权利要求
1.一种多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于，包括：
获取电子界桩的位置信息，根据位置信息确定各个电子界桩之间的连接顺序，根据连接顺序确定
采矿区域的范围边界，得到第一范围边界数据;
对采矿区域进行航测，得到航测数据，将航测数据与第一范围边界数据进行比较，确定范围边界的准确性;
若第一范围边界数据不具有准确性，则根据航测数据和电子界桩的位置信息重新确定采矿区域的范围边界，得到第二范围边界数据;
当第一范围边界数据或第二范围边界数据具有准确性时，则根据开采计划构建开采终了图;基于定位装置获取作业设备的作业轨迹，并将作业设备的作业轨迹与开采终了图进行比较，确定作业设备作业轨迹的合理性;
若作业轨迹不合理，则判定存在越界开采行为，并输出报警信号;
若作业轨迹合理，则判定开采正确，并对真实的开采结果进行统计得到第一开采结果;
根据航测数据和作业轨迹，对采矿区域的理论开采结果进行评估，确定对应航测数据和作业轨迹情况下的开采结果，得到第二开采结果;
将第一开采结果与第二开采结果进行比较，若二者之间的差值处于预设偏差范围内时，则判定开采正确;若二者之间的差值超出偏差范围时，则判定存在越界开采行为，并输出报警信号。
2.根据权利要求1所述的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于：所述获取电子界桩的位置信息，根据位置信息确定各个电子界桩之间的连接顺序，根据连接顺序确定采矿区域的范围边界，得到第一范围边界数据，包括：
对位置信息的数量进行统计，得到设备数量;
根据设备数量对电子界桩进行随机编号，得到编号数据;
根据编号数据和位置信息，将各个电子界桩进行依次连接，得到第一连接路径;
对第一连接路径进行交点判断，确定第一连接路径中是否存在交点;
若第一连接路径中存在交点，则根据交点确定相交的两个路径线段，获取所述两个路径线段所连接的电子界桩的编号数据，并根据所述两个路径线段的编号数据连接顺序，将一个路径线段的首端编号数据与另一个路径线段的尾端编号数据进行互换，确定对应电子界桩的新的编号数据;
根据电子界桩新的编号数据，将各个电子界桩进行重新连接，得到第二连接路径，并对第二连接路径进行交点判断，直至连接路径中不存在交点为止;
若第一连接路径中不存在交点，则将第一连接路径所圈定的区域范围记为采矿区域的第一范围边界数据。
3.根据权利要求2所述的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于：所述若第一连接路径中不存在交点，则将第一连接路径所圈定的区域范围记为采矿区域的第一范围边界数据，包括：
获取第一连接路径中各个夹角的角度值，并对角度值进行判断，确定第一连接路径中各个夹角的角度值是否小于90度，若判定不存在夹角的角度值小于90度，则将第一连接路径所圈定的区域范围作为采矿区域的第一范围边界数据;
若第一连接路径中存在夹角的角度值小于90度，则获取所述夹角所对应的电子界桩的编号数据，并根据所述电子界桩的编号数据获取与所述电子界桩的编号数据相邻且大于所述电子界桩的编号数据，并记为第一数据;
获取与第一数据相邻且大于第一数据的电子界桩的编号数据，并记为第二数据;
将所述夹角所对应的电子界桩与第二数据进行连接，构建出新的连接路径，并将该新的连接路径记为采矿区域的第一范围边界数据，并对第一数据所对应的电子界桩进行标记。
4.根据权利要求3所述的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于：所述对采矿区域进行航测，得到航测数据，将航测数据与第一范围边界数据进行比较，确定范围边界的准确性，包括：
对电子界桩的位置信息中的经度数据和纬度数据进行统计，得到经度数据集和纬度数据集;
对经度数据集和纬度数据集进行中心位置选取，构建得到平面坐标系;
基于平面坐标系对第一范围边界数据进行划分，得到象限边界数据，并根据象限边界数据对航测数据进行匹配，得到对应象限的象限图像数据;
对各个象限的象限图像数据进行图像特征提取，得到对应象限的象限特征数据;
将各个象限的象限特征数据进行相互比较，确定是否存在具有特征差异的差异项特征数据;
若判定不具有差异项特征数据，则判定第一范围边界数据具有准确性;
若判定具有差异项特征数据，则判定第一范围边界数据不具有准确性。
5.根据权利要求1所述的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于：所述若第一范围边界数据不具有准确性，则根据航测数据和电子界桩的位置信息重新确定采矿区域的范围边界，得到第二范围边界数据，包括：
在确定第一范围边界数据不具有准确性后，基于差异项特征数据对航测数据进行匹配，得到待判断图像数据;
基于待判断图像数据对电子界桩的位置信息进行匹配，确定位于待判断图像数据边缘线上的电子界桩，并将匹配成功的电子界桩的连接方式记为固定连接;
基于固定连接，对其余的电子界桩进行编号再分配和交点再判断，构建得到基于固定连接的新的范围边界，并记为第二范围边界数据。
6.根据权利要求1所述的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于：所述基于定位装置获取作业设备的作业轨迹，并将作业设备的作业轨迹与开采终了图进行比较，确定作业设备作业轨迹的合理性，包括：
获取作业设备的作业轨迹，所述作业轨迹包括作业设备的位移轨迹和高程数据;
基于当前的作业轨迹中的高程数据对开采终了图进行匹配，确定当前的高程数据是否与开采终了图中各个台阶的高程数据相匹配;
若当前的高程数据与开采终了图中的高程数据不匹配，则判定作业设备的当前的开采轨迹中的高程数据不合理;
