礦井巷道三維建模用數據採集系統的製作方法

2023-09-11 11:13:50 2

礦井巷道三維建模用數據採集系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種礦井巷道三維建模用數據採集系統，包括多個測站和對多個測站所傳送點雲數據進行同步存儲的上位機，多個測站沿礦井巷道的縱向延伸方向由前至後布設，相鄰兩個測站的間距為80～150m；礦井巷道由前至後分為多個巷道段，每個巷道段中部均布設有一個測站；每個測站均包括一個三維雷射掃描儀和將三維雷射掃描儀所獲取點雲數據同步上傳至上位機的數據處理器，三維雷射掃描儀安裝在電動行走機構上；三維雷射掃描儀為脈衝式三維雷射掃描儀。本實用新型結構簡單、設計合理且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費時費力、受井下環境條件限制較大、所測量數據的準確性較低等缺陷。
【專利說明】礦井巷道三維建模用數據採集系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種數據採集系統，尤其是涉及一種礦井巷道三維建模用數據採集系統。
【背景技術】
[0002]「數字礦山」是對真實礦山整體及其相關現象的統一認識與數位化再現，「數字礦山」的核心是在統一的時間坐標和空間框架下，科學合理地組織各類礦山信息，將海量異質的礦山信息資源進行全面、高效和有序的管理和整合。數字礦山的任務是在礦業信息數據倉庫的基礎上，充分利用現代空間分析、數據採礦、知識挖掘、虛擬實境、可視化、網絡、多媒體和科學計算技術，為礦產資源評估、礦山規劃、開拓設計、生產安全和決策管理進行模擬、仿真和過程分析提供新的技術平臺和強大工具。「數字礦山」是建立在數位化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎上的，由計算機網絡管理的管控一體化系統，它綜合考慮生產、經營、管理、環境、資源、安全和效益等各種因素，使企業實現整體協調優化，在保障企業可持續發展的前提下，達到提高其整體效益、市場競爭力和適應能力的目的。
[0003]近年來，隨著「數字礦山」技術應用的發展，礦井巷道工程模型的建立與應用是「數字礦山」建設的重要的組成部分和基礎。礦井三維模型是「數字礦山」建設的重要組成部分和數據基礎，數字礦山的空間分析計算、綜合管理功能都是基於礦井三維模型，礦井三維模型的準確性直接關係到礦山儲量估算、礦井生產指揮、調度、通風、供電、供水、應急指揮、人員定位等系統的分析計算結果，且礦井三維模型是上述系統的基礎數據平臺。建立礦井三維模型時，礦井巷道內基礎數據的採集至關重要。
[0004]傳統礦井三維模型的建立方法，大多採用傳統井下RTK (Real-timekinematic,時差分定位)測量方法獲取基礎數據，再繪製圖件，然後根據圖件在三維建模軟體中進行建模，此方法受限於井下的工作條件，影響生產，所需周期較長且建模精度取決於測量精度，對於不方便實測的巷道、採空區等無法進行建模，另外對於不規則對象只能採用粗略測量的方法，影響數據準確性。因而，現有的井下RTK測量方法存在費時費力、受井下環境條件限制較大、所測量數據的準確性較低等缺陷，已不能滿足「數字礦山」建設的需要。三維雷射掃描技術採用無接觸測量方式，且通過高速雷射掃描測量的方法大面積高解析度地快速獲取被測對象表面的三維坐標數據，具有快速性，不接觸性，穿透性，實時、動態、主動性，高密度、高精度，數位化、自動化等特性，因此可以用於獲取高精度高解析度的數字地形模型。三維雷射掃描系統利用雷射測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息，可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據。由於三維雷射掃描系統可以密集地大量獲取目標對象的數據點，因此相對於傳統的單點測量，三維雷射掃描技術也被稱為從單點測量進化到面測量的革命性技術突破。一般三維雷射掃描儀在進行景象拼合的時候因為沒有坐標依據需要放置目標球，利用目標球來定位拼
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[0005]綜上所述，現如今缺少一種結構簡單、設計合理且使用操作簡便、使用效果好的基於三維雷射掃描儀的礦井巷道三維建模用數據採集系統，能有效解決現有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費時費力、受井下環境條件限制較大、所測量數據的準確性較低等缺陷。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題在於針對上述現有技術中的不足，提供一種礦井巷道三維建模用數據採集系統，其結構簡單、設計合理且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費時費力、受井下環境條件限制較大、所測量數據的準確性較低等缺陷。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是:一種礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:包括多個均布設在需進行建模的礦井巷道內的測站和對多個所述測站所傳送的點雲數據分別進行同步存儲的上位機，多個所述測站沿所述礦井巷道的縱向延伸方向由前至後進行布設且其均布設在所述礦井巷道的巷道底板中心線上，前後相鄰兩個所述測站的間距為80m?150m ;所述礦井巷道由前至後分為多個巷道段，多個所述巷道段的數量與多個所述測站的數量相同，且每個所述巷道段中部均布設有一個測站；每個所述測站均包括一個三維雷射掃描儀和將三維雷射掃描儀所獲取點雲數據同步上傳至上位機的數據處理器，所述三維雷射掃描儀與數據處理器相接，所述三維雷射掃描儀安裝在電動行走機構上，所述電動行走機構由數據處理器進行控制，所述數據處理器與上位機之間以有線或無線方式進行雙向通信。
