礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括多個(gè)測站和對多個(gè)測站所傳送點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行同步存儲(chǔ)的上位機(jī)，多個(gè)測站沿礦井巷道的縱向延伸方向由前至后布設(shè)，相鄰兩個(gè)測站的間距為80～150m；礦井巷道由前至后分為多個(gè)巷道段，每個(gè)巷道段中部均布設(shè)有一個(gè)測站；每個(gè)測站均包括一個(gè)三維激光掃描儀和將三維激光掃描儀所獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)同步上傳至上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理器，三維激光掃描儀安裝在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)上；三維激光掃描儀為脈沖式三維激光掃描儀。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、受井下環(huán)境條件限制較大、所測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較低等缺陷。
【專利說明】礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，尤其是涉及一種礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]“數(shù)字礦山”是對真實(shí)礦山整體及其相關(guān)現(xiàn)象的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)與數(shù)字化再現(xiàn)，“數(shù)字礦山”的核心是在統(tǒng)一的時(shí)間坐標(biāo)和空間框架下，科學(xué)合理地組織各類礦山信息，將海量異質(zhì)的礦山信息資源進(jìn)行全面、高效和有序的管理和整合。數(shù)字礦山的任務(wù)是在礦業(yè)信息數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)上，充分利用現(xiàn)代空間分析、數(shù)據(jù)采礦、知識(shí)挖掘、虛擬現(xiàn)實(shí)、可視化、網(wǎng)絡(luò)、多媒體和科學(xué)計(jì)算技術(shù)，為礦產(chǎn)資源評估、礦山規(guī)劃、開拓設(shè)計(jì)、生產(chǎn)安全和決策管理進(jìn)行模擬、仿真和過程分析提供新的技術(shù)平臺(tái)和強(qiáng)大工具?！皵?shù)字礦山”是建立在數(shù)字化、信息化、虛擬化、智能化、集成化基礎(chǔ)上的，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的管控一體化系統(tǒng)，它綜合考慮生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、環(huán)境、資源、安全和效益等各種因素，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)整體協(xié)調(diào)優(yōu)化，在保障企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提下，達(dá)到提高其整體效益、市場競爭力和適應(yīng)能力的目的。
[0003]近年來，隨著“數(shù)字礦山”技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，礦井巷道工程模型的建立與應(yīng)用是“數(shù)字礦山”建設(shè)的重要的組成部分和基礎(chǔ)。礦井三維模型是“數(shù)字礦山”建設(shè)的重要組成部分和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，數(shù)字礦山的空間分析計(jì)算、綜合管理功能都是基于礦井三維模型，礦井三維模型的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到礦山儲(chǔ)量估算、礦井生產(chǎn)指揮、調(diào)度、通風(fēng)、供電、供水、應(yīng)急指揮、人員定位等系統(tǒng)的分析計(jì)算結(jié)果，且礦井三維模型是上述系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)。建立礦井三維模型時(shí)，礦井巷道內(nèi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集至關(guān)重要。
[0004]傳統(tǒng)礦井三維模型的建立方法，大多采用傳統(tǒng)井下RTK (Real-timekinematic,時(shí)差分定位)測量方法獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，再繪制圖件，然后根據(jù)圖件在三維建模軟件中進(jìn)行建模，此方法受限于井下的工作條件，影響生產(chǎn)，所需周期較長且建模精度取決于測量精度，對于不方便實(shí)測的巷道、采空區(qū)等無法進(jìn)行建模，另外對于不規(guī)則對象只能采用粗略測量的方法，影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。因而，現(xiàn)有的井下RTK測量方法存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、受井下環(huán)境條件限制較大、所測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較低等缺陷，已不能滿足“數(shù)字礦山”建設(shè)的需要。三維激光掃描技術(shù)采用無接觸測量方式，且通過高速激光掃描測量的方法大面積高分辨率地快速獲取被測對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，具有快速性，不接觸性，穿透性，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、主動(dòng)性，高密度、高精度，數(shù)字化、自動(dòng)化等特性，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。三維激光掃描系統(tǒng)利用激光測距的原理，通過記錄被測物體表面大量的密集的點(diǎn)的三維坐標(biāo)、反射率和紋理等信息，可快速復(fù)建出被測目標(biāo)的三維模型及線、面、體等各種圖件數(shù)據(jù)。由于三維激光掃描系統(tǒng)可以密集地大量獲取目標(biāo)對象的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此相對于傳統(tǒng)的單點(diǎn)測量，三維激光掃描技術(shù)也被稱為從單點(diǎn)測量進(jìn)化到面測量的革命性技術(shù)突破。一般三維激光掃描儀在進(jìn)行景象拼合的時(shí)候因?yàn)闆]有坐標(biāo)依據(jù)需要放置目標(biāo)球，利用目標(biāo)球來定位拼
