CN109269555A - 基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***及方法 - Google Patents

基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***及方法 Download PDF

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CN109269555A CN201811020811.2A CN201811020811A CN109269555A CN 109269555 A CN109269555 A CN 109269555A CN 201811020811 A CN201811020811 A CN 201811020811A CN 109269555 A CN109269555 A CN 109269555A
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Abstract

基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***及方法,影像采集模块用于采集待检测的尾矿库的地理信息;数据压缩模块配置有支持onvif协议的编码器,数据压缩模块用于对采集的待检测尾矿库视频信号、音频信号、数据信号压缩编码;无线传输模块配置有2.4GHz和5.8GHz频段天线,无线传输模块用于地理信息采集无人机组和日常巡检监控无人机组进行无线数据传输;集群运算模块用于对获取的待检测尾矿库图像地理信息数据进行集群运算图像处理;三维建模模块用于对获取的待检测尾矿库地理信息数据进行空中三角测量解算和重建。本发明实现现场输尾管道、尾矿坝、水位线、浸润线、尾矿库周边环境等的“无死角”、“全天候”监测。

Description

基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***及方法
技术领域
本发明涉及安全监测技术领域,具体涉及一种基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***及方法。
背景技术
尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的,用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。目前,我国以立法的形式特别强调了对尾矿库设施的安全监督,其中出台的法令就包括《尾矿库安全监督管理规定》。另外,国家安全生产监督管理总局《关于印发尾矿库隐患综合治理方案的通知》(安监总管一〔2009〕112号)、国家安全生产监督管理总局《关于加强非煤矿山***支撑体系建设的意见》(安监总管一〔2009〕204号)、国家***总局和国家防汛抗旱总指挥部《关于做好矿山、尾矿库等汛期安全生产工作的通知》以及国家***总局《2010年度全国尾矿库专项整治行动具体安排》等文件中还特别强调了对尾矿库安全监测***建设的要求。
尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源,存在溃坝危险,一旦失事,容易造成重特大事故。近年来,我国尾矿库溃坝事故时有发生,使人民群众生命财产安全受到极大威胁,同时也给环境安全带来严重危害。2006年4月30日陕西镇安金尾矿库溃坝,造成17人死亡、5人受伤;2008年9月8日山西襄汾“9·8”特别重大尾矿库溃坝事故,更是造成277人死亡。尾矿库建设后的***,已引起国家及各级人民政府的高度重视。一般尾矿库面积较大,目前的日常巡检是人工巡检,不可避免的存在效率低下、数据记录不准确、不完全、可对比性差、留存性差、夜间巡检不到位等诸多问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***及方法,实现现场输尾管道、尾矿坝、水位线、浸润线、尾矿库周边环境等的“无死角”、“全天候”监测以及数据处理分析、记录、模拟,解决现有尾矿库监测效率低下、数据记录不准确、不完全、可对比性差、留存性差、夜间巡检不到位问题。
为实现上述目的,本发明实施例提供一种基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,所述监测***包括无人机管理端,与所述无人机管理端建立连接关系的地理信息采集无人机组和日常巡检监控无人机组;
