一种膏体充填进度实时测量与可视化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种膏体充填进度实时测量与可视化方法及系统，该膏体充填进度实时测量与可视化方法包括：获取待充填的采场采空区的三维点云数据；基于所述三维点云数据，构建出所述待充填的采场采空区的三维模型；计算出所述三维模型的体积；获取膏体的流量数据，基于所述流量数据计算出当前采空区内的膏体填充量，并结合计算出的三维模型的体积得到膏体的填充进度并三维可视化显示。本发明专利技术能够通过采场模型信息以及井上膏体制备时得到的膏体流量监测数据实时估测膏体的充填进度，并对测算结果进行三维可视化展示。结果进行三维可视化展示。结果进行三维可视化展示。

【技术实现步骤摘要】
一种膏体充填进度实时测量与可视化方法及系统


[0001]本专利技术涉及尾矿膏体处置和三维模型处理
，特别涉及一种膏体充填进度实时测量与可视化方法及系统。

技术介绍

[0002]膏体充填技术最早由德国人在20世纪80年代提出并开始使用，以尾矿为主要充填材料，加入絮凝剂在浓密设备中进行浓密提升，使得充填物料形成膏状，再添加其它骨料或凝胶剂搅拌，生产出浓度达到85％左右的充填膏体，最后利用高压柱塞泵将物料通过管道运输到各个井下采场采空区进行充填作业[陈华君,刘全军.金属矿山固体废物危害及资源化处理[J].金属矿山,2009(04):159-172.]。从实际应用中反映的情况来看，膏体充填方法形成的充填体强度大，稳固性好，在充填区不会析水，能更好地支撑围岩，保证安全回采矿柱，改善不稳固和复杂矿体的开采条件，显著降低矿石损失率和贫化率。
[0003]在膏体充填过程中，对于充填进度和充填高度的实时掌握是十分必要的。了解采场充填进度情况可以有效指导挡墙搭建、管道冲洗、采场切换等充填过程中的各项管理任务。同时，掌握实时充填高度也能够实现膏体制备工艺的反馈优化，对不同高度位置的膏体采取不同的工艺参数，在满足膏体强度约束的限定下优化充填成本。
[0004]传统的采场充填管理流程都需要以电话通讯方式实现地表充填站与井下采场之间的信息交流，对于采场所需的充填膏体量、充填时间都是依靠人工判断，工作方式繁琐，且实时性、精确性差。在膏体充填过程中，由于采空区环境恶劣且充填物需要接顶，因此由于成本原因无法在采场内安装液位传感器等充填进度检测装置，使得工作人员难以及时获取膏体的充填进度与高度信息。进而导致充填任务存在难以保持连贯，井上生产与井下充填存在信息割裂等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种膏体充填进度实时测量与可视化方法及系统，以解决现有技术中工作人员难以及时获取膏体的充填进度与高度信息，进而导致充填任务存在难以保持连贯，井上生产与井下充填存在信息割裂的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种膏体充填进度实时测量与可视化方法，其包括：
[0008]获取待充填的采场采空区的三维点云数据；
[0009]基于所述三维点云数据，构建出所述待充填的采场采空区的三维模型；
[0010]计算出所述三维模型的体积；
[0011]获取膏体的流量数据，基于所述流量数据计算出当前采空区内的膏体填充量，并结合计算出的三维模型的体积得到膏体的填充进度并三维可视化显示。
[0012]进一步地，所述获取待充填的采场采空区的三维点云数据，包括：
[0013]使用激光扫描仪器在待充填的采场采空区中进行全局三维扫描；
[0014]对扫描得到的数据进行配准和滤波，获取带有空间坐标的三维点云数据。
[0015]进一步地，所述基于所述三维点云数据构建出所述待充填的采场采空区的三维模型，包括：
[0016]利用泊松表面重建方法对所述三维点云数据进行表面重建，得到网格模型；
[0017]将所述网格模型的所有网格点坐标平移，使得所述网格模型的重心位于原点处；计算所述网格模型的轴线方程，基于所述轴线方程求解所述网格模型的轴线与x轴的夹角并旋转所述网格模型，使得所述网格模型的轴线与x轴平行；
[0018]在所述网格模型的每一个三角面片中生成多个随机均匀的点，以对所述网格模型进行升采样，得到所述待充填的采场采空区的三维模型。
[0019]进一步地，所述计算出所述三维模型的体积，包括：
[0020]沿纵向对所述三维模型进行切割，将所述三维模型切割为多个模型切片；
[0021]沿轴向对每一模型切片进行切割，将每一模型切片切割为多个模型切块；
[0022]利用蒙特卡洛模拟法计算出每一模型切块的体积；
[0023]分别对每一模型切片内包含的所有模型切块的体积进行求和，得到每一模型切片的体积；再对所有模型切片的体积进行求和，得到所述三维模型的体积。
[0024]进一步地，获取膏体的流量数据，基于所述流量数据计算出当前采空区内的膏体填充量，并结合计算出的三维模型的体积得到膏体的填充进度并三维可视化显示，包括：
[0025]利用地表膏体制备站的膏体流量表得到膏体的流量数据；
[0026]对所述流量数据进行积分，计算出当前采空区内的膏体填充量；
[0027]结合计算出的当前采空区内的膏体填充量和所述三维模型的体积，利用所述采场采空区的体积与高度的映射关系，计算膏体的充填高度及其充填百分比；
