CN115936913A - 基于三维模型的尾矿库综合管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于三维模型的尾矿库综合管理方法，属于尾矿库管理技术领域，具体方法包括：步骤一：确定尾矿库区域，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像数据；步骤二：根据获得的图像数据建立尾矿库三维模型；步骤三：基于GIS可视化平台对尾矿库三维模型进行处理，包括尾矿库三维信息展示和尾矿库综合监管信息融合展示；步骤四：通过尾矿库综合监管信息系统进行尾矿库信息管理；实现全方面、可视化、便捷高效可靠，确保尾矿库综合管理水平飞速提升。对尾矿库敏感目标，如坝体排水系统，通过本专利设置的尾矿库三维模型可查看坝体刨切效果，同时也能够进行视角灵活调整切换操作，可将位置信息保存为标签以便于对特定场景进行快速定位。

Description

基于三维模型的尾矿库综合管理方法

技术领域

本发明属于尾矿库管理技术领域，具体是基于三维模型的尾矿库综合管理方法。

背景技术

近年来尾矿库风险呈现上升趋势。一是随着越来越多的金属矿山尾矿库进入运行的中晚期，且选矿工艺不断改善，尾砂粒径越来越小，尾矿库溃坝灾害事故发生概率有进一步提高的趋势。二是尾矿库企业征地越来越困难，在原有尾矿库基础上不断加高扩容的冲动越来越强烈，有的甚至未经评估批准擅自行动，导致安全风险剧增。三是随着高品位矿产资源的枯竭，很多矿山企业不得不开采低品位的矿石。这些都将导致高、超高尾矿坝数量的不断增多。四是风险防范意识松懈。对尾矿库家底不清、安全风险状况不明，忽视风险管控、警惕不足。对一些尾矿库动态变化情况掌握不清，治理措施不到位，对尾矿库安全生产的重视程度和工作力度逐年减弱。四是汛期安全风险激增。汛期部分地区降水量激增，发生流域性或区域性洪水以及局地强降雨等事件的概率很大，大水漫坝和溃坝风险正在提高，也给尾矿库安全运行带来巨大挑战。

目前可以满足尾矿库企业综合管理需要的可视化直观便捷高效的管理系统非常稀缺，普遍是通过人为勘测获取尾矿库的各项管理指标信息并记录最后输入管理系统，在必要时通过访问复杂的管理系统进行尾矿库管理相关信息的调阅，人为勘测的方法极易受到外界环境影响，勘测结果也不能很全面反映尾矿库的情况，并且无法做到数据实时更新。另一方面，随着管理要求的提高，传统的管理系统无法满足便捷高效的工作需要，无法使管理者充分及时直观了解尾矿库安全生产的运行状况，导致对尾矿库的安全监管能力和管理水平无法提高。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于三维模型的尾矿库综合管理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于三维模型的尾矿库综合管理方法，具体方法包括：

步骤一：确定尾矿库区域，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像数据；

进一步地，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像的方法包括：

获取初始航线，获取尾矿库的历史环境信息，根据获得的历史环境信息和初始航线建立航线模型；当需要进行图像采集时，获取尾矿库的环境信息，将获得的环境信息处理为环境数据条，将获得的环境数据条输入到航线模型中，获得对应的采集航线；根据获得的采集航线进行图像采集，对采集的图像进行实时校核，并在无人机采集完成后输出校核结果。

根据获得的历史环境信息和初始航线建立航线模型的方法包括：

设置环境组合项，根据环境组合项对历史环境信息进行数据提取，获得若干组环境影响数据，将获得的环境影响数据按照环境组合项进行归一化处理，获得若干组环境数据条，根据获得的环境数据条建立航线模拟训练集，构建人工智能模型；通过建立的航线模拟训练集进行训练，将训练成功后的人工智能模型标记为航线模型。

对采集的图像进行实时校核的方法包括：

设置图像校核标准，根据设置的图像校核标准对无人机的采集图像进行实时校核，当校核合格时，不进行操作；当校核不合格时，在采集航线中的对应位置上插入不合格原因。

步骤二：根据获得的图像数据建立尾矿库三维模型；

步骤三：基于GIS可视化平台对尾矿库三维模型进行处理，包括尾矿库三维信息展示和尾矿库综合监管信息融合展示；

进一步地，尾矿库三维信息展示是基于GIS可视化平台进行尾矿库三维模型的操作，包括场景视角切换和空间距离测算。

进一步地，尾矿库综合监管信息展示是基于GIS可视化平台在尾矿库三维模型中增加若干个尾矿库综合监管信息展示点，通过点击尾矿库三维模型上的尾矿库综合监管信息展示点查看尾矿库基础信息、应急管理信息、相关人员信息以及尾矿库感知信息。

