用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法制造技术

用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，包括以下步骤：步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；步骤3、记录干滩测量仪与干滩长度测量点的距离、水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别与两个坝体参考点的距离、水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；步骤4、记录干滩测量仪与滩顶高程测量点的距离、水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。解决了现有技术中存在的人工测量受环境制约准确率低的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿冶安全监控方法
，涉及一种用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法。
技术介绍
尾矿干排，是近年来国内逐渐兴起的一项尾矿处置工艺，是指选矿流程输出的尾矿浆经多级浓缩后，再经脱水振动筛等高效脱水设备进行脱水处理，形成含水小、易沉淀固化、运输方便易于堆存的矿渣。尾矿干排能够提高尾矿利用率，减少环境污染，现在国家已经明文要求，必须对矿浆进行尾矿干排处理。尾矿库是指尾矿坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存尾矿干排过程中形成的矿渣的场所。在尾矿干排过程中，筑坝拦截矿浆中的矿渣和水，矿渣由于水的冲击在筑坝拦截面沉积，沉积体露出水面的部分称为干滩。干滩长度是指水滩分界点到坝顶方向线的最小垂直距离，滩顶高程是指干滩中的最高点的高程，往往会随着放矿、降雨等因素发生变化。尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故，干滩长度和滩顶高程是检测尾矿安全的重要指标，传统的测量方法是通过人工定期或不定期采集数据，实现对尾矿库的安全监测，但是，人工采集不仅会存在一些误差和错误，而且受到环境、地形、天气、人员素质等因素的制约，会造成一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，解决了现有技术中存在的人工测量受环境制约准确率低的问题。本专利技术所采用的技术方案是，用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，包括以下步骤：步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；步骤3、记录干滩测量仪到干滩长度测量点的距离，以及干滩测量仪与干滩长度测量点的水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别到两个坝体参考点的距离，以及干滩测量仪分别与两个坝体参考点的水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；步骤4、记录干滩测量仪到滩顶高程测量点的距离，以及干滩测量仪与滩顶高程测量点的水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。干滩测量仪包括图像处理模块，图像处理模块分别连接有激光测距仪和云台，云台上设置有摄像机。步骤2中，预设多条干滩长度巡航轨迹，干滩长度巡航轨迹以水面处为起点，以干滩处为终点，并经过水滩分界线；预设一条滩顶高程巡航轨迹，滩顶高程巡航轨迹经过干滩最高点。