口 ο
[0005]綜上所述，現(xiàn)如今缺少一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且使用操作簡便、使用效果好的基于三維激光掃描儀的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能有效解決現(xiàn)有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、受井下環(huán)境條件限制較大、所測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較低等缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、受井下環(huán)境條件限制較大、所測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較低等缺陷。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括多個(gè)均布設(shè)在需進(jìn)行建模的礦井巷道內(nèi)的測站和對多個(gè)所述測站所傳送的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分別進(jìn)行同步存儲(chǔ)的上位機(jī)，多個(gè)所述測站沿所述礦井巷道的縱向延伸方向由前至后進(jìn)行布設(shè)且其均布設(shè)在所述礦井巷道的巷道底板中心線上，前后相鄰兩個(gè)所述測站的間距為80m?150m ;所述礦井巷道由前至后分為多個(gè)巷道段，多個(gè)所述巷道段的數(shù)量與多個(gè)所述測站的數(shù)量相同，且每個(gè)所述巷道段中部均布設(shè)有一個(gè)測站；每個(gè)所述測站均包括一個(gè)三維激光掃描儀和將三維激光掃描儀所獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)同步上傳至上位機(jī)的數(shù)據(jù)處理器，所述三維激光掃描儀與數(shù)據(jù)處理器相接，所述三維激光掃描儀安裝在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)上，所述電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)由數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行控制，所述數(shù)據(jù)處理器與上位機(jī)之間以有線或無線方式進(jìn)行雙向通信。
[0008]上述礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:每個(gè)所述測站的前后兩側(cè)均布設(shè)有多個(gè)與三維激光掃描儀相配合使用且用于對前后相鄰兩個(gè)所述測站所傳送點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼合的目標(biāo)球，多個(gè)所述目標(biāo)球均由前至后布設(shè)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:所述三維激光掃描儀為徠卡ScanStation2三維激光掃描儀。
[0010]上述礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:前后相鄰兩個(gè)所述測站的間距為100m。
[0011]上述礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:所述數(shù)據(jù)處理器布設(shè)在電子線路板上，所述電子線路板上還設(shè)置有分別與數(shù)據(jù)處理器相接的數(shù)據(jù)傳輸接口和供電單
J Li ο
[0012]上述礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:所述電子線路板上還設(shè)置有與數(shù)據(jù)處理器相接的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一，所述上位機(jī)與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二相接，所述數(shù)據(jù)處理器通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一和所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二與上位機(jī)進(jìn)行雙向通信。
[0013]上述礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:所述電子線路板布設(shè)在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)上。
[0014]上述礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是:所述三維激光掃描儀包括電動(dòng)云臺(tái)和安裝在所述電動(dòng)云臺(tái)上的激光掃描裝置，所述電動(dòng)云臺(tái)安裝在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)上。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且安裝布設(shè)方便。[0017]2、將多個(gè)測站所獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)并拼合后，便能獲得礦井巷道的整體信息。并且，多個(gè)測站布設(shè)位置合理，布設(shè)簡便且移動(dòng)方便。
