CN116071212A - 一种矿山用三维可视化监管系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种矿山用三维可视化监管系统，涉及矿山系统及计算机技术领域。一种矿山用三维可视化监管系统包括：环境安全监管模块，用于对采集的矿山内多种类型的环境数据、对应类型的环境安全等级和对应类型危险区域范围进行可视化监管；建模模块，用于构建矿山评价指标体系，定期采集矿山地表航测数据，生成矿山三维模型；数据备份模块，用于将矿山中作业的图像传输至矿山三维模型和智能管控平台，便于工作人员进行查阅，并且将录像上传至数据中心，从而进行备份。能够以实景三维的方式进行矿山三维实景可视化展示，客观对矿山真实场景随着开采进展的演化进行表达，便于决策者对矿山开采规划方案的适宜性做出更加准确的判断。
Description
技术领域
本发明涉及矿山系统及计算机技术领域，具体而言，涉及一种矿山用三维可视化监管系统。
背景技术
矿井下工作环境恶劣，地质情况复杂，随时可能充斥各种有害气体，透水及冒顶等危险事故也可能随时发生，因此，需要建立一套安全监测监控系统，实时监控井下各类安全环境数据，从而保障矿井的安全。矿区无序开采和违章开采造成的安全隐患增多和环境破坏问题日益突出，制定和有效评估合理的矿产资源开采及开采后的生态恢复方案，对于指导绿色矿山建设、矿区有序作业，以及矿山后期的生态修复，有着非常重要的意义。绿色矿山规划方案与矿区现状的融合程度、立体化、直观性、定量化等方面，对于规划方案的有效评估会起到重要作用。在制定矿区开采进度规划方案时，如果采用AUTOCAD的传统工作方式，作业流程繁琐，方量计算误差较大。为了提高工作效率和进度计划的准确性，企业和科研单位逐渐开始采用三维信息化软件开展相关工作。
为了降低矿山事故，矿产企业配置了多种监控系统，如视频监控、危害气体监控和矿车监控等。但已有的监控系统各自独立，不能联动，整体的自动化与信息化水平相对较低，并且是对危险源种类和范围的预测不够准确，不能更好的矿山事故进行预防。
综上，现有技术中的矿山安全监控系统，存在整体自动化水平低好、及对危险源种类和危险范围的预测不够准确的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种矿山用三维可视化监管系统，其能够以实景三维的方式进行矿山三维实景可视化展示，客观对矿山真实场景随着开采进展的演化进行表达，便于决策者对矿山开采规划方案的适宜性做出更加准确的判断。
本发明的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种矿山用三维可视化监管系统，其包括环境安全监管模块，用于对采集的矿山内多种类型的环境数据、对应类型的环境安全等级和对应类型危险区域范围进行可视化监管；
建模模块，用于构建矿山评价指标体系，定期采集矿山地表航测数据，生成矿山三维模型；
数据备份模块，用于将矿山中作业的图像传输至矿山三维模型和智能管控平台，便于工作人员进行查阅，并且将录像上传至数据中心，从而进行备份。
在本发明的一些实施例中，上述环境安全监管模块还包括：数据采集子模块，用于采用无人机倾斜摄影技术对矿山原始实景进行多视角倾斜影像采集，得到矿山多种类型的环境数据。
在本发明的一些实施例中，上述还包括：数据分析子模块，用于获取矿山的平面位置信息和标高信息，对矿山进行重采样，生成矿山的离散点，分别获取离散点的平面位置信息和标高信息。结合离散点生成矿山坡面。
在本发明的一些实施例中，上述建模模块还包括：原始实景模型子模块，用于将矿山三维设计模型和矿山原始实景模型的坐标系转换为同一坐标系，将矿山三维设计模型分区分期进行分解，将分解后的矿山三维设计模型导入矿山原始实景模型，生成矿山三维模型。
在本发明的一些实施例中，上述还包括：模型微调子模块，用于使用三维地理信息平台软件，将分解后的矿山三维设计模型、矿山原始实景模型进行叠加，对平面位置进行微调，得到矿山三维模型。
在本发明的一些实施例中，上述还包括：绿化模型子模块，用于据矿山每个开采阶段所对应的绿化设计文件，使用三维动画渲染制作软件进行建模，得到矿山每个开采阶段所对应的绿化模型，并将绿化模型覆盖到已生成的矿山三维模型上。
在本发明的一些实施例中，上述数据备份模块包括：评分子模块，用于由矿山开发申报企业发起在线申报请求并提交矿山申报材料，根据申报企业提交的矿山申报材料，结合评价指标体系，由专家给出对申报企业的各项评分。
在本发明的一些实施例中，上述还包括：档案存储子模块，用于结合各项评分以及每个评价指标的权重，将对矿山的评价过程相关资料以及评价结果集中存储，生成矿山评价档案。
在本发明的一些实施例中，上述包括：用于存储计算机指令的至少一个存储器；与上述存储器通讯的至少一个处理器，其中当上述至少一个处理器执行上述计算机指令时，上述至少一个处理器使上述系统执行：环境安全监管模块、建模模块及数据备份模块。
第二方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如一种矿山用三维可视化监管系统中任一项的系统。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