步骤2中，寻找干滩长度测量点和滩顶高程测量点的过程中，巡航操作具体如下：每条巡航轨迹的起点为S，终点为E，在巡航轨迹起点S处，水平巡航角为αS，垂直巡航角为βS；在巡航轨迹终点E处，水平巡航角为αE，垂直巡航角为βE；巡航过程中，水平巡航角为α，垂直巡航角为β：对水平巡航角α进行变换：计算dltα＝(αE－αS)(1)(1)当dltα>0且|dltα|>180°，Kα＝360°-|dltα|；在αS的基础上每次减少0.1°(若αS≤0°时，αS＝αS+360°)；(2)当dltα>0且|dltα|<180°时，Kα＝|dltα|；如果dltα<0，在αS的基础上每次增加0.1°；(3)当dltα<0且|dltα|>180°，Kα＝360°-|dltα|；在αS的基础上每次增加0.1°(若αS≥360°时，αS＝αS－360°)；(4)当dltα<0且|dltα|<180°时，Kα＝|dltα|；如果dltα<0，在αS的基础上每次减少0.1°；对垂直巡航角β进行变换：计算dltβ＝(βE－βS)(2)(1)当dltβ>0且|dltβ|>180°，Kβ＝360°-|dltβ|，K＝Kβ/Kα；在βS的基础上每次减少K*0.1°(若βS≤0°时，βS＝βS+360°)；(2)当dltβ>0且|dltβ|<180°时，Kβ＝|dltβ|，K＝Kβ/Kα；如果dltβ<0，在βS的基础上每次增加K*0.1°；(3)当dltβ<0且|dltβ|>180°，Kβ＝360°-|dltβ|，K＝Kβ/Kα；在βS的基础上每次增加K*0.1°(若βS≥360°时，βS＝βS－360°)；(4)当dltβ<0且|dltβ|<180°时，Kβ＝|dltβ|，K＝Kβ/Kα；如果dltβ<0，在βS的基础上每次减少K*0.1°。寻找干滩长度测量点的过程中，当激光测量仪照射到水面时，无距离返回，当激光测量仪照射到干滩时，有距离返回，水滩分界点，即为干滩长度测量点；沿一条干滩长度巡航轨迹寻找水滩分界点的过程中，转动云台，每次对水平巡航角α与垂直巡航角β进行变换，用激光测距仪测量距离，若连续三次转云台后，都测量出了距离，即认为找到了水滩分界点W，此时停止对该条干滩长度巡航轨迹的巡航，记录滩测量仪与干滩长度测量点W的距离SW、水平巡航角αW、垂直巡航角βW；当巡航角度超过了终点时，即超出了干滩长度巡航轨迹，认为该条干滩长度轨迹未能测出干滩长度。计算每条干滩长度巡航轨迹测得的干滩长度的步骤为：(1)计算水滩分界点在以干滩测量仪W点为原点的坐标系下的坐标为(XW，YW，ZW)：Xw＝SWcosβWsinαW(3)Yw＝SWcosβWcosαW(4)Zw＝SWsinβW(5)其中，SW、αW、βW干分别为滩测量仪与干滩长度测量点W的距离、滩测量仪与干滩长度测量点W的水平巡航角、滩测量仪与干滩长度测量点W的垂直巡航角；计算坝体参考点P1与坝面参考点P2在W坐标系下的坐标分别为(X1w，Y1w，Z1w)与(X2w，Y2w，Z2w)：X1w＝S1cosβ1sinα1(6)Y1w＝S1cosβ1cosα1(7)Z1w＝S1sinβ1(8)X2w＝S2cosβ2sinα2(9)Y2w＝S2cosβ2cosα2(10)Z2w＝S2sinβ2(11)其中，(X1，Y1，Z1)为坝体参考点P1的坐标，(X2，Y2，Z2)为坝体参考点P2的坐标，S1、α1、β1分别为干滩测量仪与坝体参考点P1的距离、干滩测量仪与坝体参考点P1的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P1的垂直巡航角，S2、α2、β2分别为干滩测量仪与坝体参考点P2的距离、干滩测量仪与坝体参考点P2的水平巡航角、干滩测量仪与坝体参考点P2的垂直巡航角；(2)将以水滩分界点为原点的W坐标系平移至坝体参考点P1为原点的M坐标系，得到水滩分界点在M坐标系下的坐标为(Xm，Ym，Zm)：即：Xm＝Xw-X1w(13)Ym＝Yw-Y1w(14)Zm＝Zw-Z1w(15)得到坝体参考点P2在M坐标系下的坐标(X2m，Y2m，Z2m)：即：X2m＝X2w-X1w(17)Y2m＝Y2w-Y1w(18)Z2m＝Z2w-Z1w(19)(3)将M坐标系旋转，使Y坐标轴与两个坝体参考点P1、P2的连线重合，计算旋转的角度θ：θ＝tan-1(Y2m/X2m)(20)(4)计算干滩长度：其中，Xc、Yc、Zc分别是以P1、P2所在直线为Y轴的坐标系的X、Y、Z轴，干滩长度即为干滩长度测量点(水滩分界点)距离Yc的最小距离，即，Xc＝Xmcosθ+Ymsinθ(22)对每条干滩长度巡航轨迹算出的干滩长度Xc取均值本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；步骤3、记录干滩测量仪到干滩长度测量点的距离，以及干滩测量仪与干滩长度测量点的水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别到两个坝体参考点的距离，以及干滩测量仪分别与两个坝体参考点的水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；步骤4、记录干滩测量仪到滩顶高程测量点的距离，以及干滩测量仪与滩顶高程测量点的水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。

