【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿山环境调查，具体是涉及一种基于无人机排查的矿山环境调查方法。
技术介绍
1、矿山指有一定开采境界的采掘矿石的独立生产经营单位。矿山主要包括一个或多个采矿车间(或称坑口、矿井、露天采场等)和一些辅助车间，大部分矿山还包括选矿场(洗煤厂)。
2、在矿山建设和生产过程中，由于自然条件复杂、作业环境较差，加之人们对矿山灾害客观规律的认识还不够全面、深入，有时麻痹大意和违章作业、违章指挥，这就造成发生某些灾害的可能。
3、为了避免矿难的发生，矿山环境的调查是十分必要的。矿山环境包括气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造、新构造运动及水文地质、工程地质、环境地质条件。但由于矿山环境复杂，现今往往采用人工的方式进行矿山环境调查，但人工的方式费时费力且安全性低。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是：目前矿山环境大多依赖人工调查，费时费力且安全性低。
2、为解决上述问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，包括以下步骤：
4、s1、确认目标矿山位置，根据矿山区域划分规则划定矿山区域，并根据矿山区域建立无人机路线，通过无人机获取矿山的点云数据集合；
5、s2、通过无人机获取的点云数据集合构建矿山总体环境的三维模型及各个矿山区域的三维模型，作为矿山初始环境数据；
6、s3、无人机定期按照设定路线获取矿山的点云数据集合，并通过无人机获取的点云数据集合构建矿山总体环
7、s4、将矿山初始环境数据与矿山环境调查数据进行比对判断，当判断出现环境变化时，得到环境变化的位置信息；
8、s5、通过搭载有识别模型、摄像头及气体传感器的无人机到达环境变化的位置进行低位画面采集，并实时回传拍摄画面，识别模型对拍摄画面进行识别，将识别得到的环境内物体类型及画面截图返回终端，同时气体传感器将获取的环境气体浓度返回终端；
9、s6、根据无人机返回的画面、识别模型得到的环境内物体类型及画面截图、境气体浓度结合矿山开采进度得到矿山环境调查结果。
10、进一步地，矿山区域划分规则为：按照矿山边缘地带、各个矿口所在位置进行区域划分，每条所述无人机路线由5～10架无人机进行场景照片获取。
11、说明：在矿山进行开采的过程中，矿山地下结构变化与矿口的开采有着必然联系，同时，矿山环境的变化必然也会对与矿山接壤的其他土地环境带来影响，因此，以矿山边缘地带、各个矿口所在位置为基准进行区域划分，是最能够体现矿山环境变化情况的划分方法，便于后续无人机进行矿山环境调查时，能够快速对地貌发生情况进行捕捉。
12、进一步地，步骤s2和所述步骤s3中的无人机搭载有无人机载雷达、gps单元、惯性测量单元。
13、说明：无人机载雷达能够在无人机航行过程中获取矿山环境的点云数据，gps单元和惯性测量单元能够获取点云数据对应的gps数据和imu数据，有利于矿山环境三维模型的建立，便于后续对地貌变化情况的判断。
14、进一步地，通过无人机获取的点云数据集合构建矿山总体环境的三维模型及各个矿山区域的三维模型包括以下步骤：
15、sa1、根据矿山区域的范围大小，在矿山区域外布设处8～10处高程基准点，获取基准点的经纬度坐标和高程，并在根据矿山区域内布设gps接收机；
16、sa2、启动无人机后，无人机按照无人机路线进行航行，无人机在飞行过程中采集到矿山区域的点云数据、gps数据和imu数据回传至控制终端；
17、sa3、将无人机载雷达获取的点云数据、gps单元获取的gps数据和惯性测量单元获取的imu数据进行同步解算，生成带有绝对坐标的点云数据并拼接得到点云数据集合，将点云数据集合运算生成每个矿山区域的三角网格模型，即每个矿山区域的三维模型；
18、sa4、将所有矿山区域的三维模型按照位置关系组合得到矿山总体环境的三维模型。
19、说明：上述控制终端搭载有点云数据、gps数据和imu数据的同步解算软件，搭载有点云数据集合的拼接软件、三角网格模型的建立软件，实现了矿山环境三维模型的搭建，上述控制终端可以为本地服务器，也可以为云服务器。
20、更进一步地，启动无人机包括：启动惯性测量单元、无人机载雷达、gps，并设定无人机载雷达进入数据采集状态。
21、说明：无人机具有同时采集点云数据、gps数据和imu数据的功能，利于矿山环境三维模型的搭建。
22、优选地，步骤s4包括：
