CN104155995A - 一种基于无人机的矿区塌陷监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于无人机的矿区塌陷监测方法，其包括如下具体步骤：1）根据矿区位置对无人机的航线进行规划；2）通过搭载在无人机上的遥感设备对矿区进行监测，从而实时获取矿区地面图像；3）当无人机在步骤2）中监测至矿区地面存在裂缝时，通过无人机下降至裂缝位置，通过搭载在无人机上的检测设备对裂缝数据进行收集；4）通过搭载在无人机上的坡度检测仪检测裂缝所处区域地面坡度；采用上述技术方案的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其可通过无人机实现对矿区地形进行实时监测，并对于矿区内可能出现的裂缝进行相关数据的检测，从而对矿区内出现塌陷的现状，以及其后续可能的变化做出相应判断。
Description
技术领域
本发明涉及一种灾害监控方法，尤其是一种基于无人机的矿区塌陷监测方法。
背景技术
矿山资源在开采过后，采空区上覆岩层的原始应力平衡状态受到破坏，依次发生冒落、断裂、弯曲等移动变形，最终涉及地表，从而形成矿区的塌陷。矿区塌陷不仅对自然环境有不可逆的恶劣影响，同时对矿区的居住人员亦存在极大的隐患。矿区塌陷的最大表现是地表出现裂缝，现有技术中对矿区塌陷现象的监测，其往往通过人员实地勘测获取裂缝的位置与相关信息，但由于矿区通常面积广大且地形复杂，人工作业无法有效对矿区进行全面的监测。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于无人机的矿区塌陷监测方法，其可有效检测矿区的地形环境，从而对矿区的塌陷现状与可能性做出实时监测。
为解决上述技术问题，本发明涉及一种基于无人机的矿区塌陷监测方法，其包括如下具体步骤：
1） 根据矿区位置对无人机的航线进行规划；
2） 设置无人机按照步骤1）设定的航线进行巡航，并通过搭载在无人机上的遥感设备对矿区进行监测，从而实时获取矿区地面图像；
3） 当无人机在步骤2）中监测至矿区地面存在裂缝时，通过无人机下降至裂缝位置，通过搭载在无人机上的检测设备对裂缝数据进行收集；
4） 当无人机完成步骤3）中的数据收集工作时，通过搭载在无人机上的坡度检测仪检测裂缝所处区域地面坡度。
作为本发明的一种改进，所述步骤1）中，对无人机进行航线规划的方法为：将矿区地形划分为多个彼此嵌套的环形区域，并在每个环形区域内取多个定位点，设置无人机按照由内至外的顺序依次通过每个环形区域内的定位点。采用上述设计，其可对矿区区域内的地形做出完整的监测，从而避免监测死角的出现。
作为本发明的一种改进，所述步骤3）中，当无人机监测至裂缝存在后，其在裂缝延伸方向上取多个第二定位点，设置无人机依次通过第二定位点。采用上述设计，其可通过对裂缝位置进行沿其形状的二次监测，从而获取更为完整的裂缝图像，便于对矿区塌陷的现状，以及可能出现的塌陷可能做出更好的判断。
作为本发明的一种改进，所述检测设备包括激光测距仪与土壤硬度计。
作为本发明的一种改进，所述步骤3）中，对裂缝数据进行收集的方法为：
5.1）设置无人机降落至裂缝位置，在裂缝延伸方向上取多个检测点，并记录各个检测点的相对位置；
5.2）在步骤5.1）中设置的每一个检测点位置分别通过搭载在无人机上的激光测距仪测量该处裂缝宽度与深度；
5.3）设置无人机移动至裂缝两侧位置，在竖直方向上的多个位置中，分别将土壤硬度计插入裂缝两侧土层，获取该位置的土壤硬度，从而获取裂缝两侧松散物厚度。
采用上述设计，其可在裂缝内的多个位置通过激光测距仪测量测量裂缝的宽度与深度，从而获取裂缝内各个位置的形状参数，从而实现对裂缝的分布状态与其程度做出清晰的认知；同时，上述步骤通过土壤硬度计测量裂缝两侧的松散物厚度，从而得以确认裂缝两侧的地质性能。
作为本发明的一种改进，所述步骤5.1）中，同一裂缝内的检测点中包含有裂缝的两端点；相邻两个检测点之间的距离至多为3米。采用上述设计，其可通过在裂缝内多个彼此相近的检测点得到裂缝内各个位置的形状参数；同时，多个检测点之间的分布轨迹可模拟出裂缝的弧度。
作为本发明的一种改进，所述步骤5.3）中，其至少在竖直方向上取4个检测位置，且相邻两个检测位置之间的距离至多为10厘米。采用上述设计，其可对松散层的厚度做出清晰的判断。
作为本发明的一种改进，所述步骤4）中，检测裂缝所处区域地面坡度的方法为，在裂缝周边选取多个坡度测量点，通过无人机降落至坡度测量点位置，使得坡度测量仪与坡度测量点的地面接触，从而实现坡度的测量；所述坡度测量点至少为6个，其在裂缝延伸方向上均匀分布。采用上述设计，其可精确获知裂缝两侧的坡度，从而对裂缝是否处于稳定状态得以进一步的判断。
采用上述技术方案的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其可通过无人机实现对矿区地形进行实时监测，并对于矿区内可能出现的裂缝进行相关数据的检测，从而对矿区内出现塌陷的现状，以及其后续可能的变化做出相应判断；上述方法采用无人机替代人工勘探，其可不受地形影响，实现对整个矿区的高效监测。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种基于无人机的矿区塌陷监测方法，其包括如下具体步骤：
1） 根据矿区位置对无人机的航线进行规划；