依托无人机倾斜摄影技术和三维地理信息技术(3DGIS)，将矿山原始的真实场景与矿山开采设计文件进行立体化融合，以实景三维的方式进行矿山三维实景可视化展示。客观对矿山真实场景随着开采进展的演化进行表达，便于决策者对矿山开采规划方案的适宜性做出更加准确的判断。在矿山每一个开采阶段，采用无人机倾斜摄影技术对矿山开采现状实景进行多视角倾斜影像采集，建立矿山开采现状实景模型，将矿山开采现状实景模型和矿山分区分期开采模型进行融合。验证矿山开采实际情况和矿山开采规划方案的一致性，对矿山的开采进度、开采监管提供更加符合实际情况的三维实景可视化展示和精准定量分析。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种矿山用三维可视化监管系统模块示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电子设备。
图标：10-环境安全监管模块；20-建模模块；30-数据备份模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、系统、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、系统、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、系统、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
实施例1
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种矿山用三维可视化监管系统示意图，其如下所示：
环境安全监管模块10，用于对采集的矿山内多种类型的环境数据、对应类型的环境安全等级和对应类型危险区域范围进行可视化监管；
在一些实施方式中，数据采集子模块，用于采用无人机倾斜摄影技术对矿山原始实景进行多视角倾斜影像采集，得到矿山多种类型的环境数据。数据分析子模块，用于获取矿山的平面位置信息和标高信息，对矿山进行重采样，生成矿山的离散点，分别获取离散点的平面位置信息和标高信息。结合离散点生成矿山坡面。
在一些实施方式中，数据中心支持Linux、Windows操作系统，支持C/S或B/S的体系结构，并行数据库系统具有良好的伸缩性，能在不影响数据库正常运行的情况下更新系统，支持TCP/IP、IPX/SPX、NETBIOS及混合协议等，具有开放性，支持异种数据库的访问，包括实现对文件数据和桌面数据库的访问、对大型异种数据库的访问、和高级语言互连的能力等。
数据中心、三维可视化管控平台和智能管控平台均搭载与计算机上；工作人员可采用常规的计算机操作，使用三维可视化管控平台和智能管控平台，操作更加便捷；同时数据中心可对数据进行储存，以便于进行调阅。
建模模块20，用于构建矿山评价指标体系，定期采集矿山地表航测数据，生成矿山三维模型；
在一些实施方式中，原始实景模型子模块，用于将矿山三维设计模型和矿山原始实景模型的坐标系转换为同一坐标系，将矿山三维设计模型分区分期进行分解，将分解后的矿山三维设计模型导入矿山原始实景模型，生成矿山三维模型。模型微调子模块，用于使用三维地理信息平台软件，将分解后的矿山三维设计模型、矿山原始实景模型进行叠加，对平面位置进行微调，得到矿山三维模型。绿化模型子模块，用于据矿山每个开采阶段所对应的绿化设计文件，使用三维动画渲染制作软件进行建模，得到矿山每个开采阶段所对应的绿化模型，并将绿化模型覆盖到已生成的矿山三维模型上。
在一些实施方式中，采用无人机倾斜摄影技术对矿山原始实景进行多视角倾斜影像采集。无人机倾斜摄影时，根据区域内地形和地物的空间布局，以及模型精度来选择地面控制点。通常情况下依照技术规范选点，具体采用《CHZ-3004-2010-低空数字航空摄影测量外业规范》中的“4.2全野外布点”进行选点。如果遇特殊情况，比如地形条件不允许，可视情况调整地面控制点的选址。根据无人机倾斜摄影采集到的矿山原始实景影像，使用三维实景建模软件(比如contextcapture)建模，得到矿山原始实景模型。矿山原始实景模型反映的是矿山开采前的现状实景。
在实际工程中，矿山开采设计文件一般是使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)绘制的二维图纸，图纸的数据为二维多边形数据。矿山原始实景模型为三维模型，模型里的数据为三维数据。为了能够让矿山原始实景模型严格依据矿山开采设计模型进行地形的演变，给决策者分阶段展示规划方案，矿山开采设计文件与矿山原始实景模型必须精准融合，这样就需要将矿山开采设计文件由二维图纸转化为三维模型。
数据备份模块30，用于将矿山中作业的图像传输至矿山三维模型和智能管控平台，便于工作人员进行查阅，并且将录像上传至数据中心，从而进行备份。
在一些实施方式中，评分子模块，用于由矿山开发申报企业发起在线申报请求并提交矿山申报材料，根据申报企业提交的矿山申报材料，结合评价指标体系，由专家给出对申报企业的各项评分。档案存储子模块，用于结合各项评分以及每个评价指标的权重，将对矿山的评价过程相关资料以及评价结果集中存储，生成矿山评价档案。
