/89;G01S7/481
• 代理公司: 南京啟冠智興知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32659
• 代理人: 崔明思

本發明揭示了透明礦山全空間跟蹤監測及智能預警系統，包括數據采集裝置、三維點云模型構建裝置、后端處理裝置、實時監控裝置、通信裝置和增強感知裝置，所述數據采集裝置包括激光雷達掃描幀信息模塊、采集載具位姿模塊和現場環境先驗位置信息模塊，所述三維點云模型構建裝置包括數據預處理模塊、點云拼接模塊、因子圖優化模塊以及閉環檢測模塊。本發明以三維激光掃描為核心，高效實時的完成了井下數字三維模型的構建，同時利用該模型和強大的后端處理，實時解算重構井下真實三維空間，為智慧礦山的可視化展現提供平臺基礎，通過對激光雷達的云點數據分析，可以實現巷道的連續變形監測，為巷道支護和安全預警提供數據支撐。

技術領域

本發明屬于智慧礦山技術領域技術領域，具體涉及透明礦山全空間跟蹤監測及智能預警系統。

背景技術

礦山測量工作是地質勘探和礦山開采過程中非常重要的工作環節，對于礦山生產工作有著指導性作用，也是礦山生產前期工作中的基礎性環節，在信息化技術廣泛用于各行各業的今天，3S和其他計算機技術也在礦山測量中發揮著獨一無二的作用，這些技術主要應用于對礦山附近的環境進行檢測，我國現階段的礦山測量還停留在以全站儀測量為主的階段，而對于新型技術在礦山測量的應用，彭勁松使用中海達HS1200高精度三位激光掃描儀對礦坑進行數據采集并生成了礦山數字模型。

移動三維激光掃描技術能夠快速、高效率的采集大范圍和髙密度區域的三維空間信息。但礦山地下空間沒有GPS信號，每一個處理單元之間均為獨立的，不能夠實時將采集到的數據傳遞到下一個處理單元。

因此，針對上述技術問題，有必要提供透明礦山全空間跟蹤監測及智能預警系統。

發明內容

本發明的目的在于提供透明礦山全空間跟蹤監測及智能預警系統，以解決上述的問題。

為了實現上述目的，本發明一實施例提供的技術方案如下：

透明礦山全空間跟蹤監測及智能預警系統，包括數據采集裝置、三維點云模型構建裝置、后端處理裝置、實時監控裝置、通信裝置和增強感知裝置，所述數據采集裝置包括激光雷達掃描幀信息模塊、采集載具位姿模塊和現場環境先驗位置信息模塊，所述激光雷達掃描幀信息模塊對礦道環境進行掃描，所述三維點云模型構建裝置包括數據預處理模塊、點云拼接模塊、因子圖優化模塊以及閉環檢測模塊，對采集的數據進行預處理、拼接和優化，所述后端處理裝置包括3D空間模型構建模塊、結構安全分析模塊和歷史空間形變分析模塊，對處理好的數據進行三維建模和分析，所述實時監控裝置包括實時可視化工具和預警模塊，在測繪作業時提供一套可視化工具，便于實時觀察測繪狀態和現場環境，并且當數據丟失或者設備故障時進行預警并保存之前的測繪數據，所述通信裝置，用于裝置之間的信息交互，所述增強感知裝置包括特定目標檢測模塊和可識別目標模塊，對特定的目標進行檢測和識別。

作為本發明的進一步改進，所述激光雷達掃描幀信息模塊包括若干個激光雷達，所述激光雷達的視野為60×360°，所述激光雷達的單次掃描的距離精度小于2cm。

作為本發明的進一步改進，所述采集載具位姿模塊包括載具和高精度慣性傳感器，所述高精度慣性傳感器與載具固定安裝。

作為本發明的進一步改進，所述激光雷達掃描幀信息模塊還包括若干個雷達支架，所述激光雷達與雷達支架相連，所述雷達支架與載具固定連接。

作為本發明的進一步改進，所述高精度慣性傳感器的工作頻率大于 500HZ，所述高精度慣性傳感器具有9個自由度。

作為本發明的進一步改進，所述數據采集裝置還包括識別裝置，所述高精度慣性傳感器其中有3個自由度為磁偏角測量值。

作為本發明的進一步改進，所述通信模塊為以太網或5G蜂窩通信模塊。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：