若当前的高程数据与开采终了图中的高程数据相匹配，则根据当前的高程数据确定对应高程数据下开采终了图中作业设备的工作区域;
将当前作业轨迹中的位移轨迹与对应作业设备的工作区域进行匹配，确定作业设备是否在工作区域内作业;
若当前作业轨迹中的位移轨迹超出对应作业设备的工作区域，则判定作业设备的当前开采轨迹不合理;反之则判定作业设备的当前开采轨迹合理。
7.根据权利要求1所述的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于：所述根据航测数据和作业轨迹，对采矿区域的理论开采结果进行评估，确定对应航测数据和作业轨迹情况下的开采结果，得到第二开采结果，包括：
对航测数据进行去噪，并对去噪后的航测数据进行地表模型构建，得到模型数据;
基于作业轨迹中的高程数据，对开采终了图进行匹配，将开采终了图中高程数据大于当前作业轨迹中的高程数据的区域记为已开采区域，将开采终了图中高程数据等于当前作业轨迹中的高程数据的区域记为待开采区域;
基于已开采区域对模型数据进行匹配，并基于土方计算法对模型数据中对应已开采区域进行评估，得到对应已开采区域的开采结果，记为第一开采子结果;
基于模型数据对待开采区域进行储量单元分割，得到待开采区域的开采模型;
基于内置的初始开采直径，对作业设备的作业轨迹中的位移轨迹进行开采区域判断，得到开采范围;
将开采范围与待开采区域的开采模型进行比较，将被覆盖了中心点的储量单元记为已开采储量单元;
对已开采储量单元进行统计，得到第二开采子结果，将第一开采子结果和第二开采子结果的和值记为第二开采结果。
8.根据权利要求1所述的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，其特征在于，还包括：
对电子界桩的位置信息进行定时采集，并对电子界桩的定时采集结果进行验证;
若不能在规定的时间点内获取到电子界桩的位置信息，则判定电子界桩的当前工作状态为离线状态，并输出状态预警信号;
若能够在规定的时间点内获取到电子界桩的位置信息，则判定电子界桩的当前工作状态为在线状态，并获取电子界桩的角度偏转信息;
对电子界桩的角度偏转信息进行预设偏转阈值判断，若电子界桩的角度偏转信息超出预设的偏转阈值时，则输出状态预警信号。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及矿山越界开采监测领域，尤其是涉及一种多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法。
背景技术
[0002]随着经济发展，对
矿产资源需求量不断增加，从而导致矿山企业为追求更高利益，在对矿山进行开采时出现越界开采行为。其中，越界开采行为包括范围越界、边坡越界和底部高程越界。
[0003]矿山的越界开采行为会导致资源的浪费和生态的破坏，同时由于矿山未按照预先规划的技术方案进行开采，导致在开采过程中可能会由于边坡超挖引发岩体崩塌，存在重大安全隐患，因此需要对露天矿山的开采进行监测，以保障开采安全和生态环境安全。
[0004]相关技术中，通过利用无人机摄影技术对矿区进行采集，从而获取开采区域内的地表形变信息，再根据地表形变信息构建对应矿区的矿区模型，通过将矿区模型与内置的开采终了图进行比较，从而确定在开采过程中是否存在越界开采行为;若判定存在越界开采行为，则输出报警信号。
[0005]针对上述中的相关技术，在仅根据无人机进行矿区采集时，无人机航测得到的数据受天气影响大，同时由于无人机在航测时得到的数据是平面图，无法准确表达相应的深度数据，故而导致构建出的矿区模型存在误差，进而使得在根据航测构建出的矿区模型进行越界开采评估时，存在误判情况，降低了越界开采行为判断的准确性，存在改进之处。
发明内容
[0006]为了提高越界开采行为判断的准确性，本申请提供了一种多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法。
[0007]本申请提供了一种多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，采用如下的技术方案：
[0008]一种多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，包括：
[0009]获取电子界桩的位置信息，根据位置信息确定各个电子界桩之间的连接顺序，根据连接顺序确定采矿区域的范围边界，得到第一范围边界数据;
[0010]对采矿区域进行航测，得到航测数据，将航测数据与第一范围边界数据进行比较，确定范围边界的准确性;
[0011]若第一范围边界数据不具有准确性，则根据航测数据和电子界桩的位置信息重新确定采矿区域的范围边界，得到第二范围边界数据;
[0012]当第一范围边界数据或第二范围边界数据具有准确性时，则根据开采计划构建开采终了图;基于定位装置获取作业设备的作业轨迹，并将作业设备的作业轨迹与开采终了图进行比较，确定作业设备作业轨迹的合理性;
[0013]若作业轨迹不合理，则判定存在越界开采行为，并输出报警信号;
[0014]若作业轨迹合理，则判定开采正确，并对真实的开采结果进行统计得到第一开采结果;
[0015]根据航测数据和作业轨迹，对采矿区域的理论开采结果进行评估，确定对应航测数据和作业轨迹情况下的开采结果，得到第二开采结果;
[0016]将第一开采结果与第二开采结果进行比较，若二者之间的差值处于预设偏差范围内时，则判定开采正确;若二者之间的差值超出偏差范围时，则判定存在越界开采行为，并输出报警信号。
[0017]优选的，对位置信息的数量进行统计，得到设备数量;
[0018]根据设备数量对电子界桩进行随机编号，得到编号数据;
