Tianbaonet L2pro entsperrt effizientes und sicheres Bergbau unter der Erde mit einem Fehler von 0,6% bei 8-Kilometer-Tunnelmessungen

Mit dem beschleunigten Bau von digitalen Bergwerken ist die Technologie zur Erfassung räumlicher Daten zu einer entscheidenden Unterstützung für die digitale Transformation der Bergbauindustrie geworden. In diesem Zusammenhang hat Tianbaonet eine eingehende Anwendung der Lixel L2pro Handheld-SLAM-3D-Laserscanning-Technologie in einem großen Goldbergwerk abgeschlossen und damit Herausforderungen im Bergbaubetrieb mit modernster Technologie gelöst. Dieses Projekt zielt darauf ab, eine digitale Zwilling-Basis für unterirdische Tunnel zu schaffen, die präzise Lagerbestandsmessungen, Sicherheitsüberwachung und geologische Vermessungen ermöglicht, wodurch eine vollständige Digitalisierung der Bergbauproduktion erreicht, die betriebliche Effizienz gesteigert, die Produktionssicherheit gewährleistet und Industriepräzisionsstandards erfüllt werden.

Projektübersicht

Das große staatliche unterirdische Goldbergwerk mit einer langen Bergbaugeschichte verfügt über mehr als 8 Kilometer Stollen, die mehrere Bereiche wie Abbaufronten, Transportstollen, Kammern und Lagerbestände umfassen. Der aktuelle Produktionsprozess steht vor mehreren Herausforderungen:

• Kein GPS-Signal unter Tage, enge Stollen mit schwachen Merkmalen und traditionelle stationäre Scantechniken sind ineffizient und weisen blinde Flecken auf, was die schnelle Erfassung vollständiger räumlicher Daten erschwert.
• Die Lagerbestände werden manuell mit einer Fehlertoleranz von ±5% bis 10% gemessen, was die Präzisionsanforderungen für die Inventur und finanzielle Abrechnung nicht erfüllt und die Kostenkontrolle erschwert.
• Die Frequenz der Überwachung von Tunnelverformungen ist gering, und versteckte Gefahren sind schwer rechtzeitig zu erkennen, was Sicherheitsrisiken birgt.
• Die geologische Vermessung ist schwierig, wobei manuelle und photogrammetrische Methoden ineffizient, ungenau sind und Sicherheitsrisiken bergen.

Das Kernziel dieses Projekts ist die Nutzung der Lixel L2pro Handheld-3D-Laserscanning-Technologie zur Schaffung einer digitalen Zwilling-Basis für unterirdische Tunnel. Dies umfasst die vollständige räumliche digitale Modellierung von Tunneln, präzise Lagerbestandsmessungen, die Berechnung von Hohlraumvolumina, die Überwachung von Verformungen und die Sicherheit von Tunneln sowie die geologische Vermessung. Das Projekt zielt darauf ab, eine vollständige digitale, visuelle und verfeinerte Prozessverwaltung der Bergbauproduktion zu erreichen, die betriebliche Effizienz zu verbessern und die Sicherheit zu gewährleisten, während gleichzeitig die Industriepräzisionsstandards erfüllt werden.

Auswahl der Ausrüstung

Unter Berücksichtigung der Projektanforderungen und der komplexen Arbeitsumgebung unter Tage wurde der Lixel L2pro Handheld-3D-Laserscanner, der speziell für solche Umgebungen entwickelt wurde, für dieses Projekt ausgewählt. Das Gerät integriert mehrere Sensor-Module, kombiniert mit KI-intelligenten Algorithmen, und kann Punktwolkendaten in Echtzeit mit einer Präzision ausgeben, die mit Nachbearbeitungsergebnissen vergleichbar ist, was es für den unterirdischen Bergbau geeignet macht.

Technische Highlights:

• Starke Umweltanpassungsfähigkeit: Unterstützt Multi-SLAM-Multi-Source-Fusion-Algorithmus, Laser + Vision + IMU kollaborative Positionierung, stabiler Betrieb in Umgebungen mit schwachen Merkmalen.
• Hohe Präzision und Echtzeit-Leistung: Planare/Höhen-Absolutpräzision ≤ 3 cm, relative Präzision ≤ 2 cm, Punktwolken-Dicke von nur 5 mm und dichte Punktwolken von 1 Million Punkten pro Quadratmeter können feine Details wiederherstellen.
• Tragbar, effizient und sicher: Wiegt nur 1,7 kg, kann von einer Person bedient werden, berührungslose Messung reduziert Sicherheitsrisiken erheblich.
• Nahtlose Datenintegration: Unterstützt externe RTK/CORS, gibt Punktwolken direkt mit absoluten Koordinaten in LAS/PLY/DXF-Formaten aus, integriert sich nahtlos in GIS-, BIM-Managementplattformen und CAD-Software, ohne dass eine sekundäre Formatkonvertierung erforderlich ist.

Projektdurchführung

Das Projekt wurde in vier Kernmodule unterteilt, die den Lixel L2pro Handheld-3D-Laserscanner, die LixelStudio 3D-Intelligent-Processing-Software und die LixelGo-Mobil-App nutzten. Eine Echtzeit-Vorschau der Punktwolkendaten war auf dem Mobilgerät verfügbar, während die PC-basierte Ein-Klick-Datenverarbeitung eine effiziente Koordination zwischen der Datenerfassung vor Ort und der internen Verarbeitung ermöglichte.