[0008]上述礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵是:每個所述測站的前後兩側均布設有多個與三維雷射掃描儀相配合使用且用於對前後相鄰兩個所述測站所傳送點雲數據進行拼合的目標球，多個所述目標球均由前至後布設在所述礦井巷道的巷道底板中心線上。
[0009]上述礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵是:所述三維雷射掃描儀為徠卡ScanStation2三維雷射掃描儀。
[0010]上述礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵是:前後相鄰兩個所述測站的間距為100m。
[0011]上述礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵是:所述數據處理器布設在電子線路板上，所述電子線路板上還設置有分別與數據處理器相接的數據傳輸接口和供電單
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[0012]上述礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵是:所述電子線路板上還設置有與數據處理器相接的數據收發模塊一，所述上位機與數據收發模塊二相接，所述數據處理器通過數據收發模塊一和所述數據收發模塊二與上位機進行雙向通信。
[0013]上述礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵是:所述電子線路板布設在電動行走機構上。
[0014]上述礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵是:所述三維雷射掃描儀包括電動雲臺和安裝在所述電動雲臺上的雷射掃描裝置，所述電動雲臺安裝在電動行走機構上。
[0015]本實用新型與現有技術相比具有以下優點:
[0016]1、結構簡單、設計合理且安裝布設方便。[0017]2、將多個測站所獲得的點雲數據進行配準並拼合後，便能獲得礦井巷道的整體信息。並且，多個測站布設位置合理，布設簡便且移動方便。
[0018]3、使用操作簡便、數據採集方便且使用效果好，能有效提高井下數據採集的準確性、安全性和採集效率，能有效降低勞動強度，節省開支，並且本實用新型提供了精確、詳盡的礦井巷道內的基礎空間數據，可應用於礦山的採掘生產管理、安全監測、井下救援等領域，能為礦山安全生產的信息化管理提供技術支持。採用本實用新型所採集的點雲數據作為礦井巷道三維建模的數據源，所建立礦井巷道三維模型的準確性高，並且建模過程簡單，實現方便。因而，本實用 新型有效解決傳統測量方法(如RTK測量方法)存在的工作量大、速度慢、工作難度大、難以建立的精準三維模型等缺陷。
[0019]綜上所述，本實用新型結構簡單、設計合理且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費時費力、受井下環境條件限制較大、所測量數據的準確性較低等缺陷。
[0020]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的電路原理框圖。
[0022]附圖標記說明:
[0023]I一測站；1-1一二維雷射掃描儀；1-2—電動行走機構；
[0024]1-3—數據處理器；1-4 一數據傳輸接口； 1-5—供電單元；
[0025]1-6—數據收發模塊一 ；2—上位機；
[0026]2-1—數據收發模塊二。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本實用新型包括多個均布設在需進行建模的礦井巷道內的測站I和對多個所述測站I所傳送的點雲數據分別進行同步存儲的上位機2，多個所述測站I沿所述礦井巷道的縱向延伸方向由前至後進行布設且其均布設在所述礦井巷道的巷道底板中心線上，前後相鄰兩個所述測站I的間距為80m~150m。所述礦井巷道由前至後分為多個巷道段，多個所述巷道段的數量與多個所述測站I的數量相同，且每個所述巷道段中部均布設有一個測站I。每個所述測站I均包括一個三維雷射掃描儀1-1和將三維雷射掃描儀1-1所獲取點雲數據同步上傳至上位機2的數據處理器1-3，所述三維雷射掃描儀1-1與數據處理器1-3相接，所述三維雷射掃描儀1-1安裝在電動行走機構1-2上，所述電動行走機構1-2由數據處理器1-3進行控制，所述數據處理器1-3與上位機2之間以有線或無線方式進行雙向通信。
