CN117549304B - 一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法及系统，其中方法包括：待隧道进行爆破作业后，控制机器人进入隧道内；控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果；基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型；可视化输出数字孪生模型。本发明控制机器人在隧道爆破作业后完成开挖面地质信息采集、提取、分析，并搭建隧道的数字孪生模型，管理人员可以通过查看数字孪生模型进行动态支护设计，实现了短时间内的完成开挖面地质信息采集、提取、分析与设计，极大程度上提升了隧道工程的安全性，同时，也更加智能化。

Description

一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法及系统

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，特别涉及一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法及系统。

背景技术

隧道工程具有投资大、施工周期长、施工项目多、施工技术复杂、不可预见风险因素多和对社会环境影响大等特点，因此隧道工程是一项高风险建设工程。与一般工程相比,隧道工程具有高度多维不确定性，这些不确定性影响隧道工程建设的各个环节。由于地质环境复杂、基础信息缺乏、加之勘察手段等各方面的限制，开挖前不可能将施工中的地质状况完全掌握，必须通过开挖过程中所揭示的具体地质条件对原设计的方案进行必要的调整和修正。由于钻爆法隧道施工过程中，从爆破出渣后开挖面暴露，到开始施作支护，只有1小时左右时间。要在每个施工循环做到真正的动态支护设计，就需要在这1小时内完成开挖面地质信息采集、提取、分析与设计。这对于现有勘察设计规范中的基于人工采集、判别和设计的技术体系，是几乎不可能完成的。因此，亟需一种解决办法。

发明内容

本发明目的之一在于提供了一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法，控制机器人在隧道爆破作业后完成开挖面地质信息采集、提取、分析，并搭建隧道的数字孪生模型，管理人员可以通过查看数字孪生模型进行动态支护设计，实现了短时间内的完成开挖面地质信息采集、提取、分析与设计，极大程度上提升了隧道工程的安全性，同时，也更加智能化。

本发明实施例提供的一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法，包括：

待隧道进行爆破作业后，控制机器人进入隧道内；

控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果；

基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型；

可视化输出数字孪生模型。

优选的，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息，包括：

调取隧道对应的预设的内部地图；

从内部地图内确定多个关键扫描位置；

基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线；

基于扫描路线，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息。优选的，从内部地图内确定多个关键扫描位置，包括：

调取预设的第一搜索要求库；

从搜索要求库中提取第一搜索要求；

基于第一搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

和/或，

获取隧道的作业历史；

对作业历史、内部地图进行特征提取，获得多个信息特征；

基于多个信息特征，生成第二搜索要求；

基于第二搜索要求，通过预设的搜索来源搜索隧道安全事件；

对隧道安全事件进行特征提取，获得多个事件特征；

基于多个事件特征，生成第三搜索要求；

基于第三搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

其中，第二搜索要求包括：

隧道安全事件与每一信息特征均相关；

其中，第三搜索要求包括：

隧道安全事件与目标特征集中的每一事件特征均相关；目标特征集中包含至少M个事件特征，目标特征集中各个事件特征的特征类型对应的预设的特征权重之和大于等于预设的权重和阈值；M为正整数。

优选的，基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线，包括：

基于驻足位置确定条件，在内部地图内确定多个驻足位置；

在内部地图内规划机器人依次前往每一驻足位置的最短路线，并作为扫描路线；

其中，驻足位置确定条件包括：

目标范围内至少存在N个关键扫描位置；目标范围与一个驻足位置相关联，为以相关联的驻足位置为球心，预设的半径长度为球半径绘制的球形范围；

不同驻足位置关联的目标范围内的关键扫描位置互不相同；

全部驻足位置关联的目标范围包含全部关键扫描位置；

方向向量两两之间的最大向量夹角小于等于预设的夹角阈值；方向向量为基于同一目标范围内的球心、目标方向构建；目标方向为由球心向目标范围内的关键扫描位置的直线方向；

驻足位置落入隧道对应的预设的通信范围内。

优选的，基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果，包括：

调度预设的第二搜索要求库；

从第二搜索要求库中提取第四搜索要求；

基于第四搜索要求，从预探信息内搜索第一隧道安全事件，并作为分析结果；

和/或，

更新预设的扫描知识库；

从扫描知识库中提取扫描知识；

基于扫描知识，生成第五搜索要求；

基于第五搜索要求，从预探信息内搜索第二隧道安全事件，并作为分析结果；

其中，更新预设的扫描知识库，包括：

调取预设的扫描指挥历史库；

从扫描指挥历史库中提取扫描指挥历史；

将扫描指挥历史在预设的时间轴线上展开，获得多个历史项；

基于符合历史项条件的历史项，确定待入库知识，并存入扫描知识库；

其中，历史项条件包括：

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前预设的第一时间范围内的其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度；