[0018]3、使用操作簡便、數(shù)據(jù)采集方便且使用效果好，能有效提高井下數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、安全性和采集效率，能有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省開支，并且本實(shí)用新型提供了精確、詳盡的礦井巷道內(nèi)的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，可應(yīng)用于礦山的采掘生產(chǎn)管理、安全監(jiān)測、井下救援等領(lǐng)域，能為礦山安全生產(chǎn)的信息化管理提供技術(shù)支持。采用本實(shí)用新型所采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為礦井巷道三維建模的數(shù)據(jù)源，所建立礦井巷道三維模型的準(zhǔn)確性高，并且建模過程簡單，實(shí)現(xiàn)方便。因而，本實(shí)用 新型有效解決傳統(tǒng)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(zhǔn)三維模型等缺陷。
[0019]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且使用操作簡便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有礦井巷道三維建模用井下測量方法的存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、受井下環(huán)境條件限制較大、所測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較低等缺陷。
[0020]下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明:
[0023]I一測站；1-1一二維激光掃描儀；1-2—電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)；
[0024]1-3—數(shù)據(jù)處理器；1-4 一數(shù)據(jù)傳輸接口； 1-5—供電單元；
[0025]1-6—數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 ；2—上位機(jī)；
[0026]2-1—數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型包括多個(gè)均布設(shè)在需進(jìn)行建模的礦井巷道內(nèi)的測站I和對多個(gè)所述測站I所傳送的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分別進(jìn)行同步存儲(chǔ)的上位機(jī)2，多個(gè)所述測站I沿所述礦井巷道的縱向延伸方向由前至后進(jìn)行布設(shè)且其均布設(shè)在所述礦井巷道的巷道底板中心線上，前后相鄰兩個(gè)所述測站I的間距為80m~150m。所述礦井巷道由前至后分為多個(gè)巷道段，多個(gè)所述巷道段的數(shù)量與多個(gè)所述測站I的數(shù)量相同，且每個(gè)所述巷道段中部均布設(shè)有一個(gè)測站I。每個(gè)所述測站I均包括一個(gè)三維激光掃描儀1-1和將三維激光掃描儀1-1所獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)同步上傳至上位機(jī)2的數(shù)據(jù)處理器1-3，所述三維激光掃描儀1-1與數(shù)據(jù)處理器1-3相接，所述三維激光掃描儀1-1安裝在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)1-2上，所述電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)1-2由數(shù)據(jù)處理器1-3進(jìn)行控制，所述數(shù)據(jù)處理器1-3與上位機(jī)2之間以有線或無線方式進(jìn)行雙向通信。
[0028]本實(shí)施例中，每個(gè)所述測站I的前后兩側(cè)均布設(shè)有多個(gè)與三維激光掃描儀1-1相配合使用且用于對前后相鄰兩個(gè)所述測站I所傳送點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼合的目標(biāo)球，多個(gè)所述目標(biāo)球均由前至后布設(shè)在所述礦井巷道的巷道底板中心線上。所述目標(biāo)球?yàn)檫M(jìn)行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)時(shí)的控制點(diǎn)，由于所述礦井巷道內(nèi)存在的遮擋問題，在每個(gè)測站I的前后兩側(cè)均有放置有多個(gè)所述目標(biāo)球，以便在后期進(jìn)行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)時(shí)有所選擇。
[0029]實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，可以根據(jù)具體需要，對每個(gè)所述測站I前后兩側(cè)所布設(shè)目標(biāo)球的數(shù)量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。本實(shí)施例中，每個(gè)所述測站I前后兩側(cè)所布設(shè)目標(biāo)球的數(shù)量均為4個(gè)。
[0030]所述三維激光掃描儀1-1包括電動(dòng)云臺(tái)和安裝在所述電動(dòng)云臺(tái)上的激光掃描裝置，所述電動(dòng)云臺(tái)安裝在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)1-2上。
[0031]所述三維激光掃描儀1-1為脈沖式三維激光掃描儀。本實(shí)施例中，所述三維激光掃描儀1-1為徠卡ScanStation2三維激光掃描儀。
[0032]實(shí)際使用時(shí)，所述三維激光掃描儀1-1也可以采用其它類型的三維激光掃描儀器。
[0033]本實(shí)施例中，前后相鄰兩個(gè)所述測站I的間距為100m。實(shí)際對多個(gè)所述測站I進(jìn)行布設(shè)時(shí)，還可以根據(jù)具體需要，對前后相鄰兩個(gè)所述測站I的間距進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
[0034]本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)處理器1-3布設(shè)在電子線路板上，所述電子線路板上還設(shè)置有分別與數(shù)據(jù)處理器1-3相接的數(shù)據(jù)傳輸接口 1-4和供電單元1-5。