所述地理信息采集无人机组用于采集待监测尾矿库的正射影像和倾斜影像;所述日常巡检监控无人机组用于获取待监测尾矿库的实时影像;所述地理信息采集无人机组和日常巡检监控无人机组分别设有影像采集模块、数据压缩模块和无线传输模块,所述影像采集模块配置有4K云台相机、变焦云台相机、红外云台相机或五镜头倾斜摄影仪,影像采集模块用于采集待检测的尾矿库的矿渣、干滩、水体、管道、泵站、道路及周边环境地理信息;所述数据压缩模块配置有支持onvif协议的编码器,数据压缩模块用于对采集的待检测尾矿库视频信号、音频信号、数据信号压缩编码;所述无线传输模块配置有2.4GHz和5.8GHz频段天线,无线传输模块用于地理信息采集无人机组和日常巡检监控无人机组进行无线数据传输;
与所述地理信息采集无人机组建立连接关系的集群服务器,所述集群服务器设有集群运算模块和三维建模模块,所述集群运算模块用于对获取的待检测尾矿库图像地理信息数据进行集群运算图像处理;所述三维建模模块用于对获取的待检测尾矿库地理信息数据进行空中三角测量解算和重建并生成尾矿库的三维模型。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的优选方案,所述监测***还包括三维模型数据分析端,三维模型数据分析端与所述集群服务器建立连接关系,三维模型数据分析端设有数据测量模块、视域分析模块、通视分析模块、挖填方分析模块和淹没模拟模块;所述数据测量模块用于对尾矿库三维模型中的管线、尾矿坝长度、高程、坡度、干滩长度、水位及尾矿库面积数据信息进行测量;所述视域分析模块用于模拟人眼的环视效果查看尾矿库三维模型中选定视点的周围可见信息;所述通视分析模块用于以尾矿库三维模型中一点为观察点对某一区域通视情况进行地形分析;所述挖填方分析模块用于对尾矿库三维模型中某一区域的挖填方信息进行分析;所述淹没模拟模块用于对尾矿库三维模型中某一区域的进行淹没模拟分析。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的优选方案,所述监测***还包括三维模型后处理端,所述三维模型后处理端与所述集群服务器建立连接关系,三维模型后处理端设有倾斜处理模块,所述倾斜处理模块通过把OSGB分块文件建立索引生成一个包含三维模型所在的经度、纬度、高度值的LFP文件用于浏览倾斜摄影数据。OSGB的全称是Open Scene Gragh Binary,OSGB格式是二进制存贮的、带有嵌入式链接纹理数据。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的优选方案,所述监测***还包括真三维监测组态端,所述真三维监测组态端与所述日常巡检监控无人机组和集群服务器建立连接关系,真三维监测组态端用于对导入地理信息数据的尾矿库进行可视化管理并用于尾矿库应急指挥救援,真三维监测组态端设有地面遥控器显示屏,所述地面遥控器显示屏用于对尾矿库的监测界面进行显示。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于,工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎,要根据这些组态结果实时运行。从表面上看,组态工具的运行程序就是执行特定的任务。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的优选方案,所述地理信息采集无人机组和日常巡检监控无人机组分别设有电池加热模块,所述电池加热模块配置有镍箔,电池加热模块用于对无人机组的电池进行加热防冻。镍箔的一端与负极相连,另外一段通过一个控制开关与负极相连,外电路与镍箔有开关的一端相连,在温度低于0℃时,开关打开,强制电流流经镍箔产生热量,当电池温度达到0℃后,温控开关闭合,停止加热。由于镍箔的电阻与温度呈线性关系,因此可以通过测量镍箔的电阻来确定电池内部的温度,电池外表的温度可以通过热电阻进行测量。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的优选方案,所述监测***还包括固定监控摄像机组,所述固定监控摄像机组的监控摄像机分布式固定在待监测尾矿库中的监测点以获取监测点实时图像。
本发明还提供一种基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法,所述监测方法采用上述的监测***,所述监测方法包括以下步骤:
