一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其包括如下具體步驟：1）根據(jù)礦區(qū)位置對無人機(jī)的航線進(jìn)行規(guī)劃；2）通過搭載在無人機(jī)上的遙感設(shè)備對礦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，從而實(shí)時獲取礦區(qū)地面圖像；3）當(dāng)無人機(jī)在步驟2）中監(jiān)測至礦區(qū)地面存在裂縫時，通過無人機(jī)下降至裂縫位置，通過搭載在無人機(jī)上的檢測設(shè)備對裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行收集；4）通過搭載在無人機(jī)上的坡度檢測儀檢測裂縫所處區(qū)域地面坡度；采用上述技術(shù)方案的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其可通過無人機(jī)實(shí)現(xiàn)對礦區(qū)地形進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并對于礦區(qū)內(nèi)可能出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測，從而對礦區(qū)內(nèi)出現(xiàn)塌陷的現(xiàn)狀，以及其后續(xù)可能的變化做出相應(yīng)判斷。
【專利說明】一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種災(zāi)害監(jiān)控方法，尤其是一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 礦山資源在開采過后，采空區(qū)上覆巖層的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，依次發(fā)生 冒落、斷裂、彎曲等移動變形，最終涉及地表，從而形成礦區(qū)的塌陷。礦區(qū)塌陷不僅對自然環(huán) 境有不可逆的惡劣影響，同時對礦區(qū)的居住人員亦存在極大的隱患。礦區(qū)塌陷的最大表現(xiàn) 是地表出現(xiàn)裂縫，現(xiàn)有技術(shù)中對礦區(qū)塌陷現(xiàn)象的監(jiān)測，其往往通過人員實(shí)地勘測獲取裂縫 的位置與相關(guān)信息，但由于礦區(qū)通常面積廣大且地形復(fù)雜，人工作業(yè)無法有效對礦區(qū)進(jìn)行 全面的監(jiān)測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其可有效 檢測礦區(qū)的地形環(huán)境，從而對礦區(qū)的塌陷現(xiàn)狀與可能性做出實(shí)時監(jiān)測。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明涉及一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其包括 如下具體步驟： 1) 根據(jù)礦區(qū)位置對無人機(jī)的航線進(jìn)行規(guī)劃； 2) 設(shè)置無人機(jī)按照步驟1)設(shè)定的航線進(jìn)行巡航，并通過搭載在無人機(jī)上的遙感設(shè)備 對礦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，從而實(shí)時獲取礦區(qū)地面圖像； 3) 當(dāng)無人機(jī)在步驟2)中監(jiān)測至礦區(qū)地面存在裂縫時，通過無人機(jī)下降至裂縫位置，通 過搭載在無人機(jī)上的檢測設(shè)備對裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行收集； 4) 當(dāng)無人機(jī)完成步驟3)中的數(shù)據(jù)收集工作時，通過搭載在無人機(jī)上的坡度檢測儀檢 測裂縫所處區(qū)域地面坡度。
[0005] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1)中，對無人機(jī)進(jìn)行航線規(guī)劃的方法為：將礦 區(qū)地形劃分為多個彼此嵌套的環(huán)形區(qū)域，并在每個環(huán)形區(qū)域內(nèi)取多個定位點(diǎn)，設(shè)置無人機(jī) 按照由內(nèi)至外的順序依次通過每個環(huán)形區(qū)域內(nèi)的定位點(diǎn)。采用上述設(shè)計，其可對礦區(qū)區(qū)域 內(nèi)的地形做出完整的監(jiān)測，從而避免監(jiān)測死角的出現(xiàn)。
