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露天礦排土場地表應急監測系統研究

  一、項目背景

  某露天礦外排土場下部有大量務工人員居住,在降雨情況下,易發生地質災害,造成人員財產損失(如圖1、圖2所示)。為加強露天礦邊坡監測監控,保障人員安全,技術人員本著“降本增效”原則,充分發揮現有人員及設備功能,研究出了露天礦排土場地表應急監測系統。

  該監測系統結合現場邊坡和地形情況,借助“測量機器人自動化監測系統”,從設計到選址、施工完全獨立自主完成,合理利用原有舊的設備配件,結合無人機航測技術,定期更新監測點坐標,提高監測精度,利用4G網絡技術,保障了數據傳輸的效率,及時將監測數據傳輸至監測室進行數據分析。

  圖1 露天排土場易滑坡區域現狀圖

  圖2 排土場下方居民房屋

  二、研究內容

  1.基本原理

  該系統主要利用電子測距技術和電子測角技術。電子測距是利用電磁波在空氣中傳播的速度為已知這一特性,測定電磁波在被測距離上往返傳播的時間來求得距離值。GPS-RTK測量由一個參考站、多個流動站和數據通訊系統組成,流動站利用數據通訊鏈接,接收來自參考站的改正數,從而獲得高精度的坐標值。

  系統目標:通過GEOMOS軟件,使用無線網絡、數據傳輸等技術,遠程遙控智能全站儀監測設備,自動定期對指定監測點開展監測工作。

  系統達到的效果:系統能自動分析監測數據,對變形情況進行預報預警。

  圖3 現場監測圖

  2.技術特點

  (1)該監測系統所能達到的監測精度為厘米級,監測周期為5分鐘至2小時,可以根據監測需要調整監測周期,保障了監測的及時性。

  (2)監測精度高,達到厘米級監測精度,實時在線、實時分析、即時告警。

  (3)通過自主研發的GPS靜態測量控制裝置,可定期對監測主機處控制點進行檢核校正,隨時更新測站點坐標,避免因震動等因素產生監測誤差,提高了監測精度。

  (4)該系統采用開放的數據接口,可持續升級高版本的智能全站儀,室內外均可應用,系統工作溫度范圍為(-35℃-40℃),在雨季邊坡監測中應用良好。

  圖4 監測用棱鏡

  該成果關鍵技術設備硬件包括:智能全站儀,監測棱鏡,臺式電腦,4G網絡模塊,軟件系統主要是GEOMOS軟件(如圖3-圖5所示)。

  圖5 GEOMOS軟件

  3.基本功能

  該系統監測范圍南北長約630米,東西方向長約300米,如圖6所示,覆蓋1430至1360平盤邊坡區域,現場共布設地表監測點38個,間距約50米,監測周期2小時,該地表監測系統是通過GEOMOS軟件,使用無線網絡、數據傳輸等技術,遠程遙控智能全站儀監測設備,自動定期對指定監測點開展監測工作,并能自動分析監測數據,對變形情況進行預報預警(如圖7、圖8所示)。通過geomos系統,遠程控制儀器,監測結果通過自己設計實時傳輸到數據中心(如圖9所示)。

  圖6 監測區域示意圖

  圖7 監測系統流程圖

  圖8 geomos系統的操作界面

  圖9 數據中心

  三、應用效果

  1.經濟效益

  該系統完全自己設計、施工,技術成本投入很低。與外委施工相比,在設備備件、現場安裝、技術服務等方面共節省費用約120萬元。若邊坡失穩滑坡,治理費用預計1000萬元,通過有效監測,避免了滑坡事故的發生。

  2.社會效益

  建立運行地表監測系統,有效提高了該區域邊坡監測監控力度,目前該套系統運行良好,保障了安全生產。

  四、推廣應用前景

  該系統圖形化分析,提供報表,開放的數據接口,功能模塊化,易于擴展,可持續升級高版本的智能全站儀;應用條件為距監測站3km以內范圍;針對露天礦邊坡、排土場、建筑物變形監測等方面,均可利用該套系統技術原理進行自動化監測。

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