[0019]根据编号数据和位置信息，将各个电子界桩进行依次连接，得到第一连接路径;
[0020]对第一连接路径进行交点判断，确定第一连接路径中是否存在交点;
[0021]若第一连接路径中存在交点，则根据交点确定相交的两个路径线段，获取所述两个路径线段所连接的电子界桩的编号数据，并根据所述两个路径线段的编号数据连接顺序，将一个路径线段的首端编号数据与另一个路径线段的尾端编号数据进行互换，确定对应电子界桩的新的编号数据;
[0022]根据电子界桩新的编号数据，将各个电子界桩进行重新连接，得到第二连接路径，并对第二连接路径进行交点判断，直至连接路径中不存在交点为止;
[0023]若第一连接路径中不存在交点，则将第一连接路径所圈定的区域范围记为采矿区域的第一范围边界数据。
[0024]优选的，获取第一连接路径中各个夹角的角度值，并对角度值进行判断，确定第一连接路径中各个夹角的角度值是否小于90度，若判定不存在夹角的角度值小于90度，则将第一连接路径所圈定的区域范围作为采矿区域的第一范围边界数据;
[0025]若第一连接路径中存在夹角的角度值小于90度，则获取所述夹角所对应的电子界桩的编号数据，并根据所述电子界桩的编号数据获取与所述电子界桩的编号数据相邻且大于所述电子界桩的编号数据，并记为第一数据;
[0026]获取与第一数据相邻且大于第一数据的电子界桩的编号数据，并记为第二数据;
[0027]将所述夹角所对应的电子界桩与第二数据进行连接，构建出新的连接路径，并将该新的连接路径记为采矿区域的第一范围边界数据，并对第一数据所对应的电子界桩进行标记。
[0028]优选的，对电子界桩的位置信息中的经度数据和纬度数据进行统计，得到经度数据集和纬度数据集;
[0029]对经度数据集和纬度数据集进行中心位置选取，构建得到平面坐标系;
[0030]基于平面坐标系对第一范围边界数据进行划分，得到象限边界数据，并根据象限边界数据对航测数据进行匹配，得到对应象限的象限图像数据;
[0031]对各个象限的象限图像数据进行图像特征提取，得到对应象限的象限特征数据;
[0032]将各个象限的象限特征数据进行相互比较，确定是否存在具有特征差异的差异项特征数据;
[0033]若判定不具有差异项特征数据，则判定第一范围边界数据具有准确性;
[0034]若判定具有差异项特征数据，则判定第一范围边界数据不具有准确性。
[0035]优选的，在确定第一范围边界数据不具有准确性后，基于差异项特征数据对航测数据进行匹配，得到待判断图像数据;
[0036]基于待判断图像数据对电子界桩的位置信息进行匹配，确定位于待判断图像数据边缘线上的电子界桩，并将匹配成功的电子界桩的连接方式记为固定连接;
[0037]基于固定连接，对其余的电子界桩进行编号再分配和交点再判断，构建得到基于固定连接的新的范围边界，并记为第二范围边界数据。
[0038]优选的，获取作业设备的作业轨迹，所述作业轨迹包括作业设备的位移轨迹和高程数据;
[0039]基于当前的作业轨迹中的高程数据对开采终了图进行匹配，确定当前的高程数据是否与开采终了图中各个台阶的高程数据相匹配;
[0040]若当前的高程数据与开采终了图中的高程数据不匹配，则判定作业设备的当前的开采轨迹中的高程数据不合理;
[0041]若当前的高程数据与开采终了图中的高程数据相匹配，则根据当前的高程数据确定对应高程数据下开采终了图中作业设备的工作区域;
[0042]将当前作业轨迹中的位移轨迹与对应作业设备的工作区域进行匹配，确定作业设备是否在工作区域内作业;
[0043]若当前作业轨迹中的位移轨迹超出对应作业设备的工作区域，则判定作业设备的当前开采轨迹不合理;反之则判定作业设备的当前开采轨迹合理。
[0044]优选的，对航测数据进行去噪，并对去噪后的航测数据进行地表模型构建，得到模型数据;
[0045]基于作业轨迹中的高程数据，对开采终了图进行匹配，将开采终了图中高程数据大于当前作业轨迹中的高程数据的区域记为已开采区域，将开采终了图中高程数据等于当前作业轨迹中的高程数据的区域记为待开采区域;
[0046]基于已开采区域对模型数据进行匹配，并基于土方计算法对模型数据中对应已开采区域进行评估，得到对应已开采区域的开采结果，记为第一开采子结果;
[0047]基于模型数据对待开采区域进行储量单元分割，得到待开采区域的开采模型;
[0048]基于内置的初始开采直径，对作业设备的作业轨迹中的位移轨迹进行开采区域判断，得到开采范围;
[0049]将开采范围与待开采区域的开采模型进行比较，将被覆盖了中心点的储量单元记为已开采储量单元;
[0050]对已开采储量单元进行统计，得到第二开采子结果，将第一开采子结果和第二开采子结果的和值记为第二开采结果。
[0051]优选的，对电子界桩的位置信息进行定时采集，并对电子界桩的定时采集结果进行验证;
[0052]若不能在规定的时间点内获取到电子界桩的位置信息，则判定电子界桩的当前工作状态为离线状态，并输出状态预警信号;
[0053]若能够在规定的时间点内获取到电子界桩的位置信息，则判定电子界桩的当前工作状态为在线状态，并获取电子界桩的角度偏转信息;
[0054]对电子界桩的角度偏转信息进行预设偏转阈值判断，若电子界桩的角度偏转信息超出预设的偏转阈值时，则输出状态预警信号。