[0006] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3)中，當(dāng)無人機(jī)監(jiān)測至裂縫存在后，其在裂縫延 伸方向上取多個第二定位點(diǎn)，設(shè)置無人機(jī)依次通過第二定位點(diǎn)。采用上述設(shè)計，其可通過對 裂縫位置進(jìn)行沿其形狀的二次監(jiān)測，從而獲取更為完整的裂縫圖像，便于對礦區(qū)塌陷的現(xiàn) 狀，以及可能出現(xiàn)的塌陷可能做出更好的判斷。
[0007] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述檢測設(shè)備包括激光測距儀與土壤硬度計。
[0008] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3)中，對裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行收集的方法為： 5. 1)設(shè)置無人機(jī)降落至裂縫位置，在裂縫延伸方向上取多個檢測點(diǎn)，并記錄各個檢測 點(diǎn)的相對位置； 5. 2)在步驟5. 1)中設(shè)置的每一個檢測點(diǎn)位置分別通過搭載在無人機(jī)上的激光測距儀 測量該處裂縫寬度與深度； 5. 3)設(shè)置無人機(jī)移動至裂縫兩側(cè)位置，在堅直方向上的多個位置中，分別將土壤硬度 計插入裂縫兩側(cè)土層，獲取該位置的土壤硬度，從而獲取裂縫兩側(cè)松散物厚度。
[0009] 采用上述設(shè)計，其可在裂縫內(nèi)的多個位置通過激光測距儀測量測量裂縫的寬度與 深度，從而獲取裂縫內(nèi)各個位置的形狀參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對裂縫的分布狀態(tài)與其程度做出清 晰的認(rèn)知；同時，上述步驟通過土壤硬度計測量裂縫兩側(cè)的松散物厚度，從而得以確認(rèn)裂縫 兩側(cè)的地質(zhì)性能。
[0010] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟5. 1)中，同一裂縫內(nèi)的檢測點(diǎn)中包含有裂縫的 兩端點(diǎn)；相鄰兩個檢測點(diǎn)之間的距離至多為3米。采用上述設(shè)計，其可通過在裂縫內(nèi)多個彼 此相近的檢測點(diǎn)得到裂縫內(nèi)各個位置的形狀參數(shù)；同時，多個檢測點(diǎn)之間的分布軌跡可模 擬出裂縫的弧度。
[0011] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟5. 3)中，其至少在堅直方向上取4個檢測位置， 且相鄰兩個檢測位置之間的距離至多為10厘米。采用上述設(shè)計，其可對松散層的厚度做出 清晰的判斷。
[0012] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟4)中，檢測裂縫所處區(qū)域地面坡度的方法為，在 裂縫周邊選取多個坡度測量點(diǎn)，通過無人機(jī)降落至坡度測量點(diǎn)位置，使得坡度測量儀與坡 度測量點(diǎn)的地面接觸，從而實(shí)現(xiàn)坡度的測量；所述坡度測量點(diǎn)至少為6個，其在裂縫延伸方 向上均勻分布。采用上述設(shè)計，其可精確獲知裂縫兩側(cè)的坡度，從而對裂縫是否處于穩(wěn)定狀 態(tài)得以進(jìn)一步的判斷。
[0013] 采用上述技術(shù)方案的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其可通過無人機(jī)實(shí)現(xiàn)對礦 區(qū)地形進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并對于礦區(qū)內(nèi)可能出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測，從而對礦區(qū)內(nèi) 出現(xiàn)塌陷的現(xiàn)狀，以及其后續(xù)可能的變化做出相應(yīng)判斷；上述方法采用無人機(jī)替代人工勘 探，其可不受地形影響，實(shí)現(xiàn)對整個礦區(qū)的高效監(jiān)測。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】僅用于說 明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0015] 一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其包括如下具體步驟： 1) 根據(jù)礦區(qū)位置對無人機(jī)的航線進(jìn)行規(guī)劃； 2) 設(shè)置無人機(jī)按照步驟1)設(shè)定的航線進(jìn)行巡航，并通過搭載在無人機(jī)上的遙感設(shè)備 對礦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，從而實(shí)時獲取礦區(qū)地面圖像； 3) 當(dāng)無人機(jī)在步驟2)中監(jiān)測至礦區(qū)地面存在裂縫時，通過無人機(jī)下降至裂縫位置，通 過搭載在無人機(jī)上的檢測設(shè)備對裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行收集； 4) 當(dāng)無人機(jī)完成步驟3)中的數(shù)據(jù)收集工作時，通過搭載在無人機(jī)上的坡度檢測儀檢 測裂縫所處區(qū)域地面坡度。