步骤一:通过无人机管理端调度地理信息采集无人机组,调用影像采集模块采集待检测的尾矿库的矿渣、干滩、水体、管道、泵站、道路及周边环境地理信息;通过数据压缩模块对采集的待检测尾矿库视频信号、音频信号、数据信号压缩编码;通过无线传输模块将地理信息采集无人机组采集的地理信息传输到集群服务器;
步骤二:调用集群运算模块对获取的待检测尾矿库图像地理信息数据进行集群运算图像处理;调用三维建模模块对获取的待检测尾矿库地理信息数据进行空中三角测量解算和重建,生成尾矿库的三维模型;
步骤三:将生成的三维模型发送到三维模型数据分析端,调用数据测量模块对尾矿库三维模型中的管线、尾矿坝长度、高程、坡度、干滩长度、水位及尾矿库面积数据信息进行测量;或\和调用视域分析模块模拟人眼的环视效果查看尾矿库三维模型中选定视点的周围可见信息;或\和调用通视分析模块以尾矿库三维模型中一点为观察点对某一区域通视情况进行地形分析;或\和调用挖填方分析模块对尾矿库三维模型中某一区域的挖填方信息进行分析;或\和调用淹没模拟模块对尾矿库三维模型中某一区域的进行淹没模拟分析;
步骤四:将日常巡检监控无人机组获取的待监测尾矿库的实时影像导入尾矿库的真三维监测组态端,通过地面遥控器显示屏对尾矿库的监测界面进行显示,实现尾矿库可视化管理。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法的优选方案,所述步骤三中还包括,将生成的三维模型发送到三维模型后处理端,调用倾斜处理模块通过把OSGB分块文件建立索引生成一个包含三维模型所在的经度、纬度、高度值的LFP文件用于浏览倾斜摄影数据。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法的优选方案,所述步骤四中,日常巡检监控无人机组采集的视频通过高清图传技术传输到地面遥控器显示屏,通过遥控器外接HDMI高清线再通过编码器将HDMI信号转换成网络数字信号,接入现场专用网络传输回总调度室。
作为基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法的优选方案,所述步骤四中还包括,将固定监控摄像机组的监控摄像机获取的待监测尾矿库中监测点实时图像导入尾矿库的真三维监测组态端。
本发明实施例具有如下优点:能够监控、采集并处理分析尾矿库现场信息,实现在高温、严寒、大风、沙尘、小雨、夜间等恶劣环境下的正常稳定运行;处理分析平台经过多年发展,运行稳定;***联接完全采用标准化接口,图像视频及地理信息采集、通讯、多媒体采用国际通用协议,对应的软件设计采用结构化及面象对象的程序设计,便于模块增删及用户维护,程序结构、***结构清晰易懂,便于维护;***不受技术改造、升级的调整影响,具有较强的适应性与可扩展性;***符合相关安全规程和规定,处理分析结果准确有效,监测长期可靠有效;
对于监测部门人员能够随时掌控尾矿库危险源动态,及时制定改善方案;随时掌控尾矿库的运行情况,可通过真三维监测监控组态平台全面、及时、准确了解各项监测工作情况,在突发情况下,迅速调阅第一手资料,及时指挥应急处置与救援;直观的获取尾矿库及周边的月度变化情况,垮坝及洪水漫顶所淹没的区域,为制定应急预案提供更准确的数据;随时了解所属无人机的运行动态,包括飞行轨迹、速度、坐标、历史记录等信息;
对于安环部门人员能够及时接收危险源动态,在办公室随时上网掌控尾矿库危险源动态;及时发现隐患,通知上级相关部门;随时了解所属无人机的运行动态,包括飞行轨迹、速度、坐标、历史记录等信息;减轻了巡视员的体力劳动,保障了夜间及雨雪天气条件下巡视员的安全,迅速了解现场详细情况,发现隐患,及时向总调度室汇报,同时也接受总调度室针对异常情况而发出的巡视指令,立即检查异常部位,并汇报情况。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***示意图;
图2为本发明提供的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***中数据测量模块实施图;
图3为本发明提供的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***中视域分析模块实施图;
图4为本发明提供的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***中挖填方分析模块实施图;
图5为本发明提供的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***中淹没模拟模块实施图;
