姜龙飞,毛善君,李 梅,刘 晖,张 弘

(1.北京大学 地球与空间科学学院，北京 100871；2.中国人民解放军71352部队,河北 张家口 075000；3.中国矿业大学 矿业工程学院，北京 221116)

0 引 言

我国是煤炭资源生产与消费大国，煤炭资源作为我国的主要能源，在能源供给中长期处于主导地位[1]。近年来，随着煤炭开采技术及装备迅速发展，综采工作面生产先后经历了机械化和自动化2个阶段，目前正处于朝智能化开采转型的时期[2]。智能化开采，主要是指使综采成套装置能够根据开采环境感知信息进行智能分析、决策与执行，并具备自学习与自优化的功能[3]。三维激光扫描技术是一种非接触式主动测量方法。其原理是通过激光雷达脉冲信号扫描，快速获得目标的三维点云数据和纹理数据，通过数据处理以及三维建模，生成扫描物体的真三维数字模型和可量测点阵数据，从而改变了传统的单点观测技术，使传统的“点测量”方式变为“形测量”方式[4]。国际上，美、澳等主要采煤国家充分利用高新技术，开展自动化、智能化开采相关技术研究。美国卡内基梅隆大学利用伺服传动装置搭载二维激光传感器和角度编码器，构建水平方位旋转扫描结构，从而实现了全方位扫描[5]；德国智能系统研究所通过给二维激光扫描器件添加一个垂直方向上的自由度，将二维扫描扩展为三维扫描[6]；澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization)发布防爆3D激光扫描设备ExScan，利用该激光扫描仪可以进行煤矿井下3D环境扫描，并通过WIFI和光纤将其从煤矿工作面地下300～400 m处传输出去[7]。……