[0035]同時(shí)，所述電子線路板上還設(shè)置有與數(shù)據(jù)處理器1-3相接的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 1-6，所述上位機(jī)2與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二 2-1相接，所述數(shù)據(jù)處理器1-3通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 1-6和所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二 2-1與上位機(jī)2進(jìn)行雙向通信。本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一1-6和所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二 2-1均為無線通信模塊。
[0036]實(shí)際使用時(shí)，所述數(shù)據(jù)處理器1-3既可以通過數(shù)據(jù)傳輸接口 1-4將點(diǎn)云數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)2，也可以根據(jù)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一 1-6和所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二 2-1將點(diǎn)云數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)2。
[0037]實(shí)際布設(shè)安裝時(shí)，所述電子線路板布設(shè)在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)1-2上。
[0038]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括多個(gè)均布設(shè)在需進(jìn)行建模的礦井巷道內(nèi)的測站(I)和對多個(gè)所述測站(I)所傳送的點(diǎn)云數(shù)據(jù)分別進(jìn)行同步存儲(chǔ)的上位機(jī)(2)，多個(gè)所述測站(I)沿所述礦井巷道的縱向延伸方向由前至后進(jìn)行布設(shè)且其均布設(shè)在所述礦井巷道的巷道底板中心線上，前后相鄰兩個(gè)所述測站(I)的間距為80m?150m ;所述礦井巷道由前至后分為多個(gè)巷道段，多個(gè)所述巷道段的數(shù)量與多個(gè)所述測站Cl)的數(shù)量相同，且每個(gè)所述巷道段中部均布設(shè)有一個(gè)測站(I);每個(gè)所述測站(I)均包括一個(gè)三維激光掃描儀(1-1)和將三維激光掃描儀(1-1)所獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)同步上傳至上位機(jī)(2)的數(shù)據(jù)處理器(1-3)，所述三維激光掃描儀(1-1)與數(shù)據(jù)處理器(1-3)相接，所述三維激光掃描儀(1-1)安裝在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)(1-2)上，所述電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)(1-2)由數(shù)據(jù)處理器(1-3)進(jìn)行控制，所述數(shù)據(jù)處理器(1-3)與上位機(jī)(2)之間以有線或無線方式進(jìn)行雙向通信。
2.按照權(quán)利要求1所述的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)所述測站(I)的前后兩側(cè)均布設(shè)有多個(gè)與三維激光掃描儀(1-1)相配合使用且用于對前后相鄰兩個(gè)所述測站(I)所傳送點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼合的目標(biāo)球，多個(gè)所述目標(biāo)球均由前至后布設(shè)在所述礦井巷道的巷道底板中心線上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述三維激光掃描儀(1-1)為徠卡ScanStation2三維激光掃描儀。
4.按照權(quán)利要求3所述的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:前后相鄰兩個(gè)所述測站(I)的間距為100m。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理器(1-3)布設(shè)在電子線路板上，所述電子線路板上還設(shè)置有分別與數(shù)據(jù)處理器(1-3)相接的數(shù)據(jù)傳輸接口( 1-4)和供電單元(1-5)。
6.按照權(quán)利要求5所述的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述電子線路板上還設(shè)置有與數(shù)據(jù)處理器(1-3)相接的數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一(1-6)，所述上位機(jī)(2)與數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二( 2-1)相接，所述數(shù)據(jù)處理器(1-3 )通過數(shù)據(jù)收發(fā)模塊一(1-6 )和所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊二( 2-1)與上位機(jī)(2 )進(jìn)行雙向通信。
7.按照權(quán)利要求5所述的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述電子線路板布設(shè)在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)(1-2)上。
8.按照權(quán)利要求1或2所述的礦井巷道三維建模用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述三維激光掃描儀(1-1)包括電動(dòng)云臺(tái)和安裝在所述電動(dòng)云臺(tái)上的激光掃描裝置，所述電動(dòng)云臺(tái)安裝在電動(dòng)行走機(jī)構(gòu)(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(yōu)先權(quán)日:2014年2月14日
【發(fā)明者】安魚飛, 申平, 王曉鵬, 杜凡, 衛(wèi)超 申請人:西安煤航衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用有限公司