步骤四：通过尾矿库综合监管信息系统进行尾矿库信息管理。

进一步地，尾矿库综合监管信息系统包括尾矿库档案管理模块、尾矿库分类分级模块、资质证照管理模块、相关人员管理模块、应急救援资源管理模块、尾矿库汇总分析模块和尾矿库感知数据管理模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

实现全方面、可视化、便捷高效可靠，确保尾矿库综合管理水平飞速提升。对尾矿库敏感目标，如坝体排水系统，通过本专利设置的尾矿库三维模型可查看坝体刨切效果，同时也能够进行视角灵活调整切换操作，可将位置信息保存为标签以便于对特定场景进行快速定位，扩大了尾矿库监管的范围，方便对尾矿库进行全面的了解，防止人工无法接触到的位置存在相关隐患；

基于GIS可视化平台实现三维模型和尾矿库综合监管系统融合对接，通过点击尾矿库三维模型信息展示点，可查看尾矿库的综合监管相关信息，避免直接去访问尾矿库综合监管信息系统，显著提升高效便捷性，保障了尾矿库综合管理的效率；

通过本专利设置的尾矿库三维模型能够测算并查看任意某两个主要建、构筑物之间的勘测数据如距离、海拔高差等，避免人为进入恶劣环境进行现场勘查，同时也能保证人工勘测造成的数据误差和不实时，方便了工作人员脱离空间和时间的局限对尾矿库综合管理指标进行全面精确掌控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明尾矿库综合监管信息系统原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，基于三维模型的尾矿库综合管理方法，具体方法包括：

步骤一：确定尾矿库区域，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像数据；

在一个实施例中，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像的方法为直接通过现有的无人机航线设置方法进行航线规划，根据规划的航线和采集要求进行图像采集，即通过现有采集方法进行图像采集。

在另一个实施例中，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像的方法包括：

获取初始航线，初始航线为通过现有方式根据尾矿库特征进行规划的无人机采集航线，获取尾矿库的历史环境信息，历史环境信息包括能见度、灰尘、温度、湿度等信息；根据获得的历史环境信息和初始航线建立航线模型；当需要进行图像采集时，获取尾矿库的环境信息，将获得的环境信息处理为环境数据条，将获得的环境数据条输入到航线模型中，获得对应的采集航线；根据获得的采集航线进行图像采集，对采集的图像进行实时校核，并在无人机采集完成后输出校核结果。

根据获得的历史环境信息和初始航线建立航线模型的方法包括：

设置环境组合项，环境组合项即为由若干个环境项进行组合的总称，环境项即为在历史环境信息中对无人机图像采集具有影响的环境因素，通过人工的方式进行设置；根据环境组合项对历史环境信息进行数据提取，获得若干组环境影响数据，即按照环境组合项进行数据提取组合；将获得的环境影响数据按照环境组合项进行归一化处理，获得若干组环境数据条，即将各环境项对应的数据进行逐一归一化处理；根据获得的环境数据条建立航线模拟训练集，构建人工智能模型；人工智能模型包括误差逆向传播神经网络、RBF神经网络和深度卷积神经网络，将训练集输入到人工智能模型中进行训练，通过建立的航线模拟训练集进行训练，将训练成功后的人工智能模型标记为航线模型。

根据获得的环境数据条建立航线模拟训练集，即为通过人工的方式根据环境数据条基于初始航线设置在该环境数据条下的修正航线，组合为训练集。

对采集的图像进行实时校核的方法包括：

设置图像校核标准，根据设置的图像校核标准对无人机的采集图像进行实时校核，当校核合格时，不进行操作；当校核不合格时，在采集航线中的对应位置上插入不合格原因。

图像校核标准根据采集要求进行设置的，如按照至少70％重叠度拍摄的要求对测区进行往复航线重复拍摄，在有效区域外侧规划超过4条航线或6个曝光点位置，航线弯曲度小于等于3％测区内实际航高与设计航高之差小于等于设计航高的10％；所述航摄精度设置为航摄原片的地面分辨率将不超过3公分，尾矿最高点与最低点影像分辨率不超过0.3个像素。