【技术特征摘要】
1.用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将干滩测量仪置于尾矿库附近的高点，测量并记录干滩测量仪的高程；步骤2、预设干滩长度巡航轨迹和滩顶高程巡航轨迹，根据干滩长度巡航轨迹寻找干滩长度测量点，根据滩顶高程巡航轨迹寻找滩顶高程测量点；步骤3、记录干滩测量仪到干滩长度测量点的距离，以及干滩测量仪与干滩长度测量点的水平巡航角、垂直巡航角；在坝体上选择两个参考点，记录干滩测量仪分别到两个坝体参考点的距离，以及干滩测量仪分别与两个坝体参考点的水平巡航角、垂直巡航角，计算干滩长度；步骤4、记录干滩测量仪到滩顶高程测量点的距离，以及干滩测量仪与滩顶高程测量点的水平巡航角、垂直巡航角，计算滩顶高程。2.根据权利要求1所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，干滩测量仪包括图像处理模块，图像处理模块分别连接有激光测距仪和云台，云台上设置有摄像机。3.根据权利要求2所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，步骤2中，预设多条干滩长度巡航轨迹，干滩长度巡航轨迹以水面处为起点，以干滩处为终点，并经过水滩分界线；预设一条滩顶高程巡航轨迹，滩顶高程巡航轨迹经过干滩最高点。4.根据权利要求3所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，步骤2中，寻找干滩长度测量点和滩顶高程测量点的过程中，巡航操作具体如下：每条巡航轨迹的起点为S，终点为E，在巡航轨迹起点S处，水平巡航角为αS，垂直巡航角为βS；在巡航轨迹终点E处，水平巡航角为αE，垂直巡航角为βE；巡航过程中，水平巡航角为α，垂直巡航角为β：对水平巡航角α进行变换：计算dltα＝(αE－αS)(1)(1)当dltα>0且|dltα|>180°，Kα＝360°-|dltα|；在αS的基础上每次减少0.1°(若αS≤0°时，αS＝αS+360°)；(2)当dltα>0且|dltα|<180°时，Kα＝|dltα|；如果dltα<0，在αS的基础上每次增加0.1°；(3)当dltα<0且|dltα|>180°，Kα＝360°-|dltα|；在αS的基础上每次增加0.1°(若αS≥360°时，αS＝αS－360°)；(4)当dltα<0且|dltα|<180°时，Kα＝|dltα|；如果dltα<0，在αS的基础上每次减少0.1°；对垂直巡航角β进行变换：计算dltβ＝(βE－βS)(2)(1)当dltβ>0且|dltβ|>180°，Kβ＝360°-|dltβ|，K＝Kβ/Kα；在βS的基础上每次减少K*0.1°(若βS≤0°时，βS＝βS+360°)；(2)当dltβ>0且|dltβ|<180°时，Kβ＝|dltβ|，K＝Kβ/Kα；如果dltβ<0，在βS的基础上每次增加K*0.1°；(3)当dltβ<0且|dltβ|>180°，Kβ＝360°-|dltβ|，K＝Kβ/Kα；在βS的基础上每次增加K*0.1°(若βS≥360°时，βS＝βS－360°)；(4)当dltβ<0且|dltβ|<180°时，Kβ＝|dltβ|，K＝Kβ/Kα；如果dltβ<0，在βS的基础上每次减少K*0.1°。5.根据权利要求4所述的用于尾矿库干滩长度与滩顶高程的自动巡航算法，其特征在于，寻找干滩长度测量点的过程中，当激光测量仪照射到水面时，无距离返回，当激光测量仪照射到干滩时，有距离返回，水滩分界点W，即为干滩长度测量点；沿一条干滩长度巡航轨迹寻找水滩分界点的过程中，转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建国，张诚，李磊，高美娟，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61