三維激光掃描在礦山安全監(jiān)測平臺(tái)中的應(yīng)用

摘要：針對礦山安全監(jiān)測的需求，本文利用三維激光掃描技術(shù)為露天礦山安全監(jiān)測平臺(tái)提供三維的可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控場景。案例研究表明，利用三維激光掃描技術(shù)，可以率、*精度的構(gòu)建礦山安全監(jiān)測三維可視化平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)新*代物聯(lián)網(wǎng)條件下礦山安全的多源監(jiān)測技術(shù)的集成。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描；礦山；安全監(jiān)測

*、礦山安全監(jiān)測

礦產(chǎn)資源在目前階段是*上發(fā)展社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要的基礎(chǔ)資源，也是人民生活水平提升的物質(zhì)基礎(chǔ)*。礦產(chǎn)資源具有稀缺性和的特點(diǎn)，因此也是人類寶貴的自然財(cái)富。礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中不可避免的會(huì)伴生各種礦山災(zāi)害，比如地表塌陷、邊坡滑坡、井下透水、瓦斯?jié)舛冗^*等。因此，在礦山安全生產(chǎn)過程中必須遵循“安全、預(yù)防為主、綜合治理”的安全生產(chǎn)方針^[1]。而礦山安全監(jiān)測也日益受到*和企業(yè)的重視。

礦山安全監(jiān)測的方法和手段很多，是*個(gè)復(fù)雜且龐大的系統(tǒng)工程。礦山安全監(jiān)測涉及到不同種類的礦山如露天礦、地下礦、煤礦、金屬礦等，礦山安全監(jiān)測涉及到各種傳感器，包括位移、應(yīng)力、壓力、氣象、水文、氣體濃度、熱量等，涉及的儀器設(shè)備包括壓力計(jì)、張力計(jì)、測量機(jī)器人、GNSS接收機(jī)、溫度計(jì)、濃度計(jì)以及遙感衛(wèi)星、無人機(jī)等^[2]。礦山安全監(jiān)測的方式也是綜合各種傳感器的信息加上趨勢分析進(jìn)行判斷和預(yù)警。因此，在礦山安全監(jiān)測中，*個(gè)集成多源傳感器并能進(jìn)行在線實(shí)時(shí)綜合分析的安全監(jiān)測平臺(tái)是礦山安全監(jiān)測中的重要技術(shù)支撐。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，礦山安全監(jiān)測平臺(tái)也逐步朝著智能三維可視化的方向發(fā)展。

二、三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)是*種利用激光測距原理進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的空間三維測量的新技術(shù)^[3]。該技術(shù)與傳統(tǒng)手段相比，具有獲取數(shù)據(jù)速度快、獲取數(shù)據(jù)的精度*和獲取的數(shù)據(jù)信息量豐富等特點(diǎn)。除了傳統(tǒng)的空間坐標(biāo)信息，三維激光掃描技術(shù)還可以獲取目標(biāo)對象的紋理信息和反射率信息。因此該技術(shù)的出現(xiàn)也被稱為是測量技術(shù)從單點(diǎn)測量到面測量的*個(gè)飛躍^[4]。此外，該技術(shù)在成果表現(xiàn)形式上，具有成果種類豐富的特點(diǎn)，因此該技術(shù)廣泛的受到了各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的關(guān)注。目前在傳統(tǒng)測繪、文化遺產(chǎn)保護(hù)、工業(yè)設(shè)計(jì)、智慧城市、工廠設(shè)計(jì)、軍事分析等領(lǐng)域都有了*定的研究和應(yīng)用^[5]。

三維激光掃描技術(shù)按照工作原理可分為脈沖式與相位式兩類。脈沖式以點(diǎn)脈沖激光按照飛行時(shí)計(jì)算距離；相位式以連續(xù)的相位激光波通過相位差實(shí)現(xiàn)測距。由于三維激光掃描采集的點(diǎn)云速度快、數(shù)據(jù)量很大，形成的目標(biāo)對象的表面密集的三維點(diǎn)集數(shù)據(jù)通常形象的被稱作點(diǎn)云^[6]。

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