或，

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前和后预设的第二时间范围内的其他历史项表征验证控制方想法。

本发明实施例提供的一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制系统，包括：

第一控制模块，用于待隧道进行爆破作业后，控制机器人进入隧道内；

第二控制模块，用于控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

分析模块，用于基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果；

搭建模块，用于基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型；

输出模块，用于可视化输出数字孪生模型。

优选的，第二控制模块控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息，包括：

调取隧道对应的预设的内部地图；

从内部地图内确定多个关键扫描位置；

基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线；

基于扫描路线，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息。

优选的，第二控制模块从内部地图内确定多个关键扫描位置，包括：

调取预设的第一搜索要求库；

从搜索要求库中提取第一搜索要求；

基于第一搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

和/或，

获取隧道的作业历史；

对作业历史、内部地图进行特征提取，获得多个信息特征；

基于多个信息特征，生成第二搜索要求；

基于第二搜索要求，通过预设的搜索来源搜索隧道安全事件；

对隧道安全事件进行特征提取，获得多个事件特征；

基于多个事件特征，生成第三搜索要求；

基于第三搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

其中，第二搜索要求包括：

隧道安全事件与每一信息特征均相关；

其中，第三搜索要求包括：

隧道安全事件与目标特征集中的每一事件特征均相关；目标特征集中包含至少M个事件特征，目标特征集中各个事件特征的特征类型对应的预设的特征权重之和大于等于预设的权重和阈值；M为正整数。

优选的，第二控制模块基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线，包括：

基于驻足位置确定条件，在内部地图内确定多个驻足位置；

在内部地图内规划机器人依次前往每一驻足位置的最短路线，并作为扫描路线；

其中，驻足位置确定条件包括：

目标范围内至少存在N个关键扫描位置；目标范围与一个驻足位置相关联，为以相关联的驻足位置为球心，预设的半径长度为球半径绘制的球形范围；

不同驻足位置关联的目标范围内的关键扫描位置互不相同；

全部驻足位置关联的目标范围包含全部关键扫描位置；

方向向量两两之间的最大向量夹角小于等于预设的夹角阈值；方向向量为基于同一目标范围内的球心、目标方向构建；目标方向为由球心向目标范围内的关键扫描位置的直线方向；

驻足位置落入隧道对应的预设的通信范围内。

优选的，分析模块基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果，包括：

调度预设的第二搜索要求库；

从第二搜索要求库中提取第四搜索要求；

基于第四搜索要求，从预探信息内搜索第一隧道安全事件，并作为分析结果；

和/或，

更新预设的扫描知识库；

从扫描知识库中提取扫描知识；

基于扫描知识，生成第五搜索要求；

基于第五搜索要求，从预探信息内搜索第二隧道安全事件，并作为分析结果；

其中，更新预设的扫描知识库，包括：

调取预设的扫描指挥历史库；

从扫描指挥历史库中提取扫描指挥历史；

将扫描指挥历史在预设的时间轴线上展开，获得多个历史项；

基于符合历史项条件的历史项，确定待入库知识，并存入扫描知识库；

其中，历史项条件包括：

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前预设的第一时间范围内的其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度；

或，

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前和后预设的第二时间范围内的其他历史项表征验证控制方想法。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法的示意图；

图2为本发明实施例中一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法，如图1所示，包括：

步骤S1：待隧道进行爆破作业后，控制机器人进入隧道内；

步骤S2：控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

步骤S3：基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果；

步骤S4：基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型；

步骤S5：可视化输出数字孪生模型。

该实施例中，机器人由履带式驱动，配备毫米波雷达、摄像机、电源、通信装置等；控制机器人对隧道内进行环境扫描时，控制毫米波雷达对隧道内进行三维扫描、控制摄像机对隧道内进行图像拍摄等，三维扫描信息和拍摄图像作为预探信息；进行安全分析时，基于预探信息，确定隧道内的围岩稳定性、隧道变形区域等；基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型，数字孪生模型一比一还原隧道内的场景，预探信息、分析结果在数字孪生模型内得以表示；可视化输出数字孪生模型，供管理人员查看。