2） 设置无人机按照步骤1）设定的航线进行巡航，并通过搭载在无人机上的遥感设备对矿区进行监测，从而实时获取矿区地面图像；
3） 当无人机在步骤2）中监测至矿区地面存在裂缝时，通过无人机下降至裂缝位置，通过搭载在无人机上的检测设备对裂缝数据进行收集；
4） 当无人机完成步骤3）中的数据收集工作时，通过搭载在无人机上的坡度检测仪检测裂缝所处区域地面坡度。
作为本发明的一种改进，所述步骤1）中，对无人机进行航线规划的方法为：将矿区地形划分为多个彼此嵌套的环形区域，并在每个环形区域内取多个定位点，设置无人机按照由内至外的顺序依次通过每个环形区域内的定位点。采用上述设计，其可对矿区区域内的地形做出完整的监测，从而避免监测死角的出现。
作为本发明的一种改进，所述步骤3）中，当无人机监测至裂缝存在后，其在裂缝延伸方向上取多个第二定位点，设置无人机依次通过第二定位点。采用上述设计，其可通过对裂缝位置进行沿其形状的二次监测，从而获取更为完整的裂缝图像，便于对矿区塌陷的现状，以及可能出现的塌陷可能做出更好的判断。
作为本发明的一种改进，所述检测设备包括激光测距仪与土壤硬度计。
作为本发明的一种改进，所述步骤3）中，对裂缝数据进行收集的方法为：
5.1）设置无人机降落至裂缝位置，在裂缝延伸方向上取多个检测点，并记录各个检测点的相对位置；
5.2）在步骤5.1）中设置的每一个检测点位置分别通过搭载在无人机上的激光测距仪测量该处裂缝宽度与深度；
5.3）设置无人机移动至裂缝两侧位置，在竖直方向上的多个位置中，分别将土壤硬度计插入裂缝两侧土层，获取该位置的土壤硬度，从而获取裂缝两侧松散物厚度。
采用上述设计，其可在裂缝内的多个位置通过激光测距仪测量测量裂缝的宽度与深度，从而获取裂缝内各个位置的形状参数，从而实现对裂缝的分布状态与其程度做出清晰的认知；同时，上述步骤通过土壤硬度计测量裂缝两侧的松散物厚度，从而得以确认裂缝两侧的地质性能。
作为本发明的一种改进，所述步骤5.1）中，同一裂缝内的检测点中包含有裂缝的两端点；相邻两个检测点之间的距离为2米。采用上述设计，其可通过在裂缝内多个彼此相近的检测点得到裂缝内各个位置的形状参数；同时，多个检测点之间的分布轨迹可模拟出裂缝的弧度。
作为本发明的一种改进，所述步骤5.3）中，其在竖直方向上取4个检测位置，且相邻两个检测位置之间的距离为5厘米。采用上述设计，其可对松散层的厚度做出清晰的判断。
作为本发明的一种改进，所述步骤4）中，检测裂缝所处区域地面坡度的方法为，在裂缝周边选取多个坡度测量点，通过无人机降落至坡度测量点位置，使得坡度测量仪与坡度测量点的地面接触，从而实现坡度的测量；所述坡度测量点为6个，其在裂缝延伸方向上均匀分布。采用上述设计，其可精确获知裂缝两侧的坡度，从而对裂缝是否处于稳定状态得以进一步的判断。
采用上述技术方案的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其可通过无人机实现对矿区地形进行实时监测，并对于矿区内可能出现的裂缝进行相关数据的检测，从而对矿区内出现塌陷的现状，以及其后续可能的变化做出相应判断；上述方法采用无人机替代人工勘探，其可不受地形影响，实现对整个矿区的高效监测。本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (8)
1.一种基于无人机的矿区塌陷监测方法，其特征在于，所述基于无人机的矿区塌陷监测方法包括如下具体步骤：
1）根据矿区位置对无人机的航线进行规划；
2）设置无人机按照步骤1）设定的航线进行巡航，并通过搭载在无人机上的遥感设备对矿区进行监测，从而实时获取矿区地面图像；
3）当无人机在步骤2）中监测至矿区地面存在裂缝时，通过无人机下降至裂缝位置，通过搭载在无人机上的检测设备对裂缝数据进行收集；
4）当无人机完成步骤3）中的数据收集工作时，通过搭载在无人机上的坡度检测仪检测裂缝所处区域地面坡度。
2.按照权利要1所述的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其特征在于，所述步骤1）中，对无人机进行航线规划的方法为：将矿区地形划分为多个彼此嵌套的环形区域，并在每个环形区域内取多个定位点，设置无人机按照由内至外的顺序依次通过每个环形区域内的定位点。
3.按照权利要求1或2所述的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其特征在于，所述步骤3）中，当无人机监测至裂缝存在后，其在裂缝延伸方向上取多个第二定位点，设置无人机依次通过第二定位点。
4.按照权利要求1所述的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其特征在于，所述检测设备包括激光测距仪与土壤硬度计。
5.按照权利要求1或4所述的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其特征在于，所述步骤3）中，对裂缝数据进行收集的方法为：
5.1）设置无人机降落至裂缝位置，在裂缝延伸方向上取多个检测点，并记录各个检测点的相对位置；
5.2）在步骤51）中设置的每一个检测点位置分别通过搭载在无人机上的激光测距仪测量该处裂缝宽度与深度；
5.3）设置无人机移动至裂缝两侧位置，在竖直方向上的多个位置中，分别将土壤硬度计插入裂缝两侧土层，获取该位置的土壤硬度，从而获取裂缝两侧松散物厚度。
