一种地形变更预警方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及智能矿山，尤其涉及一种地形变更预警方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、露天矿属于强动态生产场景，采掘工作面持续推进、排土场动态堆载、运输道路需常态化修整，挖掘机、装载机、推土机、平地机等工程机械设备会频繁对场地地形进行改动，地形的动态变化对无人运输系统的地形管控能力提出了更高的要求。

2、当前针对露天矿地形变更的管控主要采用人工管理结合车载被动感知的方案，地图更新层面依靠生产管理人员同步作业信息，调度人员安排安全员驾驶采集车现场采集地形数据，再完成路线调整、禁行区划定等更新与管控操作；行驶安全层面，无人驾驶矿卡主要依靠车载激光雷达、摄像头等传感器在行驶中识别路面异常，应对突发地形变化。

3、高精地图更新效率低，人工主导的更新流程周期长，无法匹配工程机械实时作业带来的动态地形变化，地图数据与实际地形存在时空偏差，形成安全隐患。另外，车载被动感知存在固有短板，受矿区扬尘、坡道视距受限、低能见度等因素影响，地形异常识别距离近、响应窗口短，易引发急刹、侧倾、陷车等安全事故。作业与运输系统信息断层，采掘作业与运输调度相互独立，地形变更处于监管盲区，无人矿卡无法提前获知风险，安全管理完全被动，制约了露天矿无人驾驶运输安全与效率的提升。

技术实现思路

1、本发明提供了一种地形变更预警方法、装置、设备及存储介质，通过风险分级及跨系统联动管控机制，解决了现有露天矿无人运输领域地形变更识别滞后、高精地图更新效率低、作业与运输信息断层导致安全管控被动以及运输效率受限的技术问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种地形变更预警方法，该方法包括：

3、获取工程机械的作业数据，基于作业数据计算作业末端轨迹；

4、基于作业数据和作业末端轨迹确定工程机械的有效作业情况；

5、当有效作业情况为有效时，计算高程变化量；

6、当高程变化量达到预设高度阈值时，基于作业末端轨迹进行二次复核，确定风险等级，基于风险等级进行分级联动管控。

7、可选的，作业数据包括关节参数和车身定位与姿态数据，基于作业数据计算作业末端轨迹，包括：建立工程机械连杆运动学模型，并通过工程机械连杆运动学模型将关节参数转换为各连杆转角；根据各连杆转角和车身定位与姿态数据，通过齐次坐标变换解算出工程机械的作业装置末端的绝对三维坐标；根据绝对三维坐标生成作业末端轨迹。

8、可选的，作业数据还包括压力数据和车身行驶速度，基于作业数据和作业末端轨迹确定工程机械的有效作业情况，包括：当作业数据满足至少两项有效条件时，确定有效作业情况为有效；否则，确定有效作业情况为无效；其中，有效条件包括：根据作业末端轨迹确定作业末端高程以及作业装置的实时平面坐标，从预设地图数据中调取与实时平面坐标对应的地面基准高程，计算地面基准高程和作业末端高程的差值，作业末端高程小于地面基准高程、差值大于等于预设入土深度阈值，且持续时间大于等于预设时间；确定作业装置的作业状态，压力数据超过标定压力阈值，且作业状态为动作状态；车身行驶速度小于等于预设低速阈值，且作业装置持续动作。

9、可选的，计算高程变化量，包括：将差值作为高程变化量。

10、可选的，基于作业末端轨迹进行二次复核，确定风险等级，包括：按照指定尺寸的空间网格对作业末端轨迹进行聚合处理，得到各聚合网格；计算各聚合网格对应的网格高程变化量；基于作业末端轨迹确定变更位置和影响面积；根据网格高程变化量、变更位置和影响面积，划分确定对应的风险等级。

11、可选的，根据网格高程变化量、变更位置和影响面积，划分确定对应的风险等级，包括：当变更位置位于通行区域时，网格高程变化量大于等于预设高程变化阈值，或影响面积大于预设面积阈值时，确定风险等级为一级高危风险；当变更位置位于通行边缘与装卸作业区域时，且网格高程变化量在预设高程变化区间时，确定风险等级为二级中危风险；当变更位置位于非通行区域时，确定风险等级为三级低危风险。

12、可选的，基于风险等级进行分级联动管控，包括：当风险等级为一级高危风险时，自动生成外扩预设安全距离的临时禁行区域，并生成告警信息，基于告警信息触发工程机械的本地声光提醒；当风险等级为二级中危风险时，生成提示信息，基于提示信息接收风险确认指令，响应风险确认指令下发管控指令；当风险等级为三级低危风险时，按预设周期生成地形变更报表，基于地形变更报表更新预设地图数据。

13、可选的，告警信息还包括地形变更类型，方法，还包括：当网格高程变化量小于等于预设挖掘阈值时，确定地形变更类型为挖掘类变更；当网格高程变化量大于等于预设堆载阈值时，确定地形变更类型为堆载类变更；当检测到工程机械的松土器处于作业姿态且满足有效作业条件时，确定地形变更类型为扰动类变更。

14、根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

15、至少一个处理器；

16、以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

17、其中，所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的一种地形变更预警方法。

18、根据本发明的另一方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的一种地形变更预警方法。

19、本发明实施例的技术方案，通过获取工程机械的作业数据并计算作业末端轨迹，可从施工作业源头主动感知地形变动，精准解算作业装置末端的完整运动路径，实现地形变更的前置识别，突破传统车载被动感知的视距与场景局限。通过确定有效作业情况，可通过多规则融合判定过滤无效工况，有效提升地形变更识别的准确率，减少误预警与无效管控对正常生产作业的干扰。当高程变化量达到预设高度阈值时，基于作业末端轨迹进行二次复核并确定风险等级、开展分级联动管控，可通过二次校验进一步降低误判概率，同时依托分级管控机制匹配差异化的处置策略，保障了无人运输通行安全。

20、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

1.一种地形变更预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作业数据包括关节参数和车身定位与姿态数据，所述基于所述作业数据计算作业末端轨迹，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述作业数据还包括压力数据和车身行驶速度，所述基于所述作业数据和所述作业末端轨迹确定工程机械的有效作业情况，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算高程变化量，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述作业末端轨迹进行二次复核，确定风险等级，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述网格高程变化量、所述变更位置和所述影响面积，划分确定对应的风险等级，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述风险等级进行分级联动管控，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述告警信息还包括地形变更类型，所述方法，还包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的地形变更预警方法。