[0055]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0056]1.通过利用电子界桩的位置信息，构建采矿区域的采矿范围，通过利用初始规划得到的采矿区域，对该区域进行航测，得到对应的航测数据，再利用该航测数据对采矿区域进行反向校验，以交叉验证系统利用电子界桩的位置信息得到的采矿区域的范围边界的准确性，从而实现范围越界报警的准确性。当准确确定采矿区域的范围边界后，通过利用开采计划构建出对应区域在开采完成后的开采终了图，同时通过利用安装于作业设备上的定位装置确定作业设备的作业轨迹，进而通过比较开采终了图和作业设备的作业轨迹之间的一致性，确定作业设备是否在开采终了图中规定的范围内进行开采，以实现对范围越界、边坡越界和底部高程越界的准确判断，当判定存在越界开采行为时输出报警信号，保障开采过程的安全性。当判定作业设备的作业轨迹合理时，通过统计真实的开采量和评估出理论的开采量，将二者进行比较，从而进一步判定出开采行为是否存在越界开采行为，以进一步提高了对越界开采行为判断的准确性，保障了开采过程的安全性;
[0057]2.通过对电子界桩进行随机编号，并根据随机编号结果进行位置信息相互连接，从而构建出初始的采矿区域的范围边界，再通过利用采矿区域的完整性，对初始构建的范围边界进行判断，从而根据电子界桩相互之间边界线的交点判断出构建的采矿区域是否为一个整体的采矿区域，若判定存在交点，则表明当前电子界桩的编号存在问题，故而需要通过重新对电子界桩的编号进行分配，在对电子界桩的编号进行重新分配时，通过将具有交点的两个路径线段进行单独判断，并将一个路径线段的首端编号数据与另一个路径线段的尾端编号数据进行互换，从而快速消除该两个路径线段的交点问题，进而保证了电子界桩构建的采矿区域是一个整体，保证了构建得到的范围边界具有有效性;
[0058]3.通过对已经构建完成的电子界桩所组成的边界线进行各个拐点的角度判断，从而确定当前电子界桩的分布是否具有特殊性，进而保证构建得到的范围边界具有准确性，当由多个电子界桩组成的范围边界线不存在拐点的夹角小于90度时，则表明当前的电子界桩所组成的边界线不是特殊情况，反之，则表明当前的电子界桩所组成的边界线具有特殊性，对于具有特殊性的情况通过对具有特殊的拐点所对应的电子界桩进行标记，以便于后续结合航测数据进行分析判断，保障了电子界桩所组成的边界线具有准确性。
附图说明
[0059]图1为本实施例多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0060]以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
[0061]本申请实施例公开了一种多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法。
[0062]实施例：如图1所示，本发明一种多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，包括：
[0063]S1，获取电子界桩的位置信息，根据位置信息确定各个电子界桩之间的连接顺序，根据连接顺序确定采矿区域的范围边界，得到第一范围边界数据;其中，在获取电子界桩的位置信息时，还包括：对电子界桩的位置信息进行定时采集，并对电子界桩的定时采集结果进行验证;若不能在规定的时间点内获取到电子界桩的位置信息，则判定电子界桩的当前工作状态为离线状态，并输出状态预警信号;若能够在规定的时间点内获取到电子界桩的位置信息，则判定电子界桩的当前工作状态为在线状态，并获取电子界桩的角度偏转信息;对电子界桩的角度偏转信息进行预设偏转阈值判断，若电子界桩的角度偏转信息超出预设的偏转阈值时，则输出状态预警信号。通过定时采集电子界桩的位置信息，以确保电子界桩在正常工作，同时通过利用电子界桩中内置的角度传感模块确定电子界桩的倾斜情况，进而进一步确定电子界桩的工作状态，保证了电子界桩的正常工作。
[0064]S2，对采矿区域进行航测，得到航测数据，将航测数据与第一范围边界数据进行比较，确定范围边界的准确性;其中，通过利用无人机搭载激光雷达对采矿区域进行航测，得到航测数据。
[0065]S3，若第一范围边界数据不具有准确性，则根据航测数据和电子界桩的位置信息重新确定采矿区域的范围边界，得到第二范围边界数据;此时，第二范围边界数据必然是准确的。可将具有准确性的第一范围边界数据和/或第二范围边界数据统一标记为范围边界数据。
[0066]S4，当第一范围边界数据或第二范围边界数据具有准确性时，则根据开采计划构建开采终了图;基于定位装置获取作业设备的作业轨迹，并将作业设备的作业轨迹与开采终了图进行比较，确定作业设备作业轨迹的合理性;其中，作业设备可以为挖掘机、爆破机等。通过将定位装置安装在作业设备上，从而准确记录作业设备的作业轨迹。此时该作业轨迹包括作业设备在平面上的位移情况和在垂直深度上的高程变化情况。
[0067]S5，若作业轨迹不合理，则判定存在越界开采行为，并输出报警信号;
[0068]S6，若作业轨迹合理，则判定开采正确，并对真实的开采结果进行统计得到第一开采结果;
[0069]S7，根据航测数据和作业轨迹，对采矿区域的理论开采结果进行评估，确定对应航测数据和作业轨迹情况下的开采结果，得到第二开采结果;
[0070]S8，将第一开采结果与第二开采结果进行比较，若二者之间的差值处于预设偏差范围内时，则判定开采正确;若二者之间的差值超出偏差范围时，则判定存在越界开采行为，并输出报警信号。其中，二者之间的差值指的是第一开采结果与第二开采结果之间的差值，例如第一开采结果为A，第二开采结果为B，则二者之间的差值=A-B。
[0071]本实施例中，通过利用电子界桩的位置信息，构建采矿区域的采矿范围，通过利用初始规划得到的采矿区域，对该区域进行航测，得到对应的航测数据，再利用该航测数据对采矿区域进行反向校验，以交叉验证系统利用电子界桩的位置信息得到的采矿区域的范围边界的准确性，从而实现范围越界报警的准确性。当准确确定采矿区域的范围边界后，通过利用开采计划构建出对应区域在开采完成后的开采终了图，同时通过利用安装于作业设备上的定位装置确定作业设备的作业轨迹，进而通过比较开采终了图和作业设备的作业轨迹之间的一致性，确定作业设备是否在开采终了图中规定的范围内进行开采，以实现对范围越界、边坡越界和底部高程越界的准确判断，当判定存在越界开采行为时输出报警信号，保障开采过程的安全性。当判定作业设备的作业轨迹合理时，通过统计真实的开采量和评估出理论的开采量，将二者进行比较，从而进一步判定出开采行为是否存在越界开采行为，以进一步提高了对越界开采行为判断的准确性，保障了开采过程的安全性。