[0028]本實施例中，每個所述測站I的前後兩側均布設有多個與三維雷射掃描儀1-1相配合使用且用於對前後相鄰兩個所述測站I所傳送點雲數據進行拼合的目標球，多個所述目標球均由前至後布設在所述礦井巷道的巷道底板中心線上。所述目標球為進行數據配準時的控制點，由於所述礦井巷道內存在的遮擋問題，在每個測站I的前後兩側均有放置有多個所述目標球，以便在後期進行數據配準時有所選擇。
[0029]實際進行數據採集時，可以根據具體需要，對每個所述測站I前後兩側所布設目標球的數量進行相應調整。本實施例中，每個所述測站I前後兩側所布設目標球的數量均為4個。
[0030]所述三維雷射掃描儀1-1包括電動雲臺和安裝在所述電動雲臺上的雷射掃描裝置，所述電動雲臺安裝在電動行走機構1-2上。
[0031]所述三維雷射掃描儀1-1為脈衝式三維雷射掃描儀。本實施例中，所述三維雷射掃描儀1-1為徠卡ScanStation2三維雷射掃描儀。
[0032]實際使用時，所述三維雷射掃描儀1-1也可以採用其它類型的三維雷射掃描儀器。
[0033]本實施例中，前後相鄰兩個所述測站I的間距為100m。實際對多個所述測站I進行布設時，還可以根據具體需要，對前後相鄰兩個所述測站I的間距進行相應調整。
[0034]本實施例中，所述數據處理器1-3布設在電子線路板上，所述電子線路板上還設置有分別與數據處理器1-3相接的數據傳輸接口 1-4和供電單元1-5。
[0035]同時，所述電子線路板上還設置有與數據處理器1-3相接的數據收發模塊一 1-6，所述上位機2與數據收發模塊二 2-1相接，所述數據處理器1-3通過數據收發模塊一 1-6和所述數據收發模塊二 2-1與上位機2進行雙向通信。本實施例中，所述數據收發模塊一1-6和所述數據收發模塊二 2-1均為無線通信模塊。
[0036]實際使用時，所述數據處理器1-3既可以通過數據傳輸接口 1-4將點雲數據傳送至上位機2，也可以根據數據收發模塊一 1-6和所述數據收發模塊二 2-1將點雲數據傳送至上位機2。
[0037]實際布設安裝時，所述電子線路板布設在電動行走機構1-2上。
[0038]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:包括多個均布設在需進行建模的礦井巷道內的測站(I)和對多個所述測站(I)所傳送的點雲數據分別進行同步存儲的上位機(2)，多個所述測站(I)沿所述礦井巷道的縱向延伸方向由前至後進行布設且其均布設在所述礦井巷道的巷道底板中心線上，前後相鄰兩個所述測站(I)的間距為80m?150m ;所述礦井巷道由前至後分為多個巷道段，多個所述巷道段的數量與多個所述測站Cl)的數量相同，且每個所述巷道段中部均布設有一個測站(I);每個所述測站(I)均包括一個三維雷射掃描儀(1-1)和將三維雷射掃描儀(1-1)所獲取點雲數據同步上傳至上位機(2)的數據處理器(1-3)，所述三維雷射掃描儀(1-1)與數據處理器(1-3)相接，所述三維雷射掃描儀(1-1)安裝在電動行走機構(1-2)上，所述電動行走機構(1-2)由數據處理器(1-3)進行控制，所述數據處理器(1-3)與上位機(2)之間以有線或無線方式進行雙向通信。
2.按照權利要求1所述的礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:每個所述測站(I)的前後兩側均布設有多個與三維雷射掃描儀(1-1)相配合使用且用於對前後相鄰兩個所述測站(I)所傳送點雲數據進行拼合的目標球，多個所述目標球均由前至後布設在所述礦井巷道的巷道底板中心線上。
3.按照權利要求1或2所述的礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:所述三維雷射掃描儀(1-1)為徠卡ScanStation2三維雷射掃描儀。
4.按照權利要求3所述的礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:前後相鄰兩個所述測站(I)的間距為100m。
5.按照權利要求1或2所述的礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:所述數據處理器(1-3)布設在電子線路板上，所述電子線路板上還設置有分別與數據處理器(1-3)相接的數據傳輸接口( 1-4)和供電單元(1-5)。
6.按照權利要求5所述的礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:所述電子線路板上還設置有與數據處理器(1-3)相接的數據收發模塊一(1-6)，所述上位機(2)與數據收發模塊二( 2-1)相接，所述數據處理器(1-3 )通過數據收發模塊一(1-6 )和所述數據收發模塊二( 2-1)與上位機(2 )進行雙向通信。
7.按照權利要求5所述的礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:所述電子線路板布設在電動行走機構(1-2)上。
8.按照權利要求1或2所述的礦井巷道三維建模用數據採集系統，其特徵在於:所述三維雷射掃描儀(1-1)包括電動雲臺和安裝在所述電動雲臺上的雷射掃描裝置，所述電動雲臺安裝在電動行走機構(1-2)上。
【文檔編號】E21F17/18GK203702258SQ201420065301
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月14日 優先權日:2014年2月14日
【發明者】安魚飛, 申平, 王曉鵬, 杜凡, 衛超 申請人:西安煤航衛星數據應用有限公司