基于无人机和三维建模技术的安全监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，属于地质的技术领域，旨在提供一种边坡滑坡精准预警的基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，其技术方案要点是包括信息获取系统和安全预测系统，信息获取系统包括无人机、设置在无人机上的信息获取模块和无线传输模块，信息获取模块将边坡划分成多块监测区域，获取多块监测区域的坡度、高度、面积以及照片；所述安全预测系统包括三维建模模块、危险预测模块和预警模块，所述三维建模模块根据获取的信息建立边坡三维模型。本发明专利技术公开了一种基于无人机和三维建模技术的安全监测方法，属于地质的技术领域，旨在提供一种边坡滑坡精准预警的基于无人机和三维建模技术的安全监测技术。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机和三维建模技术的安全监测系统及方法
本专利技术涉及地质的
，尤其是涉及一种基于无人机和三维建模技术的安全监测系统及方法。
技术介绍
高陡岩质边坡是岩质边坡稳定性分析中常见的类型，在矿山、隧道等分布较为广泛，在自重应力作用下，随着露天采矿活动的进行，边坡临空面逐渐增大，滑坡产生的概率逐渐增大。边坡后缘张开裂隙使得降雨不断入渗，结构面上静水压力和动水压力加剧滑坡产生的危险，地表位移不断增大。露天金矿开采任务结束后，矿坑作为邻近选矿厂的尾矿库使用，工业用水的排放及雨季降雨使得尾矿库持续蓄水，库水对边坡的影响主要包括两个方面：一是水对边坡岩石力学性质的影响；二是水位升降循环对边坡岩石的影响。露天矿坑尾矿库边坡稳定性分析受库水位影响显著，并且具有突发性，常常导致大规模的滑坡灾害。目前，常用的滑坡预警预报方法，建立的模型简单，滑坡评价指标单一，对滑坡预警预报体系不完善；建立的滑坡预测预报模型，为表观数学理论模型，不考虑产生滑坡的主要影响因素，如露天矿坑的水位升降循环对边坡岩石力学性质产生的损伤以及水促使边坡位移量增大；常用的分析边坡稳定性的强度折减法和极限平衡等力学理论，评价指标为边坡安全系数，存在以下不足：一是只能通过岩石的力学实验获得相应参数，对于边坡的安全性评价只能定性分析，无法做到精确的定时、定量分析；二是无法考虑尾矿库边坡水位升降循环、雨水对边坡岩石的弱化作用从而导致边坡情况的改变；三是并且无法考虑时间因素对边坡稳定性的影响，评价指标单一。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的之一是提供一种边坡滑坡精准预警的基于无人机和三维建模技术的安全监测系统。本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，包括信息获取系统和安全预测系统，所述信息获取系统包括无人机、设置在无人机上的信息获取模块和无线传输模块，所述信息获取模块将边坡划分成多块监测区域，获取多块监测区域的坡度、高度、面积以及照片；所述安全预测系统包括三维建模模块、危险预测模块和预警模块，其中，所述信息获取模块获取的信息通过无线传输模块将获取的信息传输至三维建模模块和危险预测模块，所述三维建模模块根据获取的信息建立边坡三维模型；所述危险预测模块根据获取的信息建立危险预测模型，并通过危险预测模型计算被监测区域塌方的概率值，然后将多个被监测区域塌方的概率值通过危险判断模型计算出被监测边坡的危险值；所述预警模块根据危险值的数值在其达到规定的预警基准值时执行预警。通过采用上述技术方案，信息获取系统通过无人机获取所监测边坡的各项数据，包括边坡的坡度、高度、面积以及照片，并通过无线传输模块发送至安全预测系统中，三维建模模块根据获取的信息建立边坡三维模型并对边坡的滑坡情况进行预测，预警模块根据危险值的数值在其达到规定的预警基准值时执行预警，从而对边坡进行多维度评价，提高边坡滑坡精准预警的精度。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述信息获取模块包括微处理器、存储器、光感模组、光束发射模组，所述光感模组用于摄取边坡图像存储在存储器中，并通过无线传输模块发送至安全预测系统；所述光束发射模块用于发射光束并被光感模组捕捉，所述光感模组感知到第一道光束后，通过微处理器计算出无人机与测点之间的距离。通过采用上述技术方案，采用光感模组与光束发射模组配合，从而测量被监测区域的面积、坡度、长度等数据，为安全预测系统提供精准的数据支持。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述信息获取模块包括还包括角度传感器，所述角度传感器用于感应光感模组的偏转角度，所述微处理器通过偏转角度对无人机与测点之间的距离修正。通过采用上述技术方案，由于光感模组和光束发射模组在使用时可能发生偏转，角度传感器对偏转角度修正，减小由于角度偏转造成的测量结果不准确。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述三维建模模块包括三维建模单元和参数设置单元，所述三维建模单元通过信息获取系统获取的边坡坡度、高度、面积以及照片建立三维模型；所述参数设置单元在三维模型中输入地质因子和水文因子。通过采用上述技术方案，边坡的三维模型中输入地质因子和水文因子，使得三维模型具有多维度的评价标准，也使得预测结果更加精准。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安全预测系统还包括降雨强度获取单元，所述降雨强度获取单元用于实时获取监测区域的降雨强度。通过采用上述技术方案，降雨强度获取单元用于实时获取监测区域的降雨强度并导入三维模型中，使得三维模型具有实时性，对于预测结果也更加精准。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述危险预测模型E=F(h，s，t，x，l)，其中，h表示监测区域的高度；S表示监测区域的面积；t表示监测区域的地质因子；x表示监测区域的水文因子；l表示监测区域的坡度。通过采用上述技术方案，危险预测模型中包括了被监测区域的高度、面积、地质因子、水文因子以及坡度，这样建立的三维模型更加准确，对于危险预测的结果更加精准。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述危险预测模型建立反馈动力学神经网络，并采用人工智能模糊控制方法将各个参数放入机器学习模型中学习，从而得出相应的危险预测模型。通过采用上述技术方案，通过机器学习模型训练处危险预测模型更加精准，对于结果的预测更加精准。本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述危险判断模型Y=n1*E1+n2*E2+n3*E3+n4*E4……，其中n1+n2+n3+n4+……=1。通过采用上述技术方案，由于各个被监测区域根据其位置的不同，对于整个边坡滑坡影响力时不同，根据各个位置不同分配不同的权重，这样对于边坡可能滑坡的可能预测精度更高。综上所述，本专利技术包括以下至少一种有益技术效果：本专利技术的上述专利技术目的二是通过以下技术方案得以实现的：9.一种基于无人机和三维建模技术的安全监测系统使用方法，具体步骤如下：S1：无人机携带信息获取模块和无线传输模块，信息获取模块将边坡划分成多块监测区域；S2：在被监测区域选取位于同一投影线上的两点，光束发射模组向被监测区域两点发射光束，光感模组感应反射光束，并计算无人机与被监测区域两点的直线距离，并通过无人机获得两点之间的垂直距离，再通过计算得出被监测区域的坡度；S3：获取被监测区域的坡度后，再通过无人机测得被监测区域的边界长度和宽度，从而测取被监测区域的面积，并将测得的被监测区域的面积、坡度和高度通过无线传输模块发送至安全预测系统；S4：三维建模单元通过信息获取系统获取的边坡坡度、高度、面积以及照片建立三维模型，并在在三维模型中输入地质因子和水文因子；S5：危险预测模块根据获取的信息建立危险预测模型，并通过危险预测模型计算被监测区域塌方的概率值，然后将多个被监测区域塌方的概率值通过危险判断模型计算出被监测边坡的危险值；S6：预警本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，其特征在于：包括信息获取系统和安全预测系统，/n所述信息获取系统包括无人机、设置在无人机上的信息获取模块和无线传输模块，所述信息获取模块将边坡划分成多块监测区域，获取多块监测区域的坡度、高度、面积以及照片；/n所述安全预测系统包括三维建模模块、危险预测模块和预警模块，/n其中，所述信息获取模块获取的信息通过无线传输模块将获取的信息传输至三维建模模块和危险预测模块，所述三维建模模块根据获取的信息建立边坡三维模型；/n所述危险预测模块根据获取的信息建立危险预测模型，并通过危险预测模型计算被监测区域塌方的概率值，然后将多个被监测区域塌方的概率值通过危险判断模型计算出被监测边坡的危险值；/n所述预警模块根据危险值的数值在其达到规定的预警基准值时执行预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，其特征在于：包括信息获取系统和安全预测系统，
所述信息获取系统包括无人机、设置在无人机上的信息获取模块和无线传输模块，所述信息获取模块将边坡划分成多块监测区域，获取多块监测区域的坡度、高度、面积以及照片；
所述安全预测系统包括三维建模模块、危险预测模块和预警模块，
其中，所述信息获取模块获取的信息通过无线传输模块将获取的信息传输至三维建模模块和危险预测模块，所述三维建模模块根据获取的信息建立边坡三维模型；
所述危险预测模块根据获取的信息建立危险预测模型，并通过危险预测模型计算被监测区域塌方的概率值，然后将多个被监测区域塌方的概率值通过危险判断模型计算出被监测边坡的危险值；
所述预警模块根据危险值的数值在其达到规定的预警基准值时执行预警。