根据设置的图像校核标准对无人机的采集图像进行实时校核，根据现有的校核方法可以实现根据校核标准进行校核。

步骤二：根据获得的图像数据建立尾矿库三维模型；

通过现有的建模软件进行尾矿库三维模型的建立，如前期制作、3D 建模制作模型、贴图制作、数字灯光放置、动画制作、渲染和后期制作。

步骤三：基于GIS可视化平台对尾矿库三维模型进行处理，包括尾矿库三维信息展示和尾矿库综合监管信息融合展示；

尾矿库三维信息展示是基于GIS可视化平台进行尾矿库三维模型的操作，包括场景视角切换和空间距离测算；所述场景视角切换用于对尾矿库敏感目标，如坝体排水系统，通过本发明设置的尾矿库三维模型可查看坝体刨切效果，同时支持鼠标和键盘漫游，实现在场景中上升、下降、仰视、俯视、左转、右转、鼠标双击定位、拉近放远的操作，也可将用户感兴趣的场景视角的位置或任意高度和任意角度的位置保存为标签，方便对特定场景进行快速定位；所述空间距离测算，是通过本专利设置的尾矿库三维模型能够测算并查看任意某两个主要建、构筑物之间的距离、海拔高差，坝体形变位移、库水位、浸润线埋深。

尾矿库综合监管信息展示是基于GIS可视化平台在尾矿库三维模型中增加多个尾矿库综合监管信息展示点，通过点击尾矿库三维模型上的展示点可查看尾矿库基础信息、应急管理信息、相关人员信息以及尾矿库感知信息；所述尾矿库基础信息包括尾矿库所属企业、尾矿库名称、行政区划、监管行业、类型、矿种、库容；所述应急管理信息包括尾矿库救援物资、装备、应急队伍；所述相关人员信息包括企业负责人、安全管理人员；所述尾矿库感知信息包括传感器监测数据和视频监控数据。

步骤四：通过尾矿库综合监管信息系统进行尾矿库信息管理。

如图2所示，尾矿库综合监管信息系统包括尾矿库档案管理模块、尾矿库分类分级模块、资质证照管理模块、相关人员管理模块、应急救援资源管理模块、尾矿库汇总分析模块和尾矿库感知数据管理模块。

尾矿库档案管理模块包括企业基础信息管理、企业基础信息审核、尾矿库档案“一张表”。

所述企业基础信息管理为对企业基础信息的维护管理。

所述企业基础信息审核为对企业填报的基础信息进行信息审核；所述企业基础信息包括企业名称、统一社会信用代码、注册时间、注册地址、企业经济类型、生产经营范围、作业场所地址、隶属关系、行政区划、企业平面图上传、是否涉及特种作业、特种作业的类型以及人数。

所述尾矿库档案“一张表”用于显示尾矿库基础信息；所述尾矿库基础信息包括尾矿库所属企业、尾矿库名称、行政区划、监管行业、类型、矿种、库容。

所述尾矿库分类分级模块包括尾矿库分类管理和尾矿库分级管理。

所述尾矿库分类管理根据尾矿库的类型、级别、安全度、所属行业、所属矿种、堆存方式、所属地区进行综合网格化监管。

所述尾矿库分级管理用于不同部门、级别、岗位的管理人员对各自管辖范围内的尾矿库进行查看和业务管理。

资质证照管理模块包含营业执照管理、资质许可证书管理、生产登记证书管理。

所述营业执照管理用于管理辖区内尾矿库企业相关营业执照信息并提供营业执照到期智能提醒的功能；所述尾矿库企业相关营业执照信息包含统一社会信用代码、类型、注册地址、法定代表人、注册资本、成立日期、营业期限、经营范围、登记机关、登记日期、证书影像件上传。

所述资质许可证书管理用于管理辖区内尾矿库企业的资质许可证书信息并提供相关证书到期智能提醒的功能；所述尾矿库企业的资质许可证书信息包括证书名称、证书编号、资质类别、许可内容、发证机关、发证日期、证书状态、证书有效期、证书影像件上传。

所述生产登记证书管理用于管理辖区内尾矿库企业的生产登记证书信息并提供相关证书到期智能预警的功能；所述生产登记证书信息包括产品名称、证书编号、产品型号规格、发证机关、发证日期、证书状态、证书有效期以及影像件上传。