01. Vollständige räumliche digitale Modellierung von unterirdischen Tunneln

• Vorbereitung: Vor Beginn der Arbeiten wurde eine Standortvermessung der unterirdischen Tunnel durchgeführt und eine "Raster"-Scanroute geplant. Reflektierende Kontrollpunkte wurden alle 80-100 Meter gemäß den Spezifikationen für die Anordnung von Kontrollpunkten platziert, um eine gleichmäßige Verteilung im Scanbereich zu gewährleisten.

• Datenerfassung vor Ort: Ein einzelner Bediener benutzte den L2pro, initialisierte den Scanner für 15 Sekunden und bewegte sich dann entlang der geplanten Route. Die LixelGo-App auf dem Mobilgerät ermöglichte die Echtzeit-Überwachung der Punktwolkendaten. In komplexen Bereichen verlangsamte der Bediener das Tempo und verweilte länger zum Scannen, ohne die Station wechseln zu müssen, wodurch die Scandaten nahtlos verbunden wurden.

• Verarbeitung von Indoor-Daten: Die gesammelten Punktwolkendaten wurden in die LixelStudio-Software importiert, wo die Rauschunterdrückungs- und Registrierungsfunktionen der Software automatisch dynamische Störungen durch Personal und Ausrüstung entfernten, die Koordinaten anhand der Kontrollpunkte kalibrierten und die Punktwolkendatenqualität mit dem "WuJian"-Algorithmus optimierten, wodurch ein hochpräzises, echtes 3D-Mesh-Modell erstellt wurde.

• 3D-Modellierung: Die Punktwolkendaten wurden im LAS-Format für die 3D-Modellierung exportiert, wodurch die vollständige räumliche digitale Replikation von Tunneln, Kammern und unterirdischen Flüssen abgeschlossen wurde. Feine Details wie der Abstand der Tunnelstützbolzen, die Rohrleitungsanordnung und die Umrisse unterirdischer Flüsse wurden präzise wiederhergestellt und erfüllten die Anforderungen für den Bau der digitalen Zwilling-Basis für das Bergwerk.

02. Berechnung von Hohlraumvolumina

Für drei Hohlraumbereiche wurde der L2pro zur Volumenberechnung verwendet, mit Fehlern von nur 1%, 0,6% und 2%, weit unter dem Industriestandard von ≤ 3%.

Implementierungsprozess:

• Die vor Ort erfasste Punktwolke wurde in ein Dreiecksnetzmodell überführt.
• Das angepasste Dreiecksnetzmodell wurde in die Geomagic-Software importiert, die automatisch das Volumen des Modells berechnete.
• Im Vergleich zu traditionellen manuellen Messungen betrug der minimale Fehler nur 0,6%, und die Daten sind objektiv und nachvollziehbar, was Streitigkeiten bei der Abrechnung wirksam löst und ein verfeinertes Bestandsmanagement ermöglicht.

03. Überwachung von Tunnelverformungen und Sicherheit

Die Scans wurden einmal pro Woche durchgeführt, wobei die gleiche Route und die gleichen Parameter wie in der Basisperiode verwendet wurden, um die Konsistenz der Datenerfassung zu gewährleisten. Nach jedem Scan wurde die FLAC3D-Software verwendet, um eine Differenzanalyse zwischen der aktuellen Punktwolke und der Basis-Punktwolke durchzuführen, wobei die Genauigkeit die traditionellen Überwachungsmethoden weit übertraf und präzise Datenunterstützung für Frühwarnungen vor Gefahren lieferte.

04. Geologische Vermessung

Die leistungsstarken Scanfähigkeiten des L2pro bildeten die Grundlage für die Digitalisierung des Bergwerks, während die Lixel CyberColor (LCC)-Technologie die vollständige Wiederherstellung des realen Erscheinungsbilds des Bergwerks ermöglichte. Basierend auf der neuen Generation der 3D-Inhalts-Produktionstechnologie von Multi-SLAM + 3D Gaussian Splashing verwendet das System proprietäre Algorithmen und Optimierungen der 3DGS-Technologie, um automatisch ultra-realistische großformatige 3D-Modelle zu generieren und schnell Zentimeter-präzise reale 3D-Modelle zu erstellen, die Bergwerksstrukturen und Kernkomponentendetails präzise wiederherstellen.

Projektzusammenfassung

Dieses Projekt hat die starke Anpassungsfähigkeit und Praktikabilität der L2pro Handheld-3D-Laserscanning-Technologie im digitalen Bergbaubau vollständig validiert. Es löste nicht nur branchenspezifische Probleme wie die Nichtverfügbarkeit von GPS, räumliche Komplexität, hohe Betriebsrisiken und unzureichende Datenpräzision, sondern erreichte auch:

• Vollständige räumliche digitale Modellierung von Tunneln
• Genaue Lagerbestandsmessung und Berechnung von Hohlraumvolumina
• Überwachung von Tunnelverformungen und Sicherheit
• Vollständige digitale Prozess-geologische Vermessung

Im Vergleich zu traditionellen Technologien hat der L2pro nicht nur die Arbeitskosten und Betriebsrisiken reduziert, sondern auch Präzision und Nachvollziehbarkeit der Daten erreicht, was zu einem zentralen Wettbewerbsvorteil für den digitalen Bergbaubau geworden ist. Da der Bau von digitalen Bergwerken weiter voranschreitet, wird der L2pro seine Anwendung in Szenarien wie der Überwachung von Tagebau-Hängen, der Analyse der Hohlraumstabilität und der Modellierung von Notfallrettungen weiter ausbauen. Er wird sich tiefgreifend mit BIM, GIS, IoT und anderen Technologien integrieren, um ein umfassenderes und intelligenteres digitales Zwilling-System für Bergwerke zu schaffen und der Bergbauindustrie zu helfen, sich zu einer hochwertigen, sicheren und effizienten intelligenten Entwicklung zu entwickeln.