[发明专利]一种用于煤矿巷道围岩灾害的监测系统、监测方法及预警方法有效
申请号: | 201811425384.6 | 申请日: | 2018-11-27 |
公开(公告)号: | CN109736894B | 公开(公告)日: | 2020-07-03 |
发明(设计)人: | 徐剑坤;习丹阳;周蕊 | 申请(专利权)人: | 中国矿业大学 |
主分类号: | E21F17/18 | 分类号: | E21F17/18 |
代理公司: | 北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙) 32205 | 代理人: | 孟洁 |
地址: | 221000 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 煤矿 巷道 围岩 灾害 监测 系统 方法 预警 | ||
一种用于煤矿巷道围岩灾害的监测系统、监测方法及预警方法在不影响巷道运输运行的情况下,通过无人机搭载双目相机对巷道内壁围岩进行图像采集,实获取巷道连续断面信息,基于双目视觉三维重构算法,求取巷道围岩点云的三维坐标,重构每次测量的巷道段中围岩的实景三维模型,然后再进行顺次拼接,得到整个待测巷道的实景三维模型,按照上述方法,对待测巷道进行多次测量,得到多次测量数据,将首次测量得到的巷道围岩位置信息作为初始值,其后每次测量的结果与第一次作比较,计算得到巷道变形量,实现了自动实时对巷道变形的监测,自动化程度高。本发明设有各监测指标的安全阈值,一旦检测到各监测指标超过的安全阈值,则启动报警系统,及时预警。
技术领域
本发明涉及井下巷道监测预警控制技术领域,具体涉及一种用于煤矿巷道围岩灾害的监测系统、监测方法及预警方法。
背景技术
煤矿巷道担负着井下运输、通风、排水等任务,根据实时测量数据对煤矿巷道进行三维重构,再通过重构的巷道三维模型与最初的巷道三维模型进行比对,从而实现了实时监测巷道变形,并及时预警的目的,而监测巷道变形、并及时预警,为实现矿井安全生产、提高管理效能提供了重要的保障,同时也是建设数字矿山重要环节。
巷道三维重构的数据基础来源于巷道测量,根据矿井掘进测量数据可对巷道中线、腰线进行标定,确定巷道的空间走向及分布,此外,要重构巷道三维模型,还必须获取真实的巷道断面数据。
现有的巷道断面测量方法通常是直接测量巷道高、宽等尺寸,然后结合具体的巷道断面形状,套用公式进行计算,现有技术中提供了多种测量及监测方法,具体公开了以下几种方法:
1)将整个巷道断面化分为若干个三角形断面,通过计算所有三角形面积之和来近似求得整个巷道断面积。或者在被测巷道截面内旋转可抽出式尺子,得到多组长度、角度数对,根据公式近似计算巷道断面尺寸,但是这种方式由于是人工测量,存在较大误差。
2)通过旋转激光测量装置,获取不同旋转角度下的距离数据,通过计算机程序将测量数据转换为各个测点的空间坐标,从而可绘制出巷道断面的轮廓。该方法可实现全巷全过程全断面的数字成像,但测量装置安装在巷道锚索尾部,移动测站时需要人工拆装,在灾害风险严重的巷道内进行测量,对工作人员的人身安全造成了严重的威胁。
3)基于离散点的不规则巷道断面三维快速重构算法,将井下空间巷道进行三维可视化,通过激光测量装置在行进中获取巷道断面数据并计算巷道段体积,但测量装置需要在巷道底板或轨道上运行,但是这种方式再测量时影响巷道运输。
且上述方法均是先对多个巷道离散测点进行依次测量,再通过计算求取巷道断面尺寸,但受施工误差、巷道变形等因素影响,巷道断面并非理想的几何形状,通过计算求取的巷道断面数据与真实尺寸不可避免地存在一定误差,还存在测量装置自动化程度不足,测量过程影响巷道运输等问题。
因此,发明一种能实时获取巷道连续断面信息且运行不影响巷道运输的、巷道变形实时监测及预警的方法是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足,以及煤矿巷道围岩变形具有非均匀性、连续性、突发性的特点,本发明基于机器视觉技术自动监测煤矿巷道变形,以及基于多指标围岩灾害预警准则,提供一种用于煤矿巷道围岩灾害的监测系统、监测方法及预警方法,实现对巷道变形的实时监测和预警,以保证矿井的安全生产。
为了实现上述目的,本发明提供一种用于煤矿巷道围岩灾害的监测系统,包括无人机及其搭载装置、井下无线通讯网络和计算机工作站;
无人机搭载装置包括控制装置,安装在无人机内部,用于根据接收到的计算机工作站信号,控制无人机启动或停止,用于根据接收到的传感装置传送的信息,调整无人机飞行姿态、飞行航线以及飞行速度;用于预先设定无人机每飞行T距离控制图像采集装置进行一次图像采集,并将采集到的图像数据通过井下无线通讯网络实时传送至计算机工作站,计算机工作站可以根据实际情况,设置在井下或地面;
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