6.按照权利要求5所述的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其特征在于，所述步骤5.1）中，同一裂缝内的检测点中包含有裂缝的两端点；相邻两个检测点之间的距离至多为3米。
7.按照权利要求5所述的基于无人机的矿区塌陷监测方法，其特征在于，所述步骤5.3）中，其至少在竖直方向上取4个检测位置，且相邻两个检测位置之间的距离至多为10厘米。
8.按照权利要求1所述的基于无人机的多流域水体质量综合监测与分析方法，其特征在于，所述步骤4）中，检测裂缝所处区域地面坡度的方法为，在裂缝周边选取多个坡度测量点，通过无人机降落至坡度测量点位置，使得坡度测量仪与坡度测量点的地面接触，从而实现坡度的测量；所述坡度测量点至少为6个，其在裂缝延伸方向上均匀分布。
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|---|---|
| CN (1) | CN104155995B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104457551A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-03-25 | 西南大学 | 铁路路基塌陷监测系统及监测方法 |
| CN105118269A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-02 | 华南农业大学 | 一种地形智能识别无人机的数据采集系统及方法 |
| CN106124517A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-11-16 | 柳州欧维姆机械股份有限公司 | 检测结构件表面裂缝的多旋翼无人机检测平台系统及其用于检测结构件表面裂缝的方法 |
| CN107390716A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-24 | 广东容祺智能科技有限公司 | 一种基于无人机的矿区安全监测系统 |
| CN107747907A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-02 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种地下综合管廊裂缝的检测方法 |
| CN108594175A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-28 | 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 | 一种森林航空消防中目标定位方法 |
| CN109631854A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-16 | 西安科技大学 | 一种低空无人机摄影测定矿区采煤塌陷裂缝方法 |
| CN111854699A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-30 | 武汉大学 | 一种基于无人机航测河道崩岸过程的监测方法 |
| CN117367331A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-09 | 山西阳光三极科技股份有限公司 | 一种矿区地表形变的雷达监测方法、装置以及电子设备 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090207693A1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-08-20 | Gerard Schuster | Seismic Location and Communication System |
| CN102176161A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-09-07 | 华北电力大学 | 面向电力线巡检的飞行模拟系统 |
| CN202976376U (zh) * | 2012-11-22 | 2013-06-05 | 华南农业大学 | 基于无人机的林火动态监测与应急指挥系统 |
| CN103235830A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-08-07 | 北京臻迪科技有限公司 | 一种基于无人机电力巡线方法、装置及无人机 |
| CN203350719U (zh) * | 2013-07-03 | 2013-12-18 | 广州地理研究所 | 一种单旋翼微型无人机多光谱遥感系统 |
| CN103812052A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-05-21 | 国家电网公司 | 一种用于无人机输电线路巡检的集中监控系统及监控方法 |
| CN103941745A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-07-23 | 国家电网公司 | 用于无人机输电线路巡检的移动子站及工作方法 |