2.根据权利要求1所述的基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，其特征在于：所述信息获取模块包括微处理器、存储器、光感模组、光束发射模组，所述光感模组用于摄取边坡图像存储在存储器中，并通过无线传输模块发送至安全预测系统；
所述光束发射模块用于发射光束并被光感模组捕捉，所述光感模组感知到第一道光束后，通过微处理器计算出无人机与测点之间的距离。


3.根据权利要求2所述的基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，其特征在于：所述信息获取模块包括还包括角度传感器，所述角度传感器用于感应光感模组的偏转角度，所述微处理器通过偏转角度对无人机与测点之间的距离修正。


4.根据权利要求3所述的基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，其特征在于：所述三维建模模块包括三维建模单元和参数设置单元，
所述三维建模单元通过信息获取系统获取的边坡坡度、高度、面积以及照片建立三维模型；
所述参数设置单元在三维模型中输入地质因子和水文因子。


5.根据权利要求4所述的基于无人机和三维建模技术的安全监测系统，其特征在于：所述安全预测系统还包括降雨强度获取单元，所述降雨强度获取单元用于实时获取监测区域的降雨强度。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘懿俊，王伟垣，阮建军，刘川炜，魏慧，
申请(专利权)人：深圳市地质局，深圳地质建设工程公司，
类型：发明
国别省市：广东;44