[发明专利]一种基于无人机数据采集的地质勘探勘测安全监测预警系统

权利要求书

1.一种基于无人机数据采集的地质勘探勘测安全监测预警系统，其特征在于：包括岩石区域划分模块、表面图像采集模块、表面图像处理模块、裂纹面积获取模块、裂纹面积分析模块、悬空岩石体积检测模块、孔隙体积检测模块、孔隙率分析模块、悬空岩石夹角检测模块、分析服务器、预警显示分析模块和存储数据库；

所述表面图像采集模块分别与岩石区域划分模块和表面图像处理模块连接，裂纹面积获取模块分别与表面图像处理模块和裂纹面积分析模块连接，裂纹面积分析模块分别与分析服务器和存储数据库连接，孔隙率分析模块分别与悬空岩石体积检测模块、孔隙体积检测模块和分析服务器连接，分析服务器分别与悬空岩石夹角检测模块、预警显示分析模块和存储数据库连接；

所述岩石区域划分模块用于对待监测山体岩石区域进行划分，按照山体中各悬空岩石所在区域划分成各岩石子区域，对待监测山体中各岩石子区域按照设定的顺序依次进行编号，待监测山体中各岩石子区域编号分别为1,2,...,i,...,n，将待监测山体中各岩石子区域编号发送至表面图像采集模块；

所述表面图像采集模块包括高清摄像头，其中高清摄像头安装在遥控无人机上，用于接收岩石区域划分模块发送的待监测山体中各岩石子区域编号，通过控制遥控无人机分别对待监测山体中各岩石子区域的表面图像进行采集，获得待监测山体中各岩石子区域的表面图像，将待监测山体中各岩石子区域的表面图像发送至表面图像处理模块；

所述表面图像处理模块用于接收表面图像采集模块发送的待监测山体中各岩石子区域的表面图像，采用图像处理技术分别对待监测山体中各岩石子区域的表面图像进行处理，得到待监测山体中各岩石子区域的表面处理图像，将待监测山体中各岩石子区域的表面处理图像发送至裂纹面积获取模块；

所述裂纹面积获取模块用于接收表面图像处理模块发送的待监测山体中各岩石子区域的表面处理图像，获取待监测山体中各岩石子区域内各条表面裂纹面积，将待监测山体中各岩石子区域内各条表面裂纹面积发送至裂纹面积分析模块；

所述裂纹面积分析模块用于接收裂纹面积获取模块发送的待监测山体中各岩石子区域内各条表面裂纹面积，计算待监测山体中各岩石子区域内表面裂纹面积占比，将待监测山体中各岩石子区域内表面裂纹面积占比发送至分析服务器；

所述悬空岩石体积检测模块用于检测待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石体积，统计待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石体积，将待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石体积发送至孔隙率分析模块；

所述孔隙体积检测模块用于检测待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积，统计待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积，将待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积发送至孔隙率分析模块；

所述孔隙率分析模块用于接收悬空岩石体积检测模块发送的待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石体积，同时接收孔隙体积检测模块发送的待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积，计算待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙率，将待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙率发送至分析服务器；

所述悬空岩石夹角检测模块用于对待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石边缘与山体之间的夹角进行检测，统计待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石边缘与山体之间的夹角，将待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石边缘与山体之间的夹角发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收裂纹面积分析模块发送的待监测山体中各岩石子区域内表面裂纹面积占比，同时接收孔隙率分析模块发送的待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙率，并接收悬空岩石夹角检测模块发送的待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石边缘与山体之间的夹角，计算待监测山体中各岩石子区域的综合安全影响系数，将待监测山体中各岩石子区域的综合安全影响系数发送至预警显示分析模块；

所述预警显示分析模块用于接收分析服务器发送的待监测山体中各岩石子区域的综合安全影响系数，将待监测山体中各岩石子区域的综合安全影响系数与设定的岩石安全影响系数进行对比，若某岩石子区域的综合安全影响系数大于设定的岩石安全影响系数，表明该岩石子区域的悬空岩石处于危险状态，统计悬空岩石处于危险状态的各岩石子区域编号，并将悬空岩石处于危险状态的各岩石子区域编号进行预警显示，通知相关人员对对应岩石子区域进行处理措施；

所述存储数据库用于存储固定标准形式的灰度图像面积S_标和山体中悬空岩石表面裂纹的安全面积占比k′，同时存储悬空岩石的表面裂纹面积占比、内部孔隙率对应的安全影响比例系数，分别记为α,β，并存储悬空岩石边缘与山体夹角的安全影响系数λ；

所述裂纹面积获取模块包括统计待监测山体中各岩石子区域内各条表面裂纹面积，构成待监测山体中各岩石子区域内各条表面裂纹面积集合S_iA(s_ia₁,s_ia₂,...,s_ia_j,...,s_ia_m)，s_ia_j表示为待监测山体中第i个岩石子区域内第j条表面裂纹面积；

所述待监测山体中各岩石子区域内表面裂纹面积占比计算公式为k_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内表面裂纹面积占比，s_ia_j表示为待监测山体中第i个岩石子区域内第j条表面裂纹面积，S_标表示为固定标准形式的灰度图像面积；

所述悬空岩石体积检测模块包括3D扫描仪，通过3D扫描仪分别对待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石进行扫描，得到待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石体积，构成待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石体积集合V(V₁,V₂,...,V_i,...,V_n)，V_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石体积；

所述孔隙体积检测模块包括x射线检测仪，通过x射线检测仪分别对待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石进行光学扫描，获得待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积，构成待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积集合V′(V′₁,V′₂,...,V′_i ,...,V′_n)，V′_i 表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积；

所述待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石内部孔隙率计算公式为η_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石内部孔隙率，V_i′表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石内部孔隙体积，V_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石体积；

所述悬空岩石夹角检测模块包括构成待监测山体中各岩石子区域内悬空岩石边缘与山体之间的夹角集合θ(θ₁,θ₂,...,θ_i,...,θ_n)，θ_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石边缘与山体之间的夹角；

所述待监测山体中各岩石子区域的综合安全影响系数计算公式为ξ_i表示待监测山体中第i个岩石子区域的综合安全影响系数，α,β分别表示为悬空岩石的表面裂纹面积占比、内部孔隙率对应的安全影响比例系数，k_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内表面裂纹面积占比，k′表示为山体中悬空岩石表面裂纹的安全面积占比，e表示为自然数，等于2.718，η_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石内部孔隙率，λ表示为悬空岩石边缘与山体夹角的安全影响系数，θ_i表示为待监测山体中第i个岩石子区域内悬空岩石边缘与山体之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机数据采集的地质勘探勘测安全监测预警系统，其特征在于：所述图像处理技术分别为几何归一化处理和增强处理，通过对待监测山体中各岩石子区域的表面图像进行几何归一化处理，变换为固定标准形式的各表面图像，并强化变化后各表面图像的高频分量，获得待监测山体中各岩石子区域的表面处理图像。