-
2014
- 2014-08-11 CN CN201410390296.2A patent/CN104155995B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090207693A1 (en) * | 2008-01-07 | 2009-08-20 | Gerard Schuster | Seismic Location and Communication System |
| CN102176161A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-09-07 | 华北电力大学 | 面向电力线巡检的飞行模拟系统 |
| CN202976376U (zh) * | 2012-11-22 | 2013-06-05 | 华南农业大学 | 基于无人机的林火动态监测与应急指挥系统 |
| CN103235830A (zh) * | 2013-05-13 | 2013-08-07 | 北京臻迪科技有限公司 | 一种基于无人机电力巡线方法、装置及无人机 |
| CN203350719U (zh) * | 2013-07-03 | 2013-12-18 | 广州地理研究所 | 一种单旋翼微型无人机多光谱遥感系统 |
| CN103812052A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-05-21 | 国家电网公司 | 一种用于无人机输电线路巡检的集中监控系统及监控方法 |
| CN103941745A (zh) * | 2014-03-07 | 2014-07-23 | 国家电网公司 | 用于无人机输电线路巡检的移动子站及工作方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵星涛 等: "无人机低空航摄的矿山地质灾害精细探测方法", 《测绘科学》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104457551A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-03-25 | 西南大学 | 铁路路基塌陷监测系统及监测方法 |
| CN105118269A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-02 | 华南农业大学 | 一种地形智能识别无人机的数据采集系统及方法 |
| CN106124517A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-11-16 | 柳州欧维姆机械股份有限公司 | 检测结构件表面裂缝的多旋翼无人机检测平台系统及其用于检测结构件表面裂缝的方法 |
| CN106124517B (zh) * | 2015-09-29 | 2018-11-02 | 柳州欧维姆机械股份有限公司 | 检测结构件表面裂缝的多旋翼无人机检测平台系统及其用于检测结构件表面裂缝的方法 |
| CN107390716A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-24 | 广东容祺智能科技有限公司 | 一种基于无人机的矿区安全监测系统 |
| CN107747907A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-02 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种地下综合管廊裂缝的检测方法 |
| CN108594175A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-28 | 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 | 一种森林航空消防中目标定位方法 |
| CN109631854A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-16 | 西安科技大学 | 一种低空无人机摄影测定矿区采煤塌陷裂缝方法 |
| CN109631854B (zh) * | 2018-12-19 | 2019-12-17 | 西安科技大学 | 一种低空无人机摄影测定矿区采煤塌陷裂缝方法 |
| CN111854699A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-30 | 武汉大学 | 一种基于无人机航测河道崩岸过程的监测方法 |
| CN117367331A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-09 | 山西阳光三极科技股份有限公司 | 一种矿区地表形变的雷达监测方法、装置以及电子设备 |
| CN117367331B (zh) * | 2023-12-04 | 2024-03-12 | 山西阳光三极科技股份有限公司 | 一种矿区地表形变的雷达监测方法、装置以及电子设备 |
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