[0072]示例性的，由于在进行露天矿山开采时存在范围越界、边坡越界和底部高程越界。其中，范围越界指的是开采的区域面积超出了采矿许可证中所规定的矿区区域;边坡越界指的是在进行采矿时每一层台阶所需要保留的宽度、台阶的倾斜度和台阶之间的高度差超出了规划情况;底部高程越界指的是采矿时所挖的深度超出了规定中所能挖掘的深度。
[0073]获取每个电子界桩的位置信息，再通过对电子界桩的位置信息进行分析和连接，从而明确电子界桩所围成的采矿区域;在明确采矿区域后，通过利用无人机搭载激光雷达对采矿区域进行航测，从而得到采矿区域的航测数据，此时可利用该航测数据绘制出对应区域的地貌，而采矿区域在进行采矿时，需要对对应区域上的数目、房屋等进行拆除，从而导致采矿区域与非采矿区域之间存在地貌差异，故而通过将航测数据所对应的地貌与电子界桩所规划的地貌数据进行比对，从而能够进一步核实利用电子界桩位置信息自动化构建的采矿区域的准确性，若不具有准确性，则进行校正，从而保证在进行范围越界行为判断时判断结果的准确性。
[0074]当确定电子界桩围成的采矿区域具有准确性后，通过利用已经确定的采矿区域和该采矿区域的开采计划，生成对应的三维电子围栏，从而明确在不同深度下的开采计划，进而保证在开采过程中通过三维电子围栏确定作业设备的作业行为是否存在边坡越界现象，保证开采行为的安全性。
[0075]通过利用安装在作业设备上的定位装置来获取作业设备在开采过程中的行为轨迹。例如作业设备为挖掘机，则爆破机通过爆破岩石，从而使得完整的岩石碎裂，挖掘机再将碎裂的岩石挖掘至运输车辆上，而在该过程中，挖掘机仅会在规定的高程上位移，且由于开采计划的规定，导致挖掘机在对应高程上所能位移的区域是固定的，而当挖掘机的位移超出规定的位移区域后，则可判定该挖掘机在开采过程中存在边坡越界的可能性。故而需要进行报警提醒，以保证开采过程的安全。
[0076]而当挖掘机的作业轨迹合理时，则表明挖掘机在正常开采，同时由于挖掘机存在一定的臂长属性，从而导致根据作业轨迹所判断得到的数据值是模糊性的判断结果，故而为保证开采的安全性，需要对开采行为进行进一步判断，此时通过利用开采时的矿石数量对开采行为进行进一步判断，从而进一步确定开采行为的正确性。
[0077]通过统计已经开采完成的第一开采结果和对应航测数据和作业轨迹所对应的第二开采结果，将二者进行相互比较，确定第一开采结果是否小于等于第二开采结果，从而判定在开采过程中是否存在多挖现象，进而导致边坡高程、边坡倾斜角度不达标。使得在对开采过程中的范围越界、边坡越界和底部高程越界的判断更为准确，保证了开采过程的安全性。
[0078]步骤S1中，获取电子界桩的位置信息，根据位置信息确定各个电子界桩之间的连接顺序，根据连接顺序确定采矿区域的范围边界，得到第一范围边界数据，包括以下步骤：
[0079]S11，对位置信息的数量进行统计，得到设备数量;
[0080]S12，根据设备数量对电子界桩进行随机编号，得到编号数据;
[0081]S13，根据编号数据和位置信息，将各个电子界桩进行依次连接，得到第一连接路径;
[0082]S14，对第一连接路径进行交点判断，确定第一连接路径中是否存在交点;
[0083]S15，若第一连接路径中存在交点，则根据交点确定相交的两个路径线段，获取所述两个路径线段所连接的电子界桩的编号数据，并根据所述两个路径线段的编号数据连接顺序，将一个路径线段的首端编号数据与另一个路径线段的尾端编号数据进行互换，确定对应电子界桩的新的编号数据;
[0084]S16，根据电子界桩新的编号数据，将各个电子界桩进行重新连接，得到第二连接路径，并对第二连接路径进行交点判断，直至连接路径中不存在交点为止;
[0085]S17，若第一连接路径中不存在交点，则将第一连接路径所圈定的区域范围记为采矿区域的第一范围边界数据。
[0086]本实施例中，通过对电子界桩进行随机编号，并根据随机编号结果进行位置信息相互连接，从而构建出初始的采矿区域的范围边界，再通过利用采矿区域的完整性，对初始构建的范围边界进行判断，从而根据电子界桩相互之间边界线的交点判断出构建的采矿区域是否为一个整体的采矿区域，若判定存在交点，则表明当前电子界桩的编号存在问题，故而需要通过重新对电子界桩的编号进行分配，在对电子界桩的编号进行重新分配时，通过将具有交点的两个路径线段进行单独判断，并将一个路径线段的首端编号数据与另一个路径线段的尾端编号数据进行互换，从而快速消除该两个路径线段的交点问题，进而保证了电子界桩构建的采矿区域是一个整体，保证了构建得到的范围边界具有有效性。
[0087]示例性的，针对范围越界，通过在采矿区域的周围安装电子界桩，从而构建出采矿区域的边界线，当采矿行为超出电子界桩构成的边界线时，输出报警信号，以及时终止该采矿行为。
[0088]此时，在安装电子界桩时，由于采矿区域较大、电子界桩的安装数量较多，进而使得在已知电子界桩的位置信息情况下，如何准确的自动化的构建出电子界桩所圈定的采矿区域成为一个难题。
[0089]在传统的电子界桩确定采矿区域方式中，多是通过人工操作将电子界桩进行人为圈定，从而确定采矿区域的范围，该行为需要人工干预，无法实现自动化;或者是通过对电子界桩进行预先编号，使得在确定好对应界桩的位置后，根据编号直接进行连接得到，从而实现自动化。然而该预先编号增加了电子界桩的安装复杂度，若出现电子界桩的编号与位置不一致时，会导致圈定出的采矿区域不同，进而导致进行范围边界的越界行为判断出错，同时也会由于采矿区域的变化问题，导致边坡数据发生变化，使得边坡越界行为判断出错。