本申请控制机器人在隧道爆破作业后完成开挖面地质信息采集、提取、分析，并搭建隧道的数字孪生模型，管理人员可以通过查看数字孪生模型进行动态支护设计，实现了短时间内的完成开挖面地质信息采集、提取、分析与设计，极大程度上提升了隧道工程的安全性，同时，也更加智能化。

在一个实施例中，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息，包括：

调取隧道对应的预设的内部地图；内部地图为隧道内的三维地图；

从内部地图内确定多个关键扫描位置；关键扫描位置为隧道内需要机器人进行环境扫描的位置；

基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线；

基于扫描路线，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息。

在一个实施例中，从内部地图内确定多个关键扫描位置，包括：

调取预设的第一搜索要求库；

从搜索要求库中提取第一搜索要求；第一搜索要求为搜索出隧道内基础的需要进行环境扫描的位置的要求，比如：搜索出爆破区域位置【爆破区域位置需要进行环境扫描，确定其周边围岩是否稳定】等；

基于第一搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

和/或，

获取隧道的作业历史；作业历史包括：爆破历史【爆破区域位置、爆破炸药类型等】、开挖历史【开挖区域位置、开挖深度等】等；

对作业历史、内部地图进行特征提取，获得多个信息特征；信息特征包括：历史爆破区域位置、历史爆破炸药类型、历史开挖区域位置、历史开挖深度、隧道地形、岩层类型等；

基于多个信息特征，生成第二搜索要求；

基于第二搜索要求，通过预设的搜索来源搜索隧道安全事件；其中，第二搜索要求包括：隧道安全事件与每一信息特征均相关；隧道安全事件为大量的历史上隧道内机器人扫描到隧道内围岩异常的事件，隧道安全事件的事发现场可以为当前隧道、其他隧道等；通过第二搜索要求的限制，隧道安全事件与每一信息特征均相关，使得隧道安全事件更适宜用于确定当前隧道内的多个关键扫描位置，提升了确定精准性；

对隧道安全事件进行特征提取，获得多个事件特征；事件特征包括：出现隧道内围岩异常时扫描到的围岩走向与隧道轴线夹角信息、岩层倾角信息等；

基于多个事件特征，生成第三搜索要求；

基于第三搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

其中，第三搜索要求包括：

隧道安全事件与目标特征集中的每一事件特征均相关；目标特征集中包含至少M个事件特征，目标特征集中各个事件特征的特征类型对应的预设的特征权重之和大于等于预设的权重和阈值；M为正整数。M可由技术人员提前设定；特征类型包括：围岩走向与隧道轴线夹角、岩层倾角等；特征权重代表该特征类型下的事件特征需要被隧道安全事件相关的程度，可由技术人员根据实际需求提前设定；设置第三搜索要求，可以使得搜索出的关键扫描位置更加全面，提升系统适用性。

在一个实施例中，基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线，包括：

基于驻足位置确定条件，在内部地图内确定多个驻足位置；当机器人抵达隧道内后，停留在驻足位置，对周边关键扫描位置进行环境扫描；

在内部地图内规划机器人依次前往每一驻足位置的最短路线，并作为扫描路线；

其中，驻足位置确定条件包括：

目标范围内至少存在N个关键扫描位置；目标范围与一个驻足位置相关联，为以相关联的驻足位置为球心，预设的半径长度为球半径绘制的球形范围；N为正整数，可由技术人员提前设定；半径长度可以为，比如：20米；设置这一驻足位置确定条件，可以使得机器人抵达隧道内后，停留在驻足位置，对目标范围内的关键扫描位置进行环境扫描即可；

不同驻足位置关联的目标范围内的关键扫描位置互不相同；设置这一驻足位置确定条件，可以避免机器人对同一关键扫描位置进行重复环境扫描；

全部驻足位置关联的目标范围包含全部关键扫描位置；设置这一驻足位置确定条件，可以保证机器人可以对全部关键扫描位置进行环境扫描；

方向向量两两之间的最大向量夹角小于等于预设的夹角阈值；方向向量为基于同一目标范围内的球心、目标方向构建；目标方向为由球心向目标范围内的关键扫描位置的直线方向；夹角阈值可以为，比如：75度；设置这一驻足位置确定条件，可以使得机器人在一个驻足位置停留对目标范围内关键扫描位置进行环境扫描时，无需大角度切换扫描方向，提升机器人环境扫描效率，缩短环境扫描时间；