图6为本发明提供的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***中真三维监测组态端实施图;
图7为本发明实施例提供的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
参见图1,一种基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,所述监测***包括无人机管理端1,与所述无人机管理端1建立连接关系的地理信息采集无人机组2和日常巡检监控无人机组3;所述地理信息采集无人机组2用于采集待监测尾矿库的正射影像和倾斜影像;所述日常巡检监控无人机组3用于获取待监测尾矿库的实时影像;所述地理信息采集无人机组2和日常巡检监控无人机组3分别设有影像采集模块4、数据压缩模块5和无线传输模块6,所述影像采集模块4配置有4K云台相机、变焦云台相机、红外云台相机或五镜头倾斜摄影仪,影像采集模块4用于采集待检测的尾矿库的矿渣、干滩、水体、管道、泵站、道路及周边环境地理信息;所述数据压缩模块5配置有支持onvif协议的编码器,数据压缩模块5用于对采集的待检测尾矿库视频信号、音频信号、数据信号压缩编码;所述无线传输模块6配置有2.4GHz和5.8GHz频段天线,无线传输模块6用于地理信息采集无人机组2和日常巡检监控无人机组3进行无线数据传输;
与所述地理信息采集无人机组2建立连接关系的集群服务器16,所述集群服务器16设有集群运算模块7和三维建模模块8,所述集群运算模块7用于对获取的待检测尾矿库图像地理信息数据进行集群运算图像处理;所述三维建模模块8用于对获取的待检测尾矿库地理信息数据进行空中三角测量解算和重建并生成尾矿库的三维模型。
参见图2、图3、图4、图5及图6,基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的一个实施例中,所述监测***还包括三维模型数据分析端9,三维模型数据分析端9与所述集群服务器16建立连接关系,三维模型数据分析端9设有数据测量模块10、视域分析模块11、通视分析模块12、挖填方分析模块13和淹没模拟模块14;所述数据测量模块10用于对尾矿库三维模型中的管线、尾矿坝长度、高程、坡度、干滩长度、水位及尾矿库面积数据信息进行测量;所述视域分析模块11用于模拟人眼的环视效果查看尾矿库三维模型中选定视点的周围可见信息;所述通视分析模块12用于以尾矿库三维模型中一点为观察点对某一区域通视情况进行地形分析;所述挖填方分析模块13用于对尾矿库三维模型中某一区域的挖填方信息进行分析;所述淹没模拟模块14用于对尾矿库三维模型中某一区域的进行淹没模拟分析。
基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的一个实施例中,所述监测***还包括三维模型后处理端15,所述三维模型后处理端15与所述集群服务器16建立连接关系,三维模型后处理端15设有倾斜处理模块17,所述倾斜处理模块17通过把OSGB分块文件建立索引生成一个包含三维模型所在的经度、纬度、高度值的LFP文件用于浏览倾斜摄影数据。OSGB的全称是Open Scene Gragh Binary,OSGB格式是二进制存贮的、带有嵌入式链接纹理数据。
基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的一个实施例中,所述监测***还包括真三维监测组态端18,所述真三维监测组态端18与所述日常巡检监控无人机组3和集群服务器16建立连接关系,真三维监测组态端18用于对导入地理信息数据的尾矿库进行可视化管理并用于尾矿库应急指挥救援,真三维监测组态端18设有地面遥控器显示屏19,所述地面遥控器显示屏19用于对尾矿库的监测界面进行显示。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于,工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎,要根据这些组态结果实时运行。从表面上看,组态工具的运行程序就是执行特定的任务。
基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的一个实施例中,所述地理信息采集无人机组2和日常巡检监控无人机组3分别设有电池加热模块20,所述电池加热模块20配置有镍箔,电池加热模块20用于对无人机组的电池进行加热防冻。镍箔的一端与负极相连,另外一段通过一个控制开关与负极相连,外电路与镍箔有开关的一端相连,在温度低于0℃时,开关打开,强制电流流经镍箔产生热量,当电池温度达到0℃后,温控开关闭合,停止加热。由于镍箔的电阻与温度呈线性关系,因此可以通过测量镍箔的电阻来确定电池内部的温度,电池外表的温度可以通过热电阻进行测量。