[0090]本申请中首先通过确定已经设立的电子界桩的数量，再根据该数量值生成对应的编号量，进而根据编号量对电子界桩进行随机编号。例如，设立的电子界桩有5个，则编号量为1~5，对应的在对每个电子界桩进行随机编号时，是将该5个编号量随机分配至各个电子界桩上。例如5个电子界桩的平面坐标分别为(2,0)、(4,0)、(0,1)、(2,2)、(4,2)。在进行随机编号分配时，可能是1：(2,0)，2：(4,0)，3：(0,1)，4：(4,2)，5：(2,2)此时若根据该随机编号进行连接时，得到的结果为123451;此时51的连线与23、34之间的连线相交，得到2个交点。而采矿区域是一个完整的，而若依据该边界线设置，采矿区域将从一个区域划分成3个区域，故而不符合采矿区域的划分标准，进而可判断该随机编号所分配到的电子界桩不正确。需要重新进行分布。
[0091]此时若依旧使用全随机编号，则匹配得到的结果依旧存在着大量的交点问题，故而浪费了计算机的算力，降低了数据处理效果。因此通过对具有交点的两个线段进行判断，从而假设选取线段51和23，通过将51的首端编号数据5与23的尾端编号数据进行编号数据互换，即5与3的编号互换，原本5的坐标(2,2)变为(0,1)，原本编号3的坐标(0,1)变为(2,2)。此时整理得到的新的编号是1：(2,0)，2：(4,0)，3：(2,2)，4：(4,2)，5：(0,1)，连接后的结果为45与23之间存在交点，同理将45的首端编号数据4与23的尾端编号数据3进行互换，即4的坐标变为(2,2)，3的坐标变为(4,2)，此时整理后的新的编号是1：(2,0)，2：(4,0)，3：(4,2)，4：(2,2)，5：(0,1)，连接后的结果中不存在交点，故而可判定该圈定后的区域为采矿区域。
[0092]步骤S18中，若第一连接路径中不存在交点，则将第一连接路径所圈定的区域范围记为采矿区域的第一范围边界数据，包括以下步骤：
[0093]S181，获取第一连接路径中各个夹角的角度值，并对角度值进行判断，确定第一连接路径中各个夹角的角度值是否小于90度，若判定不存在夹角的角度值小于90度，则将第一连接路径所圈定的区域范围作为采矿区域的第一范围边界数据;
[0094]S182，若第一连接路径中存在夹角的角度值小于90度，则获取所述夹角所对应的电子界桩的编号数据，并根据所述电子界桩的编号数据获取与所述电子界桩的编号数据相邻且大于所述电子界桩的编号数据，并记为第一数据;
[0095]S183，获取与第一数据相邻且大于第一数据的电子界桩的编号数据，并记为第二数据;
[0096]S184，将所述夹角所对应的电子界桩与第二数据进行连接，构建出新的连接路径，并将该新的连接路径记为采矿区域的第一范围边界数据，并对第一数据所对应的电子界桩进行标记。
[0097]本实施例中，通过对已经构建完成的电子界桩所组成的边界线进行各个拐点的角度判断，从而确定当前电子界桩的分布是否具有特殊性，进而保证构建得到的范围边界具有准确性，当由多个电子界桩组成的范围边界线不存在拐点的夹角小于90度时，则表明当前的电子界桩所组成的边界线不是特殊情况，反之，则表明当前的电子界桩所组成的边界线具有特殊性，对于具有特殊性的情况通过对具有特殊的拐点所对应的电子界桩进行标记，以便于后续结合航测数据进行分析判断，保障了电子界桩所组成的边界线具有准确性。
[0098]示例性的，当电子界桩相互连接所组成的边界线不具有交点后，此时还存在一种情况，例如，1：(0,0)，2：(2,0)，3：(2,2)，4：(0,2)，5：(1,1)，该情况下5个电子界桩的连接结果是不具有交点的，而此时还存在一种连接方式，1：(0,0)，2：(2,0)，3：(2,2)，4：(1,1)，5：(0,2)，该情况下5个电子界桩的连接结果也不具有交点，但其所对应的采矿区域完全不同，故而需要进行进一步判断。
[0099]当判定当前电子界桩相互连接所组成的边界线不具有交点后，需要进一步确定该不具有交点的边界线是否存在上述情况，通过对组合而成的边界线进行拐点出的夹角判断，当夹角小于90度时，则表明下一个电子界桩所在的位置位于内部，呈现“凹”陷情况，故而需要对该情况进行标记，从而有助于后续对该情况进行进一步判断，以保证构建出的范围边界有效，提高范围越界判断的准确性。
[0100]步骤S2中，对采矿区域进行航测，得到航测数据，将航测数据与第一范围边界数据进行比较，确定范围边界的准确性，包括以下步骤：
[0101]S21，对电子界桩的位置信息中的经度数据和纬度数据进行统计，得到经度数据集和纬度数据集;
[0102]S22，对经度数据集和纬度数据集进行中心位置选取，构建得到平面坐标系;
[0103]S23，基于平面坐标系对第一范围边界数据进行划分，得到象限边界数据，并根据象限边界数据对航测数据进行匹配，得到对应象限的象限图像数据;
[0104]S24，对各个象限的象限图像数据进行图像特征提取，得到对应象限的象限特征数据;
[0105]S25，将各个象限的象限特征数据进行相互比较，确定是否存在具有特征差异的差异项特征数据;
[0106]S26，若判定不具有差异项特征数据，则判定第一范围边界数据具有准确性;
[0107]S27，若判定具有差异项特征数据，则判定第一范围边界数据不具有准确性。
[0108]本实施例中，在根据电子界桩构建出范围边界后，通过利用航测数据对构建出的范围边界进行再判断，从而进一步保证构建出的范围边界具有准确性，通过对电子界桩的位置信息进行经纬度统计，并根据经纬度构建出对应的平面坐标系，进而将电子界桩所围成的采矿区域划分至四个象限，并通过利用开采时地貌数据的一致性，对四个象限的象限图像数据进行特征提取和特征比较，从而根据特征比较情况，确定第一范围边界数据的准确性，使得判断结果更为准确。