驻足位置落入隧道对应的预设的通信范围内。通信范围为隧道内部可以与外界进行通信的覆盖范围；设置这一驻足位置确定条件，可以使得机器人在一个驻足位置停留时，可以向外界发送扫描信息、受远程控制等。

在一个实施例中，基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果，包括：

调度预设的第二搜索要求库；

从第二搜索要求库中提取第四搜索要求；第四搜索要求为搜索出基础的隧道异常的事件，比如：搜索出围岩开裂情形等；

基于第四搜索要求，从预探信息内搜索第一隧道安全事件，并作为分析结果；

和/或，

更新预设的扫描知识库；

从扫描知识库中提取扫描知识；扫描知识指示何种预探信息代表隧道异常，比如：扫描知识为围岩裂隙长度为30cm、开裂隙缝宽度为3cm；

基于扫描知识，生成第五搜索要求；第五搜索要求包括：第二隧道安全事件与扫描知识相关；

基于第五搜索要求，从预探信息内搜索第二隧道安全事件，并作为分析结果；比如：搜索到预探信息内包含“围岩裂隙长度为30cm、开裂隙缝宽度为3cm”，则作为第二隧道安全事件，并作为分析结果；

其中，更新预设的扫描知识库，包括：

调取预设的扫描指挥历史库；

从扫描指挥历史库中提取扫描指挥历史；扫描指挥历史为历史上管理人员对进入隧道内的机器人进行环境扫描控制的记录；

将扫描指挥历史在预设的时间轴线上展开，获得多个历史项；展开时，基于扫描指挥历史中各信息的产生时间，将信息在时间轴上进行表示，获得历史项；

基于符合历史项条件的历史项，确定待入库知识，并存入扫描知识库；当历史项符合历史项条件时，说明对象历史项可以指示何种预探信息代表隧道异常，以此确定待入库知识，存入扫描知识库实现对扫描知识库进行更新；

其中，历史项条件包括：

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前预设的第一时间范围内的其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度；第一时间范围可以为，比如：30秒；其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度时，其他历史项为机器人多次被控制进行环境扫描角度调整的记录；当历史项前预设的第一时间范围内的其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度时，若历史项的内容类型为机器人扫描数据，则说明管理人员远程控制机器人进行环境扫描，多次调整环境扫描角度后扫描到隧道异常数据；

或，

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前和后预设的第二时间范围内的其他历史项表征验证控制方想法。第二时间范围可以为，比如：15秒；其他历史项表征表征验证控制方想法时，其他历史项为为管理人员控制机器人时发出的发言的语义，比如：先后为“就是这里异常”、“对吧，的确异常”。设置历史项条件对历史项进行筛选，提升了扫描知识库更新的精准性、更新质量，间接提升了扫描知识库用于生成第五搜索要求的能力。

本发明实施例提供了一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制系统，如图2所示，包括：

第一控制模块1，用于待隧道进行爆破作业后，控制机器人进入隧道内；

第二控制模块2，用于控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

分析模块3，用于基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果；

搭建模块4，用于基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型；

输出模块5，用于可视化输出数字孪生模型。

第二控制模块2控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息，包括：

调取隧道对应的预设的内部地图；

从内部地图内确定多个关键扫描位置；

基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线；

基于扫描路线，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息。

第二控制模块2从内部地图内确定多个关键扫描位置，包括：

调取预设的第一搜索要求库；

从搜索要求库中提取第一搜索要求；

基于第一搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

和/或，

获取隧道的作业历史；

对作业历史、内部地图进行特征提取，获得多个信息特征；

基于多个信息特征，生成第二搜索要求；

基于第二搜索要求，通过预设的搜索来源搜索隧道安全事件；

对隧道安全事件进行特征提取，获得多个事件特征；

基于多个事件特征，生成第三搜索要求；

基于第三搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

其中，第二搜索要求包括：

隧道安全事件与每一信息特征均相关；

其中，第三搜索要求包括：

隧道安全事件与目标特征集中的每一事件特征均相关；目标特征集中包含至少M个事件特征，目标特征集中各个事件特征的特征类型对应的预设的特征权重之和大于等于预设的权重和阈值；M为正整数。