[0016] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟1)中，對無人機(jī)進(jìn)行航線規(guī)劃的方法為：將礦 區(qū)地形劃分為多個彼此嵌套的環(huán)形區(qū)域，并在每個環(huán)形區(qū)域內(nèi)取多個定位點(diǎn)，設(shè)置無人機(jī) 按照由內(nèi)至外的順序依次通過每個環(huán)形區(qū)域內(nèi)的定位點(diǎn)。采用上述設(shè)計，其可對礦區(qū)區(qū)域 內(nèi)的地形做出完整的監(jiān)測，從而避免監(jiān)測死角的出現(xiàn)。
[0017] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3)中，當(dāng)無人機(jī)監(jiān)測至裂縫存在后，其在裂縫延 伸方向上取多個第二定位點(diǎn)，設(shè)置無人機(jī)依次通過第二定位點(diǎn)。采用上述設(shè)計，其可通過對 裂縫位置進(jìn)行沿其形狀的二次監(jiān)測，從而獲取更為完整的裂縫圖像，便于對礦區(qū)塌陷的現(xiàn) 狀，以及可能出現(xiàn)的塌陷可能做出更好的判斷。
[0018] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述檢測設(shè)備包括激光測距儀與土壤硬度計。
[0019] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟3)中，對裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行收集的方法為： 5. 1)設(shè)置無人機(jī)降落至裂縫位置，在裂縫延伸方向上取多個檢測點(diǎn)，并記錄各個檢測 點(diǎn)的相對位置； 5. 2)在步驟5. 1)中設(shè)置的每一個檢測點(diǎn)位置分別通過搭載在無人機(jī)上的激光測距儀 測量該處裂縫寬度與深度； 5. 3)設(shè)置無人機(jī)移動至裂縫兩側(cè)位置，在堅直方向上的多個位置中，分別將土壤硬度 計插入裂縫兩側(cè)土層，獲取該位置的土壤硬度，從而獲取裂縫兩側(cè)松散物厚度。
[0020] 采用上述設(shè)計，其可在裂縫內(nèi)的多個位置通過激光測距儀測量測量裂縫的寬度與 深度，從而獲取裂縫內(nèi)各個位置的形狀參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對裂縫的分布狀態(tài)與其程度做出清 晰的認(rèn)知；同時，上述步驟通過土壤硬度計測量裂縫兩側(cè)的松散物厚度，從而得以確認(rèn)裂縫 兩側(cè)的地質(zhì)性能。
[0021] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟5. 1)中，同一裂縫內(nèi)的檢測點(diǎn)中包含有裂縫的 兩端點(diǎn)；相鄰兩個檢測點(diǎn)之間的距離為2米。采用上述設(shè)計，其可通過在裂縫內(nèi)多個彼此相 近的檢測點(diǎn)得到裂縫內(nèi)各個位置的形狀參數(shù)；同時，多個檢測點(diǎn)之間的分布軌跡可模擬出 裂縫的弧度。
[0022] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟5. 3)中，其在堅直方向上取4個檢測位置，且相 鄰兩個檢測位置之間的距離為5厘米。采用上述設(shè)計，其可對松散層的厚度做出清晰的判 斷。
[0023] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟4)中，檢測裂縫所處區(qū)域地面坡度的方法為，在 裂縫周邊選取多個坡度測量點(diǎn)，通過無人機(jī)降落至坡度測量點(diǎn)位置，使得坡度測量儀與坡 度測量點(diǎn)的地面接觸，從而實(shí)現(xiàn)坡度的測量；所述坡度測量點(diǎn)為6個，其在裂縫延伸方向上 均勻分布。采用上述設(shè)計，其可精確獲知裂縫兩側(cè)的坡度，從而對裂縫是否處于穩(wěn)定狀態(tài)得 以進(jìn)一步的判斷。