23、将矿山初始环境数据、矿山环境调查数据进行对比分析，得到矿山初始环境数据、矿山环境调查数据相同经纬度的点云距离差值，当差值小于初始数据的1％时，判定矿山环境未发生变形，否则判定矿山环境发生变形，并输出发生变形点云的经纬度及对应的环境变化类型，在比对完所有点云数据后，得到矿山环境的三维地形变化图。
24、优选地，环境变化类型包括：地面坍塌、地面隆起。
25、说明：地面坍塌、地面隆起均是矿山地下结构发生变化导致的，在矿山地下结构发现变化时，应及时发现并对相关人员进行提示，以避免矿难的发生。
26、优选地，气体传感器包括：一氧化碳传感器、二氧化氮传感器和硫化氢传感器。
27、说明：无人机在低空飞行过程中，气体传感器获取地貌变化位置上空有害气体浓度，便于相关人员结合矿山开采进度判断地下具体发生的情况。
28、进一步优选地，识别模型基于yolov5算法训练得到，所述环境内物体类型包括：人类、开矿设备、树木、植被。
29、说明：yolov5算法具有模型训练快速，模型批处理推理数据时能够产生实时结果的优点。
30、本专利技术的有益效果是：
31、(1)本专利技术根据矿山矿口位置及边缘区域对矿山进行区域划分，在区域划分的基础上设计无人机路线，保证了无人机在矿山上空航行过程中，能够实现对矿山重点区域进行较为精确的三维模型建立，在此基础上，通过定期对矿山地表环境进行三维建模，将两者对比得到地表变化情况，使得相关人员能够及时获取地貌变化的现状，有助于预防矿难的发生；
32、(2)本专利技术在判断地貌变化的基础上，通过无人机实时获取地貌变化位置的画面，在此基础上，给出画面中出现物体类型并截图，于此同时，获取地貌变化位置上空有害气体浓度，便于相关人员结合矿山开采进度判断地下具体发生的情况。
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1.一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述矿山区域划分规则为：按照矿山边缘地带、各个矿口所在位置进行区域划分，每条所述无人机路线由5～10架无人机进行场景照片获取。
3.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述步骤S2和所述步骤S3中的无人机搭载有无人机载雷达、GPS单元、惯性测量单元。
4.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述通过无人机获取的点云数据集合构建矿山总体环境的三维模型及各个矿山区域的三维模型包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述启动无人机包括：启动惯性测量单元、无人机载雷达、GPS，并设定无人机载雷达进入数据采集状态。
6.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
7.如权利要求6所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特
8.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述气体传感器包括：一氧化碳传感器、二氧化氮传感器和硫化氢传感器。
9.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述识别模型基于YOLOv5算法训练得到，所述环境内物体类型包括：人类、开矿设备、树木、植被。
...【技术特征摘要】
1.一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述矿山区域划分规则为：按照矿山边缘地带、各个矿口所在位置进行区域划分，每条所述无人机路线由5～10架无人机进行场景照片获取。
3.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述步骤s2和所述步骤s3中的无人机搭载有无人机载雷达、gps单元、惯性测量单元。
4.如权利要求1所述的一种基于无人机排查的矿山环境调查方法，其特征在于，所述通过无人机获取的点云数据集合构建矿山总体环境的三维模型及各个矿山区域的三维模型包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种基于无人机排查的矿...
【专利技术属性】
技术研发人员：温晓晴，项赟，韩伟江，奚蓉，杨子仪，黄泰宇，邱郴，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所生态环境部生态环境应急研究所，
类型：发明
国别省市：
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