第二控制模块2基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线，包括：

基于驻足位置确定条件，在内部地图内确定多个驻足位置；

在内部地图内规划机器人依次前往每一驻足位置的最短路线，并作为扫描路线；

其中，驻足位置确定条件包括：

目标范围内至少存在N个关键扫描位置；目标范围与一个驻足位置相关联，为以相关联的驻足位置为球心，预设的半径长度为球半径绘制的球形范围；

不同驻足位置关联的目标范围内的关键扫描位置互不相同；

全部驻足位置关联的目标范围包含全部关键扫描位置；

方向向量两两之间的最大向量夹角小于等于预设的夹角阈值；方向向量为基于同一目标范围内的球心、目标方向构建；目标方向为由球心向目标范围内的关键扫描位置的直线方向；

驻足位置落入隧道对应的预设的通信范围内。

分析模块3基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果，包括：

调度预设的第二搜索要求库；

从第二搜索要求库中提取第四搜索要求；

基于第四搜索要求，从预探信息内搜索第一隧道安全事件，并作为分析结果；

和/或，

更新预设的扫描知识库；

从扫描知识库中提取扫描知识；

基于扫描知识，生成第五搜索要求；

基于第五搜索要求，从预探信息内搜索第二隧道安全事件，并作为分析结果；

其中，更新预设的扫描知识库，包括：

调取预设的扫描指挥历史库；

从扫描指挥历史库中提取扫描指挥历史；

将扫描指挥历史在预设的时间轴线上展开，获得多个历史项；

基于符合历史项条件的历史项，确定待入库知识，并存入扫描知识库；

其中，历史项条件包括：

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前预设的第一时间范围内的其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度；

或，

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前和后预设的第二时间范围内的其他历史项表征验证控制方想法。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法，其特征在于，包括：

待隧道进行爆破作业后，控制机器人进入隧道内；

控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果；

基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型；

可视化输出数字孪生模型；

控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息，包括：

调取隧道对应的预设的内部地图；

从内部地图内确定多个关键扫描位置；

基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线；

基于扫描路线，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线，包括：

基于驻足位置确定条件，在内部地图内确定多个驻足位置；

在内部地图内规划机器人依次前往每一驻足位置的最短路线，并作为扫描路线；

其中，驻足位置确定条件包括：

目标范围内至少存在N个关键扫描位置；目标范围与一个驻足位置相关联，为以相关联的驻足位置为球心，预设的半径长度为球半径绘制的球形范围；

不同驻足位置关联的目标范围内的关键扫描位置互不相同；

全部驻足位置关联的目标范围包含全部关键扫描位置；

方向向量两两之间的最大向量夹角小于等于预设的夹角阈值；方向向量为基于同一目标范围内的球心、目标方向构建；目标方向为由球心向目标范围内的关键扫描位置的直线方向；

驻足位置落入隧道对应的预设的通信范围内。

2.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法，其特征在于，从内部地图内确定多个关键扫描位置，包括：

调取预设的第一搜索要求库；

从搜索要求库中提取第一搜索要求；

基于第一搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

和/或，

获取隧道的作业历史；

对作业历史、内部地图进行特征提取，获得多个信息特征；

基于多个信息特征，生成第二搜索要求；

基于第二搜索要求，通过预设的搜索来源搜索隧道安全事件；

对隧道安全事件进行特征提取，获得多个事件特征；

基于多个事件特征，生成第三搜索要求；

基于第三搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

其中，第二搜索要求包括：

隧道安全事件与每一信息特征均相关；

其中，第三搜索要求包括：

隧道安全事件与目标特征集中的每一事件特征均相关；目标特征集中包含至少M个事件特征，目标特征集中各个事件特征的特征类型对应的预设的特征权重之和大于等于预设的权重和阈值；M为正整数。

3.如权利要求1所述的一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制方法，其特征在于，基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果，包括：