基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***的一个实施例中,所述监测***还包括固定监控摄像机组21,所述固定监控摄像机组21的监控摄像机分布式固定在待监测尾矿库中的监测点以获取监测点实时图像。
本发明监测***由地理信息采集无人机组2、日常巡检监控无人机组3、集群服务器16、三维模型数据分析端9、三维模型后处理端15以及真三维监测组态端18组成;日常巡检监控无人机组3采集的视频通过高清图传传输到地面遥控器显示屏19,现场专用网络铺设后,通过遥控器外接HDMI高清线,然后通过编码器将HDMI信号转换成网络数字信号,接入现场专用网络,传输回总调度室;利用地理信息采集无人机组2拍摄整个尾矿库完整的正射影像和倾斜影像;将拍摄的影像导入集群服务器16,进行实景三维建模;将实景三维模型导入三维模型数据分析端9,可进行距离、高度及面积的测量,可是区域分析,通视分析,挖填方分析,淹没模拟,双屏对比等操作;将实景三维模型作为底图,导入日常巡检监控无人机组3及其他固定监控摄像机组21的实时图像,实现尾矿库的可视化管理;将所属无人机全部接入无人机管理端1,实现对所属无人机的实时监管、飞行数据(包括飞行轨迹、时间、坐标、速度、高度等)追踪等。
本发明的监测***中一个实施例中采用的硬件信息如表一至表七:
表一:集群服务器16相关硬件信息
表二:无人机信息参数
表三:4K云台相机技术参数表
表四:30倍变焦云台相机技术参数
表五:红外云台相机技术参数
尺寸 直径309mm X高108mm
重量 1.8Kg
工作温度 -10℃至40℃
CCD数量 5pcs
CCD尺寸 23.5mm×15.6mm
总像素 大于1.2亿
有效像元 2430万
像元物理尺寸 3.9μm
影像分辨率 优于2cm
侧视镜头倾斜角 45°
最小曝光间隔 1秒
镜头焦距 正摄20mm,倾斜35mm
存储能力 64G×5(支持扩展)
曝光方式 飞控触发曝光
***运行指示 指示灯实时显示***工作状态
调整方式 支持自带显示器配合menu键/USB调整相机参数
表六:五镜头倾斜摄影仪参数
表七:编码器参数
本发明的监测***一个实施例中,配备的视觉传感器可感知前方30米范围内的障碍物,顶部红外感知***可探测上方5米内的物体,可以在上升过程中,大概率避免飞行器撞击顶部障碍物的情况发生。
本发明采用高清图传技术为无人机带来远达7公里的图像传输与控制距离。***可自动在2.4GHz和5.8GHz频段间切换。在飞行前,***自动扫描并选择干扰最低的频段,提供更稳定的通信。与地面站软件紧密结合,实时回传关键飞行参数,还可用于将飞行器中的照片和视频快速下载至移动设备。
本发明采用的IMU、气压计等直接影响飞行安全的传感器均采用双冗余设计,从两套传感器获取数据并进行对比,通过先进的算法检测数据准确性。错误的数据将被排除,保障正常飞行,大幅提升了飞行的可靠性。
本发明采用得益于工业级增稳云台的应用,相机抖动控制在0.01°以内,在使用30倍变焦时也能保障图像清晰稳定。五镜头倾斜航摄仪经过了大量的温度循环试验、高温高湿试验、跌落试验、震动试验等专业相机镜头检测项目。对于远程监控,最关键的技术是视频信号的压缩传输,选用支持onvif协议的高清编码器,它可以将视频信号、音频信号、数据信号压缩编码,通过专线通讯线路传输。
本发明支持多机集群运算,可处理超过100亿像素的照片数据,获得精细的细节、锐利的边缘和几何精度。本发明通过把OSGB分块文件建立索引生成一个LFP文件,该LFP文件包含三维模型所在的经度、纬度、高度值,更便于倾斜摄影三维模型在地球上进行定位。
参见图7,本发明还提供一种基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法,所述监测方法采用上述的监测***,所述监测方法包括以下步骤:
S1:通过无人机管理端1调度地理信息采集无人机组2,调用影像采集模块4采集待检测的尾矿库的矿渣、干滩、水体、管道、泵站、道路及周边环境地理信息;通过数据压缩模块5对采集的待检测尾矿库视频信号、音频信号、数据信号压缩编码;通过无线传输模块6将地理信息采集无人机组2采集的地理信息传输到集群服务器16;