在一些实施方式中，使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)读取矿山开采二维设计图纸的开采平台信息，包括开采平台的平面位置信息和标高信息。开采平台可看作多个点的组合，每个点都有自身对应的平面位置信息和标高信息。开采平台有多级，按照不同的标高信息进行分级，表明开采平台有高有低。
使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)对开采平台进行重采样，生成开采平台上、下边缘的离散点，分别获取这些离散点的平面位置信息和标高信息。
使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)读取开采设计文件中预设的第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度。其中，某一级开采坡面的下边缘，就是下一级开采平台的上边缘；开采平台的下边缘，就是再下一级开采坡面的上边缘。
使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)根据第一开采坡面坡度和各级开采平台宽度，重新组织离散点，即将相邻两级开采平台的上、下边缘连接并闭合，生成第二开采坡面。第二开采坡面有多个。
使用计算机辅助设计软件(比如Autocad)连接多个第二开采坡面与原设计文件中的各级开采平台，得到含有多个多边形的图形文件。
使用三维地理信息平台软件(比如ArcGIS)进行多边形拓扑关系检查，主要是检查图形是否有重叠。检查完成后，将含有多个多边形的图形文件保存为空间数据格式文件(比如shapefile文件)，得到矿山三维设计模型，即完成了矿山开采二维设计模型到矿山三维设计模型的转换。
实施例2
如图2所示，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的系统。
还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(Random Access Memory，RAM)，只读存储器101(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器101(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器101(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器101(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。
处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器102(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器102(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、系统和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
另一方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的系统。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述系统的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器101(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器101(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本申请实施例提供的一种矿山用三维可视化监管系统，依托无人机倾斜摄影技术和三维地理信息技术(3DGIS)，将矿山原始的真实场景与矿山开采设计文件进行立体化融合，以实景三维的方式进行矿山三维实景可视化展示。客观对矿山真实场景随着开采进展的演化进行表达，便于决策者对矿山开采规划方案的适宜性做出更加准确的判断。在矿山每一个开采阶段，采用无人机倾斜摄影技术对矿山开采现状实景进行多视角倾斜影像采集，建立矿山开采现状实景模型，将矿山开采现状实景模型和矿山分区分期开采模型进行融合。验证矿山开采实际情况和矿山开采规划方案的一致性，对矿山的开采进度、开采监管提供更加符合实际情况的三维实景可视化展示和精准定量分析。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，包括：
环境安全监管模块，用于对采集的矿山内多种类型的环境数据、对应类型的环境安全等级和对应类型危险区域范围进行可视化监管；
建模模块，用于构建矿山评价指标体系，定期采集矿山地表航测数据，生成矿山三维模型；
数据备份模块，用于将矿山中作业的图像传输至矿山三维模型和智能管控平台，便于工作人员进行查阅，并且将录像上传至数据中心，从而进行备份。