[0028]使用基于WebGL(Web Graphics Library，Web图形库)的三维图形库Three.js，在网页上以三维可视化的方式实时显示膏体的充填高度及其充填百分比。
[0029]另一方面，本专利技术还提供一种膏体充填进度实时测量与可视化系统，包括：
[0030]采场点云数据获取模块，用于获取待充填的采场采空区的三维点云数据；
[0031]采场三维模型构建模块，用于基于所述三维点云数据，构建出所述待充填的采场采空区的三维模型；
[0032]三维模型体积计算模块，用于计算出所述三维模型的体积；
[0033]膏体填充进度计算及三维可视化显示模块，用于获取膏体的流量数据，基于所述流量数据计算出当前采空区内的膏体填充量，并结合计算出的三维模型的体积得到膏体的填充进度并三维可视化显示。
[0034]进一步地，所述采场点云数据获取模块具体用于：
[0035]使用激光扫描仪器在待充填的采场采空区中进行全局三维扫描；
[0036]对扫描得到的数据进行配准和滤波，获取带有空间坐标的三维点云数据。
[0037]进一步地，所述采场三维模型构建模块具体用于：
[0038]利用泊松表面重建方法对所述三维点云数据进行表面重建，得到网格模型；
[0039]将所述网格模型的所有网格点坐标平移，使得所述网格模型的重心位于原点处；计算所述网格模型的轴线方程，基于所述轴线方程求解所述网格模型的轴线与x轴的夹角并旋转所述网格模型，使得所述网格模型的轴线与x轴平行；
[0040]在所述网格模型的每一个三角面片中生成多个随机均匀的点，以对所述网格模型进行升采样，得到所述待充填的采场采空区的三维模型。
[0041]进一步地，所述三维模型体积计算模块具体用于：
[0042]沿纵向对所述三维模型进行切割，将所述三维模型切割为多个模型切片；
[0043]沿轴向对每一模型切片进行切割，将每一模型切片切割为多个模型切块；
[0044]利用蒙特卡洛模拟法计算出每一模型切块的体积；
[0045]分别对每一模型切片内包含的所有模型切块的体积进行求和，得到每一模型切片的体积；再对所有模型切片的体积进行求和，得到所述三维模型的体积。
[0046]进一步地，所述膏体填充进度计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膏体充填进度实时测量与可视化方法，其特征在于，包括：获取待充填的采场采空区的三维点云数据；基于所述三维点云数据，构建出所述待充填的采场采空区的三维模型；计算出所述三维模型的体积；获取膏体的流量数据，基于所述流量数据计算出当前采空区内的膏体填充量，并结合计算出的三维模型的体积得到膏体的填充进度并三维可视化显示。2.如权利要求1所述的膏体充填进度实时测量与可视化方法，其特征在于，所述获取待充填的采场采空区的三维点云数据，包括：使用激光扫描仪器在待充填的采场采空区中进行全局三维扫描；对扫描得到的数据进行配准和滤波，获取带有空间坐标的三维点云数据。3.如权利要求1所述的膏体充填进度实时测量与可视化方法，其特征在于，所述基于所述三维点云数据构建出所述待充填的采场采空区的三维模型，包括：利用泊松表面重建方法对所述三维点云数据进行表面重建，得到网格模型；将所述网格模型的所有网格点坐标平移，使得所述网格模型的重心位于原点处；计算所述网格模型的轴线方程，基于所述轴线方程求解所述网格模型的轴线与x轴的夹角并旋转所述网格模型，使得所述网格模型的轴线与x轴平行；在所述网格模型的每一个三角面片中生成多个随机均匀的点，以对所述网格模型进行升采样，得到所述待充填的采场采空区的三维模型。4.如权利要求1所述的膏体充填进度实时测量与可视化方法，其特征在于，所述计算出所述三维模型的体积，包括：沿纵向对所述三维模型进行切割，将所述三维模型切割为多个模型切片；沿轴向对每一模型切片进行切割，将每一模型切片切割为多个模型切块；利用蒙特卡洛模拟法计算出每一模型切块的体积；分别对每一模型切片内包含的所有模型切块的体积进行求和，得到每一模型切片的体积；再对所有模型切片的体积进行求和，得到所述三维模型的体积。5.如权利要求1所述的膏体充填进度实时测量与可视化方法，其特征在于，获取膏体的流量数据，基于所述流量数据计算出当前采空区内的膏体填充量，并结合计算出的三维模型的体积得到膏体的填充进度并三维可视化显示，包括：利用地表膏体制备站的膏体流量表得到膏体的流量数据；对所述流量数据进行积分，计算出当前采空区内的膏体填充量；结合计算出的当前采空区内的膏体填充量和所述三维模型的体积，利用所述采场采空区的体积与高度的映射关系，计算膏体的充填高度及其充填百分比；使用基于WebGL(Web Graphics Library，Web图形库)的三维图形库Three.js，在网页上以三维可视化的方式实时显示膏体的充填高度及其充填百分比。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：班晓娟，韩方圆，曹宇宁，袁兆麟，胡国斌，肖金林，张金忠，
申请(专利权)人：中色非洲矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：