S2:调用集群运算模块7对获取的待检测尾矿库图像地理信息数据进行集群运算图像处理;调用三维建模模块8对获取的待检测尾矿库地理信息数据进行空中三角测量解算和重建,生成尾矿库的三维模型;
S3:将生成的三维模型发送到三维模型数据分析端9,调用数据测量模块10对尾矿库三维模型中的管线、尾矿坝长度、高程、坡度、干滩长度、水位及尾矿库面积数据信息进行测量;或\和调用视域分析模块11模拟人眼的环视效果查看尾矿库三维模型中选定视点的周围可见信息;或\和调用通视分析模块12以尾矿库三维模型中一点为观察点对某一区域通视情况进行地形分析;或\和调用挖填方分析模块13对尾矿库三维模型中某一区域的挖填方信息进行分析;或\和调用淹没模拟模块14对尾矿库三维模型中某一区域的进行淹没模拟分析;
S4:将日常巡检监控无人机组3获取的待监测尾矿库的实时影像导入尾矿库的真三维监测组态端18,通过地面遥控器显示屏19对尾矿库的监测界面进行显示,实现尾矿库可视化管理。
基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法的一个实施例中,所述S3中还包括,将生成的三维模型发送到三维模型后处理端15,调用倾斜处理模块17通过把OSGB分块文件建立索引生成一个包含三维模型所在的经度、纬度、高度值的LFP文件用于浏览倾斜摄影数据。
基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法的一个实施例中,所述S4中,日常巡检监控无人机组3采集的视频通过高清图传技术传输到地面遥控器显示屏19,通过遥控器外接HDMI高清线再通过编码器将HDMI信号转换成网络数字信号,接入现场专用网络传输回总调度室。
基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法的一个实施例中,所述S4中还包括,将固定监控摄像机组21的监控摄像机获取的待监测尾矿库中监测点实时图像导入尾矿库的真三维监测组态端18。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,其特征在于:所述监测***包括无人机管理端(1),与所述无人机管理端(1)建立连接关系的地理信息采集无人机组(2)和日常巡检监控无人机组(3);
所述地理信息采集无人机组(2)用于采集待监测尾矿库的正射影像和倾斜影像;所述日常巡检监控无人机组(3)用于获取待监测尾矿库的实时影像;所述地理信息采集无人机组(2)和日常巡检监控无人机组(3)分别设有影像采集模块(4)、数据压缩模块(5)和无线传输模块(6),所述影像采集模块(4)配置有4K云台相机、变焦云台相机、红外云台相机或五镜头倾斜摄影仪,影像采集模块(4)用于采集待检测的尾矿库的矿渣、干滩、水体、管道、泵站、道路及周边环境地理信息;所述数据压缩模块(5)配置有支持onvif协议的编码器,数据压缩模块(5)用于对采集的待检测尾矿库视频信号、音频信号、数据信号压缩编码;所述无线传输模块(6)配置有2.4GHz和5.8GHz频段天线,无线传输模块(6)用于地理信息采集无人机组(2)和日常巡检监控无人机组(3)进行无线数据传输;
与所述地理信息采集无人机组(2)建立连接关系的集群服务器(16),所述集群服务器(16)设有集群运算模块(7)和三维建模模块(8),所述集群运算模块(7)用于对获取的待检测尾矿库图像地理信息数据进行集群运算图像处理;所述三维建模模块(8)用于对获取的待检测尾矿库地理信息数据进行空中三角测量解算和重建并生成尾矿库的三维模型。
2.根据权利要求1所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,其特征在于:所述监测***还包括三维模型数据分析端(9),三维模型数据分析端(9)与所述集群服务器(16)建立连接关系,三维模型数据分析端(9)设有数据测量模块(10)、视域分析模块(11)、通视分析模块(12)、挖填方分析模块(13)和淹没模拟模块(14);所述数据测量模块(10)用于对尾矿库三维模型中的管线、尾矿坝长度、高程、坡度、干滩长度、水位及尾矿库面积数据信息进行测量;所述视域分析模块(11)用于模拟人眼的环视效果查看尾矿库三维模型中选定视点的周围可见信息;所述通视分析模块(12)用于以尾矿库三维模型中一点为观察点对某一区域通视情况进行地形分析;所述挖填方分析模块(13)用于对尾矿库三维模型中某一区域的挖填方信息进行分析;所述淹没模拟模块(14)用于对尾矿库三维模型中某一区域的进行淹没模拟分析。