[0024] 采用上述技術(shù)方案的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其可通過無人機(jī)實(shí)現(xiàn)對礦 區(qū)地形進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并對于礦區(qū)內(nèi)可能出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的檢測，從而對礦區(qū)內(nèi) 出現(xiàn)塌陷的現(xiàn)狀，以及其后續(xù)可能的變化做出相應(yīng)判斷；上述方法采用無人機(jī)替代人工勘 探，其可不受地形影響，實(shí)現(xiàn)對整個礦區(qū)的高效監(jiān)測。本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限 于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其特征在于，所述基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān) 測方法包括如下具體步驟： 1) 根據(jù)礦區(qū)位置對無人機(jī)的航線進(jìn)行規(guī)劃； 2) 設(shè)置無人機(jī)按照步驟1)設(shè)定的航線進(jìn)行巡航，并通過搭載在無人機(jī)上的遙感設(shè)備對 礦區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，從而實(shí)時獲取礦區(qū)地面圖像； 3) 當(dāng)無人機(jī)在步驟2)中監(jiān)測至礦區(qū)地面存在裂縫時，通過無人機(jī)下降至裂縫位置，通 過搭載在無人機(jī)上的檢測設(shè)備對裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行收集； 4) 當(dāng)無人機(jī)完成步驟3)中的數(shù)據(jù)收集工作時，通過搭載在無人機(jī)上的坡度檢測儀檢測 裂縫所處區(qū)域地面坡度。
2. 按照權(quán)利要1所述的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟1)中， 對無人機(jī)進(jìn)行航線規(guī)劃的方法為：將礦區(qū)地形劃分為多個彼此嵌套的環(huán)形區(qū)域，并在每個 環(huán)形區(qū)域內(nèi)取多個定位點(diǎn)，設(shè)置無人機(jī)按照由內(nèi)至外的順序依次通過每個環(huán)形區(qū)域內(nèi)的定 位點(diǎn)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟 3)中，當(dāng)無人機(jī)監(jiān)測至裂縫存在后，其在裂縫延伸方向上取多個第二定位點(diǎn)，設(shè)置無人機(jī)依 次通過第二定位點(diǎn)。
4. 按照權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其特征在于，所述檢測設(shè) 備包括激光測距儀與土壤硬度計。
5. 按照權(quán)利要求1或4所述的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟 3)中，對裂縫數(shù)據(jù)進(jìn)行收集的方法為： 5. 1)設(shè)置無人機(jī)降落至裂縫位置，在裂縫延伸方向上取多個檢測點(diǎn)，并記錄各個檢測 點(diǎn)的相對位置； 5. 2)在步驟51)中設(shè)置的每一個檢測點(diǎn)位置分別通過搭載在無人機(jī)上的激光測距儀測 量該處裂縫寬度與深度； 5. 3)設(shè)置無人機(jī)移動至裂縫兩側(cè)位置，在堅直方向上的多個位置中，分別將土壤硬度 計插入裂縫兩側(cè)土層，獲取該位置的土壤硬度，從而獲取裂縫兩側(cè)松散物厚度。
6. 按照權(quán)利要求5所述的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟 5. 1)中，同一裂縫內(nèi)的檢測點(diǎn)中包含有裂縫的兩端點(diǎn)；相鄰兩個檢測點(diǎn)之間的距離至多為 3米。
7. 按照權(quán)利要求5所述的基于無人機(jī)的礦區(qū)塌陷監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟 5.3)中，其至少在堅直方向上取4個檢測位置，且相鄰兩個檢測位置之間的距離至多為10 厘米。
8. 按照權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的多流域水體質(zhì)量綜合監(jiān)測與分析方法，其特征 在于，所述步驟4)中，檢測裂縫所處區(qū)域地面坡度的方法為，在裂縫周邊選取多個坡度測量 點(diǎn)，通過無人機(jī)降落至坡度測量點(diǎn)位置，使得坡度測量儀與坡度測量點(diǎn)的地面接觸，從而實(shí) 現(xiàn)坡度的測量；所述坡度測量點(diǎn)至少為6個，其在裂縫延伸方向上均勻分布。
【文檔編號】G05D1/10GK104155995SQ201410390296
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】葛文進(jìn), 趙雪鳳 申請人:江蘇恒創(chuàng)軟件有限公司