相关人员管理模块包括企业负责人管理、安全管理人员管理。

所述企业负责人管理用于对企业负责人信息进行管理，并提供资格证书到期提醒的功能；所述企业负责人信息包括姓名、性别、籍贯、民族、学历、身份证号码、毕业院校、专业、政治面貌、健康状况、职务、职称、所在部门、联系电话以及资格证书。

所述安全管理人员管理，用于对尾矿库安全管理人员信息进行维护管理；所述尾矿库安全管理人员信息包括姓名、性别、身份证号码、民族、学历、毕业院校、专业、政治面貌、健康状况、职务、职称、工作职责、工作经历、所在部门、联系电话、电子邮箱、入职时间、工龄、安全生产考核情况。

应急救援资源管理模块包括应急资源信息维护，应急资源信息查询，应急资源统计分析；

所述应急资源信息维护用于对尾矿库救援物资、装备、应急队伍的维护管理。

所述应急资源信息查询用于对救援物资、装备、应急队伍分类查询，并提供快捷检索功能。

所述应急资源统计分析用于对应急资源的不同类型进行分类统计汇总分析；

尾矿库汇总分析模块包含全省尾矿库总体情况，尾矿库运行状态，尾矿库所属行业统计情况，各市尾矿库数量统计，“头顶库”统计情况，库容大于100万立方米情况；所述全省尾矿库总体情况包括全省尾矿库数量、三等及以上尾矿库数量、“头顶库”数量、坝高30米以上尾矿库数量；所述尾矿库运行状态指全省在建、废弃、在用、已闭库、再利用和停用尾矿库数量的信息展示；所述尾矿库所属行业统计情况指按照行业类别进行尾矿库所属行业统计的展示；所述各市尾矿库数量统计指各市不同等级尾矿库数量的展示；所述“头顶库”统计情况指全省“头顶库”数量的分布统计；所述库容大于100万立方米情况指全省库容大于100万立方米数量的分布统计。

尾矿库感知数据管理模块，用于对感知数据进行管理，感知数据包括传感器监测数据和视频监控数据。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (6)

1.基于三维模型的尾矿库综合管理方法，其特征在于，具体方法包括：

步骤一：确定尾矿库区域，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像数据；

步骤二：根据获得的图像数据建立尾矿库三维模型；

步骤三：基于GIS可视化平台对尾矿库三维模型进行处理，包括尾矿库三维信息展示和尾矿库综合监管信息融合展示；

步骤四：通过尾矿库综合监管信息系统进行尾矿库信息管理。

2.根据权利要求1所述的基于三维模型的尾矿库综合管理方法，其特征在于，尾矿库三维信息展示是基于GIS可视化平台进行尾矿库三维模型的操作，包括场景视角切换和空间距离测算。

3.根据权利要求1所述的基于三维模型的尾矿库综合管理方法，其特征在于，尾矿库综合监管信息展示是基于GIS可视化平台在尾矿库三维模型中增加若干个尾矿库综合监管信息展示点，通过点击尾矿库三维模型上的尾矿库综合监管信息展示点查看尾矿库基础信息、应急管理信息、相关人员信息以及尾矿库感知信息。

4.根据权利要求1所述的基于三维模型的尾矿库综合管理方法，其特征在于，根据尾矿库区域采集高精度倾斜摄影图像的方法包括：

获取初始航线，获取尾矿库的历史环境信息，根据获得的历史环境信息和初始航线建立航线模型；当需要进行图像采集时，获取尾矿库的环境信息，将获得的环境信息处理为环境数据条，将获得的环境数据条输入到航线模型中，获得对应的采集航线；根据获得的采集航线进行图像采集，对采集的图像进行实时校核，并在无人机采集完成后输出校核结果。

5.根据权利要求4所述的基于三维模型的尾矿库综合管理方法，其特征在于，根据获得的历史环境信息和初始航线建立航线模型的方法包括：

设置环境组合项，根据环境组合项对历史环境信息进行数据提取，获得若干组环境影响数据，将获得的环境影响数据按照环境组合项进行归一化处理，获得若干组环境数据条，根据获得的环境数据条建立航线模拟训练集，构建人工智能模型；通过建立的航线模拟训练集进行训练，将训练成功后的人工智能模型标记为航线模型。

6.根据权利要求5所述的基于三维模型的尾矿库综合管理方法，其特征在于，对采集的图像进行实时校核的方法包括：

设置图像校核标准，根据设置的图像校核标准对无人机的采集图像进行实时校核，当校核合格时，不进行操作；当校核不合格时，在采集航线中的对应位置上插入不合格原因。

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