3.根据权利要求1所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,其特征在于:所述监测***还包括三维模型后处理端(15),所述三维模型后处理端(15)与所述集群服务器(16)建立连接关系,三维模型后处理端(15)设有倾斜处理模块(17),所述倾斜处理模块(17)通过把OSGB分块文件建立索引生成一个包含三维模型所在的经度、纬度、高度值的LFP文件用于浏览倾斜摄影数据。
4.根据权利要求1所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,其特征在于:所述监测***还包括真三维监测组态端(18),所述真三维监测组态端(18)与所述日常巡检监控无人机组(3)和集群服务器(16)建立连接关系,真三维监测组态端(18)用于对导入地理信息数据的尾矿库进行可视化管理并用于尾矿库应急指挥救援,真三维监测组态端(18)设有地面遥控器显示屏(19),所述地面遥控器显示屏(19)用于对尾矿库的监测界面进行显示。
5.根据权利要求1所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,其特征在于:所述地理信息采集无人机组(2)和日常巡检监控无人机组(3)分别设有电池加热模块(20),所述电池加热模块(20)配置有镍箔,电池加热模块(20)用于对无人机组的电池进行加热防冻。
6.根据权利要求1所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测***,其特征在于:所述监测***还包括固定监控摄像机组(21),所述固定监控摄像机组(21)的监控摄像机分布式固定在待监测尾矿库中的监测点以获取监测点实时图像。
7.基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法,所述监测方法采用如权利要求1至6任意一项所述的监测***,其特征在于:所述监测方法包括以下步骤:
步骤一:通过无人机管理端(1)调度地理信息采集无人机组(2),调用影像采集模块(4)采集待检测的尾矿库的矿渣、干滩、水体、管道、泵站、道路及周边环境地理信息;通过数据压缩模块(5)对采集的待检测尾矿库视频信号、音频信号、数据信号压缩编码;通过无线传输模块(6)将地理信息采集无人机组(2)采集的地理信息传输到集群服务器(16);
步骤二:调用集群运算模块(7)对获取的待检测尾矿库图像地理信息数据进行集群运算图像处理;调用三维建模模块(8)对获取的待检测尾矿库地理信息数据进行空中三角测量解算和重建,生成尾矿库的三维模型;
步骤三:将生成的三维模型发送到三维模型数据分析端(9),调用数据测量模块(10)对尾矿库三维模型中的管线、尾矿坝长度、高程、坡度、干滩长度、水位及尾矿库面积数据信息进行测量;或\和调用视域分析模块(11)模拟人眼的环视效果查看尾矿库三维模型中选定视点的周围可见信息;或\和调用通视分析模块(12)以尾矿库三维模型中一点为观察点对某一区域通视情况进行地形分析;或\和调用挖填方分析模块(13)对尾矿库三维模型中某一区域的挖填方信息进行分析;或\和调用淹没模拟模块(14)对尾矿库三维模型中某一区域的进行淹没模拟分析;
步骤四:将日常巡检监控无人机组(3)获取的待监测尾矿库的实时影像导入尾矿库的真三维监测组态端(18),通过地面遥控器显示屏(19)对尾矿库的监测界面进行显示,实现尾矿库可视化管理。
8.根据权利要求7所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法,其特征在于:所述步骤三中还包括,将生成的三维模型发送到三维模型后处理端(15),调用倾斜处理模块(17)通过把OSGB分块文件建立索引生成一个包含三维模型所在的经度、纬度、高度值的LFP文件用于浏览倾斜摄影数据。
9.根据权利要求7所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法,其特征在于:所述步骤四中,日常巡检监控无人机组(3)采集的视频通过高清图传技术传输到地面遥控器显示屏(19),通过遥控器外接HDMI高清线再通过编码器将HDMI信号转换成网络数字信号,接入现场专用网络传输回总调度室。
10.根据权利要求7所述的基于无人机和三维建模技术的尾矿库安全监测方法,其特征在于:所述步骤四中还包括,将固定监控摄像机组(21)的监控摄像机获取的待监测尾矿库中监测点实时图像导入尾矿库的真三维监测组态端(18)。
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