2.如权利要求1所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，所述环境安全监管模块还包括：
数据采集子模块，用于采用无人机倾斜摄影技术对矿山原始实景进行多视角倾斜影像采集，得到矿山多种类型的环境数据。
3.如权利要求2所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，还包括：
数据分析子模块，用于获取矿山的平面位置信息和标高信息，对矿山进行重采样，生成矿山的离散点，分别获取离散点的平面位置信息和标高信息，结合离散点生成矿山坡面。
4.如权利要求1所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，所述建模模块还包括：
原始实景模型子模块，用于将矿山三维设计模型和矿山原始实景模型的坐标系转换为同一坐标系，将矿山三维设计模型分区分期进行分解，将分解后的矿山三维设计模型导入矿山原始实景模型，生成矿山三维模型。
5.如权利要求4所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，还包括：
模型微调子模块，用于使用三维地理信息平台软件，将分解后的矿山三维设计模型、矿山原始实景模型进行叠加，对平面位置进行微调，得到矿山三维模型。
6.如权利要求5所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，还包括：
绿化模型子模块，用于据矿山每个开采阶段所对应的绿化设计文件，使用三维动画渲染制作软件进行建模，得到矿山每个开采阶段所对应的绿化模型，并将绿化模型覆盖到已生成的矿山三维模型上。
7.如权利要求1所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，所述数据备份模块包括：
评分子模块，用于由矿山开发申报企业发起在线申报请求并提交矿山申报材料，根据申报企业提交的矿山申报材料，结合评价指标体系，由专家给出对申报企业的各项评分。
8.如权利要求7所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，还包括：
档案存储子模块，用于结合各项评分以及每个评价指标的权重，将对矿山的评价过程相关资料以及评价结果集中存储，生成矿山评价档案。
9.如权利要求8所述的一种矿山用三维可视化监管系统，其特征在于，包括：
用于存储计算机指令的至少一个存储器；
与所述存储器通讯的至少一个处理器，其中当所述至少一个处理器执行所述计算机指令时，所述至少一个处理器使所述系统执行：环境安全监管模块、建模模块及数据备份模块。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-9中任一项所述的系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310140891.XA CN116071212A (zh) | 2023-02-20 | 2023-02-20 | 一种矿山用三维可视化监管系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310140891.XA CN116071212A (zh) | 2023-02-20 | 2023-02-20 | 一种矿山用三维可视化监管系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116071212A true CN116071212A (zh) | 2023-05-05 |
Family
ID=86174863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310140891.XA Pending CN116071212A (zh) | 2023-02-20 | 2023-02-20 | 一种矿山用三维可视化监管系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116071212A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118097539A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-05-28 | 安徽省第一测绘院 | 基于神经网络的矿山模型开采变化量提取和识别方法 |
-
2023
- 2023-02-20 CN CN202310140891.XA patent/CN116071212A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118097539A (zh) * | 2024-01-23 | 2024-05-28 | 安徽省第一测绘院 | 基于神经网络的矿山模型开采变化量提取和识别方法 |
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