[0109]示例性的，在根据电子界桩的相互位置关系，确定采矿区域的范围边界后，通过获取电子界桩的分布的特殊性，若第一范围边界数据中存在被标记的电子界桩，则表明当前电子界桩构成的范围边界具有特殊性，反之则判定不具有特殊性。
[0110]当判定当前电子界桩构成的范围边界具有特殊性时，需要对该特殊性进行判断，从而确定该特殊情况下所构建的范围边界是否具有准确性。通过将电子界桩的位置信息中的经度、纬度进行统计判断，将三维的电子界桩的位置信息转化为二维的平面信息，再通过对电子界桩的经度、纬度进行单独统计，进一步将二维的平面信息转化为一维的线信息。
[0111]通过对经度数据集、纬度数据集进行中心点选取，从而构建出对应的平面坐标系，进而可将电子界桩划分成到4个象限中，而此时若非采矿区域处于第一象限中，则第二象限、第三象限和第四象限所对应的区域为采矿区域，故而此时可通过对4个象限进行图像特征提取，由于非采矿区域仅位于一个象限，从而导致其余象限的特征数据相同，故而可根据该特性判断出非采矿区域所在的象限，进而根据非采矿区域所在象限重新构建出对应的范围边界线，保证范围边界线的准确性。
[0112]步骤S3中，若第一范围边界数据不具有准确性，则根据航测数据和电子界桩的位置信息重新确定采矿区域的范围边界，得到第二范围边界数据，包括以下步骤：
[0113]S31，在确定第一范围边界数据不具有准确性后，基于差异项特征数据对航测数据进行匹配，得到待判断图像数据;
[0114]S32，基于待判断图像数据对电子界桩的位置信息进行匹配，确定位于待判断图像数据边缘线上的电子界桩，并将匹配成功的电子界桩的连接方式记为固定连接;
[0115]S33，基于固定连接，对其余的电子界桩进行编号再分配和交点再判断，构建得到基于固定连接的新的范围边界，并记为第二范围边界数据。
[0116]本实施例中，当判定第一范围边界数据不具有准确性后，通过利用采矿区域的相同图像特征，从而确定出航测数据中非采矿区的所在区域(待判断图像数据)，再结合非采矿区与电子界桩之间的位置信息匹配情况从而确定用于分离采矿区与非采矿区的电子界桩的连接关系，进而将该连接关系作为固定连接，对其余电子界桩进行再匹配，以确保连接范围边界线不具有交点，进而保障了重新构建得到的第二范围边界数据的准确性。
[0117]示例性的，例如存在5个电子界桩，5个电子界桩的原始坐标位置分别是：1：(0,0)、2：(2,0)、3：(1,1)、4：(2,2)、5：(0,2)。假设以原始坐标中的(1,1)点为新坐标系的原点，重新构建坐标系，5个电子界桩的新的坐标位置分别是1：(-1,-1)、2：(1,-1)、3：(0,0)、4：(1,1)、5：(-1,1)。假设差异项特征数据所对应的区域是坐标(-1,1)(1,1)(0,0)(-1,1)共同组成的，则根据该区域对电子界桩进行匹配，从而匹配得到3、4、5的电子界桩，进而将3、4、5作为固定连接，且由于3、4、5的连接顺序为435，故而在对1、2进行连接时，将4、5与1、2进行匹配连接，使得连接结果不存在交点，则判定该最终的组合结果为采矿区域的真实区域。例如，1与5连、2与4连，构建的电子界桩的坐标连接顺序为(-1，-1)(1，-1)(1,1)(0,0)(-1,1)(-1，-1)。
[0118]步骤S4中，基于定位装置获取作业设备的作业轨迹，并将作业设备的作业轨迹与开采终了图进行比较，确定作业设备作业轨迹的合理性，包括以下步骤：
[0119]S41，获取作业设备的作业轨迹，所述作业轨迹包括作业设备的位移轨迹和高程数据;
[0120]S42，基于当前的作业轨迹中的高程数据对开采终了图进行匹配，确定当前的高程数据是否与开采终了图中各个台阶的高程数据相匹配;
[0121]S43，若当前的高程数据与开采终了图中的高程数据不匹配，则判定作业设备的当前的开采轨迹中的高程数据不合理;
[0122]S44，若当前的高程数据与开采终了图中的高程数据相匹配，则根据当前的高程数据确定对应高程数据下开采终了图中作业设备的工作区域;
[0123]S45，将当前作业轨迹中的位移轨迹与对应作业设备的工作区域进行匹配，确定作业设备是否在工作区域内作业;
[0124]S46，若当前作业轨迹中的位移轨迹超出对应作业设备的工作区域，则判定作业设备的当前开采轨迹不合理;反之则判定作业设备的当前开采轨迹合理。
[0125]本实施例中，在根据电子界桩确定范围边界线后，以实现对露天矿山的范围越界提供了判断标准，并根据范围边界线构建出符合开采计划的开采终了图，通过利用开采终了图和作业设备在作业过程中的作业轨迹，将开采过程中每一层的计划高程数据与真实的高程数据进行比较，从而确定该作业设备是否存在底部高程越界现象，通过利用开采终了图确定不同类型的作业设备的工作区域，并根据该工作区域对作业设备的移动范围进行判断，从而确定出每一层台阶的台阶数据是否满足标准，进而判断出作业设备是否存在变频越界现象，进而综合实现了对露天矿山在开采过程中作业设备的越界开采现象的实时监测，提高了监测结果的准确性。
[0126]示例性的，在确定好电子界桩所圈定的采矿区域后，通过结合开采计划，生成了开采完成后的开采终了图，该开采终了图上包括了最终开采的深度、每层开采的深度、每层台阶的宽度和坡度等。
[0127]在确定好开采终了图后，通过将作业设备的作业轨迹与开采终了图进行比较，从而确定作业设备的深度变化是否开采终了图的深度变化规律、作业设备的位移变化是否准确开采终了图的位移界限规定。