调度预设的第二搜索要求库；

从第二搜索要求库中提取第四搜索要求；

基于第四搜索要求，从预探信息内搜索第一隧道安全事件，并作为分析结果；

和/或，

更新预设的扫描知识库；

从扫描知识库中提取扫描知识；

基于扫描知识，生成第五搜索要求；

基于第五搜索要求，从预探信息内搜索第二隧道安全事件，并作为分析结果；

其中，更新预设的扫描知识库，包括：

调取预设的扫描指挥历史库；

从扫描指挥历史库中提取扫描指挥历史；

将扫描指挥历史在预设的时间轴线上展开，获得多个历史项；

基于符合历史项条件的历史项，确定待入库知识，并存入扫描知识库；

其中，历史项条件包括：

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前预设的第一时间范围内的其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度；

或，

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前和后预设的第二时间范围内的其他历史项表征验证控制方想法。

4.一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制系统，其特征在于，包括：

第一控制模块，用于待隧道进行爆破作业后，控制机器人进入隧道内；

第二控制模块，用于控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

分析模块，用于基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果；

搭建模块，用于基于预探信息、分析结果，搭建隧道的数字孪生模型；

输出模块，用于可视化输出数字孪生模型；

第二控制模块控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息，包括：

调取隧道对应的预设的内部地图；

从内部地图内确定多个关键扫描位置；

基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线；

基于扫描路线，控制机器人对隧道内进行环境扫描，获取预探信息；

第二控制模块基于多个关键扫描位置，在内部地图内规划机器人的扫描路线，包括：

基于驻足位置确定条件，在内部地图内确定多个驻足位置；

在内部地图内规划机器人依次前往每一驻足位置的最短路线，并作为扫描路线；

其中，驻足位置确定条件包括：

目标范围内至少存在N个关键扫描位置；目标范围与一个驻足位置相关联，为以相关联的驻足位置为球心，预设的半径长度为球半径绘制的球形范围；

不同驻足位置关联的目标范围内的关键扫描位置互不相同；

全部驻足位置关联的目标范围包含全部关键扫描位置；

方向向量两两之间的最大向量夹角小于等于预设的夹角阈值；方向向量为基于同一目标范围内的球心、目标方向构建；目标方向为由球心向目标范围内的关键扫描位置的直线方向；

驻足位置落入隧道对应的预设的通信范围内。

5.如权利要求4所述的一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制系统，其特征在于，第二控制模块从内部地图内确定多个关键扫描位置，包括：

调取预设的第一搜索要求库；

从搜索要求库中提取第一搜索要求；

基于第一搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

和/或，

获取隧道的作业历史；

对作业历史、内部地图进行特征提取，获得多个信息特征；

基于多个信息特征，生成第二搜索要求；

基于第二搜索要求，通过预设的搜索来源搜索隧道安全事件；

对隧道安全事件进行特征提取，获得多个事件特征；

基于多个事件特征，生成第三搜索要求；

基于第三搜索要求，在内部地图内搜索关键扫描位置；

其中，第二搜索要求包括：

隧道安全事件与每一信息特征均相关；

其中，第三搜索要求包括：

隧道安全事件与目标特征集中的每一事件特征均相关；目标特征集中包含至少M个事件特征，目标特征集中各个事件特征的特征类型对应的预设的特征权重之和大于等于预设的权重和阈值；M为正整数。

6.如权利要求4所述的一种基于数字孪生的机器人隧道爆破预探控制系统，其特征在于，分析模块基于预探信息，对隧道内进行安全分析，获取分析结果，包括：

调度预设的第二搜索要求库；

从第二搜索要求库中提取第四搜索要求；

基于第四搜索要求，从预探信息内搜索第一隧道安全事件，并作为分析结果；

和/或，

更新预设的扫描知识库；

从扫描知识库中提取扫描知识；

基于扫描知识，生成第五搜索要求；

基于第五搜索要求，从预探信息内搜索第二隧道安全事件，并作为分析结果；

其中，更新预设的扫描知识库，包括：

调取预设的扫描指挥历史库；

从扫描指挥历史库中提取扫描指挥历史；

将扫描指挥历史在预设的时间轴线上展开，获得多个历史项；

基于符合历史项条件的历史项，确定待入库知识，并存入扫描知识库；

其中，历史项条件包括：

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前预设的第一时间范围内的其他历史项表征机器人被多次调整扫描角度；

或，

历史项的内容类型为机器人扫描数据且在时间轴线上历史项前和后预设的第二时间范围内的其他历史项表征验证控制方想法。