[发明专利]一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统及方法

说明书

一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统及方法，属于监测技术领域。所述基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统包括地面系统、无人机充电模块和至少三台无人机，无人机充电模块设置在起落架组件的底部，无人机充电模块包括导电板一，导电板一与电池连接，地面系统包括停机坪、陆基天线和预警处理器，停机坪设置有地面充电模块，地面充电模块包括导电板二，陆基天线与无人机天线连接，陆基天线与预警处理器通过数据连接线连接，数据连接线设置有无线网桥。所述基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统及方法，实现对人员无法靠近、存在盲区无法测量的区域进行监测预警，能够24小时不间断巡测预警，能够替代人员进行监测预警，避免人员伤害事故发生。

技术领域

本发明涉及监测技术领域，特别涉及一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统及方法。

背景技术

现有地下矿山经过多年的开采，多采用空场法或崩落法开采，不可避免的造成地表的下沉、塌陷。为了保证矿山地表构建筑物的安全以及井下安全高效的开采，必须对塌陷区进行监测。塌陷区域及周边松动区域地表不稳定，十分危险，传统变形监测方法不适用。现有技术中采用免棱镜全站仪和近景摄影测量进行测量，免棱镜全站仪获得的是单个测点的信息，如需获得整个塌陷区的信息需要大量人员大量时间的投入才可以起到监测作用，时效性不佳，近景摄影测量方法在测量较深的塌陷区域时因存在盲区，无法获取数据。

发明内容

为了解决现有技术存在的矿山塌陷区监测时人员无法靠近、存在盲区无法测量、时效性差等技术问题，本发明提供了一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统及方法，实现对人员无法靠近、存在盲区无法测量的区域进行监测预警，能够24小时不间断巡测预警，能够替代人员进行监测预警，避免人员伤害事故发生。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，基于无人机，所述无人机包括RTK模块、无人机天线、相机和起落架组件，所述基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统包括地面系统、无人机充电模块和至少三台无人机；

所述无人机充电模块设置在起落架组件的底部，所述无人机充电模块包括导电板一，所述导电板一与电池连接；

所述地面系统包括停机坪、陆基天线和预警处理器，所述停机坪设置有地面充电模块，所述地面充电模块包括与导电板一配合的导电板二，所述导电板二与电源适配器连接，所述陆基天线与无人机天线无线连接，所述陆基天线与预警处理器通过数据连接线连接，所述数据连接线设置有无线网桥。

所述导电板一设置在起落架组件的底部，所述导电板一与电池通过导电线缆连接，电池设置在电池仓内。

所述导电板二采用柔性板。

所述相机为航拍相机或者红外相机。

所述预警处理器采用工控机，所述工控机内置程序用于执行以下功能：

1)矿山开采之前，设置飞行高度D、巡航速度、航向和重叠率，生成航线，无人机按照航线飞行拍摄图片，采集拍摄图片的初始数据，得到地表拍摄目标的像素宽度P和地表拍摄目标的宽度W，且地表拍摄目标的宽度W不变，进而得到相机的焦距F；

2)矿山开采之后，无人机按照航线自主飞行拍摄图片，采集拍摄图片的数据，得到地表拍摄目标的像素宽度P₁，进而得到无人机距离地表拍摄目标的距离D₁；

3)根据RTK模块得到的无人机的高程H和无人机距离地表拍摄目标的距离D₁，得到地表拍摄目标的高程H₁；

4)当地表拍摄目标的高程H₁大于等于预警设定值时，进行预警提醒。

一种基于无人机的矿山塌陷区智能预警方法，采用基于无人机的矿山塌陷区智能预警系统，包括如下步骤：