[0128]例如在开采第三层时，第三层的深度是x，挖掘机A负责在第三层对第二层的岩石碎块进行挖掘，则此时挖掘机A的作业轨迹中的高程数据应该处于第三层的x处，当挖掘机A的高程数据不处于x则表明此次开采未按照开采终了图进行开采，从而利用开采终了图在高程上对作业设备的底部高程越界情况做出准确判断，提高了底部高程越界的准确性。
[0129]而当挖掘机A的高程数据处于x，则表明此次开采在深度上符合开采计划，故而需要做进一步判断，确定该层的台阶的形状是否满足开采计划，此时通过对对应作业设备的作业轨迹中的位移轨迹进行判断，假设开采计划中第二层台阶的宽度为a米、坡度为m度，则位于第二层的爆破机在进行岩石爆破时，其对应位移的有效范围需要距离第二层的边缘位置至少a米远，故而当第二层的爆破机在对第三层进行爆破时，其所移动的位置距离第二层的边缘位置少于a米时，则可判定该爆破机存在过度爆破，从而使得第二层不符合开采计划中的开采标准。而当第二层的爆破机的位置距离第二层的边缘位置等于a米，则表明第二层全面爆破完成，此时第三层的挖掘机A在进行作业时，其移动位置不能超过开采终了图中第三层的边缘位置(假设定位所在位置即为挖掘机的挖掘位置，不考虑臂长情况。)。若挖掘机A的移动位置超出开采终了图中所规定的第三层的边缘位置，则表明在对第二层进行挖掘时第二层台阶的坡度不满足开采计划中的需求，故而实现了对台阶坡度的正确性判断，从而通过对台阶宽度、坡度的准确判断，实现了对边坡越界的准确判断，提高了露天矿上越界开采的监测准确性。
[0130]步骤S7中，根据航测数据和作业轨迹，对采矿区域的理论开采结果进行评估，确定对应航测数据和作业轨迹情况下的开采结果，得到第二开采结果，包括以下步骤：
[0131]S71，对航测数据进行去噪，并对去噪后的航测数据进行地表模型构建，得到模型数据;基于DTM模型构建法(数字地形模型构建法)对去噪的航测数据进行数据分析和模型构建。
[0132]S72，基于作业轨迹中的高程数据，对开采终了图进行匹配，将开采终了图中高程数据大于当前作业轨迹中的高程数据的区域记为已开采区域，将开采终了图中高程数据等于当前作业轨迹中的高程数据的区域记为待开采区域;
[0133]S73，基于已开采区域对模型数据进行匹配，并基于土方计算法对模型数据中对应已开采区域进行评估，得到对应已开采区域的开采结果，记为第一开采子结果;
[0134]S74，基于模型数据对待开采区域进行储量单元分割，得到待开采区域的开采模型;
[0135]S75，基于内置的初始开采直径，对作业设备的作业轨迹中的位移轨迹进行开采区域判断，得到开采范围;
[0136]S76，将开采范围与待开采区域的开采模型进行比较，将被覆盖了中心点的储量单元记为已开采储量单元;
[0137]S77，对已开采储量单元进行统计，得到第二开采子结果，将第一开采子结果和第二开采子结果的和值记为第二开采结果。
[0138]本实施例中，通过利用DTM模型构建法，将数字数据转化为数字地形数据，再根据作业设备在作业过程中的高程数据，将开采区域划分成已经开采完的已开采区域和正在开采的待开采区域，通过将需要进行开采量评估的区域划分成静态的已开采区域和动态的待开采区域，以简化开采量评估过程，通过利用DTM模型中土方计算法对已开采区域进行开采量快速评估，实现对已开采区域的开采量评估的准确性。通过对待开采区域进行储量单元分割，从而将整体的矿石划分成多个个体，进而有助于对待开采区域进行动态开采量评估，使得待开采区域开采量的评估结果更为准确，进而在通过将评估得到的开采量和真实的开采量进行比较时，交叉验证了越界开采行为的真实性，进而提高了露天矿山越界开采行为监测的准确性。
[0139]示例性的，在构建出开采终了图，实现对范围越界、边坡越界和底部高程越界的实时监测后，为进一步确定越界判断的准确性，通过将实际的开采量与模拟的开采量进行比较，若实际的开采量大于模拟的开采量，则必然存在未知的位置进行了开采，从而导致开采量增多，进而进一步交叉验证了越界开采行为的判断准确性。
[0140]通过利用DTM模型土方计算法实现对开采区域的开采土方量进行判断，而该开采土方量的评估包括已经开采完成的静态区域的评估和正在开采的动态区域的评估。
[0141]通过利用DTM模型构建法对采集到的航测数据进行地表模型构建，将数字化的数据转化为三维的数字地形模型。再基于作业轨迹中的高程数据，将开采矿区划分成已经开采完成的区域和当前正在开采的区域(待开采区域)，对已经开采完成的区域利用DTM模型的土方计算法进行直接结算，对当前正在开采的区域，则需要将该区域中所有矿石进行标准化，即进行储量单元分割，例如，将该区域内的所有矿石分割成由一个个1立方米的矿石块组合而成，由于该待开采区域中的矿石是在不断开采的，故而需要对该待开采区域的开采结果进行判断，通过根据作业设备的位移轨迹确定作业设备的开采范围，再将该开采范围与分割的储量单元进行比较，从而模拟出作业设备在待开采区域上的开采量，进而统计出已开采区域和待开采区域的开采量总和，即当前开采情况的开采量模拟值。
[0142]再将开采量的模拟值与真实值进行比较，从而进一步交叉验证本次开采行为是否存在越界开采行为，提高了越界开采行为监测的准确性。
[0143]相比较于现有的多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法，本发明提高了越界开采行为判断的准确性。
[0144]以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
说明书附图(1)
声明：
“多源数据融合的露天矿山越界开采实时监测方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：辽宁艾克斯信息技术有限公司
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