矿山边坡变形监测预警系统及其预警方法
【专利摘要】本发明涉及地质灾害监测【技术领域】，尤其涉及一种矿山边坡变形监测预警系统及其预警方法。预警系统由进行通讯连接的地面控制子系统、空间无线通讯网络、监测人员的通讯辅助子系统所组成，地面控制子系统由GPS矿山边坡监测子系统和GPS监测数据处理子系统所组成，GPS监测矿山边坡子系统包括一组位移测量机器人、接收天线、数据传输模块、用于接收位移测量机器人采集的矿山边坡变形数据的GPS接收机和供电系统相连接；实时采集的各种数据，进行监测数据处理并且快速、自动、存储、传输、更新、统计与管理上传数据，本发明的有益效果是：为矿山边坡位移进行实时动态监测，保证矿山生产安全。
【专利说明】矿山边坡变形监测预警系统及其预警方法
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及地质灾害监测【技术领域】，尤其涉及一种矿山边坡变形监测预警系统及其预警方法。
【背景技术】
[0002]自然和人类活动，对地质环境造成了巨大的改变。近年来我国地质灾害发生频率增大，主要的灾害有滑坡、泥石流等。地质灾害诱发的因素众多，如降雨、地震、爆破等，其中矿山边坡位移是导致矿山地质灾害发生的一个主要原因，因此在对矿山边坡位移这个关键因素进行有效实时监测的基础上考虑其他灾害诱发因素，就可能对由此引发的地质灾害做出比较准确和及时的预测预报。地质灾害发生极易造成大量的人员伤亡和财产损失。为了减少损失和对灾害进行监测预警，科研人员开展了大量的地质灾害监测工作。
[0003]传统常用的边坡位移监测方式有两种:一种为地表位移监测，另一种为深孔位移监测。地表位移监测使用全站仪和经纬仪监测地表水平位移量及降起量，深孔位移监测采用深孔测斜仪监测地下岩体分层水平位移量。这两种传统边坡位移监测方式都只能采用人工观测采集数据，并进行后期数据比对分析，不能实时对边坡位移所产生的地质灾害进行提前预测预报。而统计结果表明50%边坡地质灾害在很短时间发生。当前随着G P S技术日臻成熟，开发GPS和位移测量机器人联合监测预警系统，实现自主检测、自主分析、自主预警，并将其纳入到常规矿山边坡变形监测体系中就显得尤为重要。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种矿山边坡变形监测预警系统，以建立一套针对边坡位移进行实时动态监测的地质灾害监测预警体系，解决由边坡位移引起的地质灾害还不能准确和及时预测预警的问题。
[0006]本发明的另外一个目的是提供一种矿山边坡变形监测预警系统的预警方法。
[0007]本发明的目的是这样实现的。
[0008]本发明的矿山边坡变形监测预警系统，其特征在于它是由地面控制子系统，与此地面控制子系统进行通讯连接的空间无线通讯网络，与此空间无线通讯网络进行通讯连接的监测人员的通讯辅助子系统所组成，
所述的地面控制子系统由GPS矿山边坡监测子系统和GPS监测数据处理子系统所组
成，
所述的GPS监测矿山边坡子系统包括设置在被监测矿山边坡周边的一组位移测量机器人，分别与这一组位移测量机器人相连接的接收天线、数据传输模块、用于接收位移测量机器人采集的矿山边坡变形数据的GPS接收机和供电系统；
所述的GPS监测数据子系统包括数据接收模块，与此数据接收模块相连接的数据处理模块，与此数据处理模块相连接的预测报警模块及通信模块，所述的通信模块通过所述的空间无线通讯网络与所述的监测人员的通讯辅助子系统相连接。
[0009]所述的通讯辅助子系统为信号接收手机。
[0010]一种采用所述的矿山边坡变形监测预警系统的预警方法，其特征在于包括下列步骤:
1)在被监测矿山边坡周边设置所述的GPS监测矿山边坡子系统，
a、根据所述的GPS监测矿山边坡子系统的一组位移测量机器人采集的边坡开采层同侧各变形测点平均同向水平位移量超过8mm/天，或平均下沉量超过8mm/天；
b、露天开采边坡周边原始地面平均下沉量超过3X 10_3H, H为边坡高度，m ；
C、露天开采边坡周边原始地面局部下沉速度超过8mm/天；
d、露天开采边坡周边原始地面累计水平位移超过6X Kr3!!, H为边坡高度，m ；
e、露天开采边坡周边原始地面不均匀沉降达到或超过1.2 X IO-3H, H为边坡高度，m ；
f、岩基边坡最大裂缝宽度超过7XIO-4H, H为边坡高度，m ；
g、露天开采边坡周边原始地面裂缝宽度超过50mm时，
2)将所述的一组位移测量机器人实时采集的上述各种数据，通过所述的空间无线通讯网络送到所述的GPS监测数据 处理子系统，此GPS监测数据处理子系统的数据接收模块接收所述的GPS矿山边坡监测子系统传输的各种数据，并经过所述的数据处理模块进行处理，此数据处理模块用于对所接收的实时监测数据信息进行数据处理，获得边坡变形三维信息，建立边坡位移实时信息数据库，生成边坡位移变形趋势图；
并根据d (A, B) = I AB I = [ (x^x^MyfyDMzyZ)2] 1/2适时计算监测点位移，换算出边坡表面的表面位移，
其中:d为监测点，A为d点瞬时监测点坐标，BSd点下一次瞬时监测点坐标，(x1；x2)为横坐标，(y1；y2)为纵坐标，(Z17Z2)为高程坐标，
当位移超过上述a-g情况之一预设范围时，所述的预测报警模块和通信模块通过所述的空间无线通讯网络向所述的监测人员的通讯辅助子系统发出灾害预警信息。
[0011]本发明的有益效果是:
在矿山建立此项边坡变形监测预警系统后，将GPS与位移测量机器人位移监测预报有机结合，对矿山边坡地质灾害进行准确检测及预报，可以提高监测边坡智能及预测效果，对边坡变形进行实时监控，准确预测边坡变形趋势及提前做好边坡位移及滑落等地质灾害，保证矿山生产安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0014]如图1所示，本发明的本发明的矿山边坡变形监测预警系统，其特征在于它是由地面控制子系统，与此地面控制子系统进行通讯连接的空间无线通讯网络，与此空间无线通讯网络进行通讯连接的监测人员的通讯辅助子系统所组成，
所述的地面控制子系统由GPS矿山边坡监测子系统和GPS监测数据处理子系统所组成，
所述的GPS监测矿山边坡子系统包括设置在被监测矿山边坡周边的一组位移测量机器人，分别与这一组位移测量机器人相连接的接收天线、数据传输模块、用于接收位移测量机器人采集的矿山边坡变形数据的GPS接收机和供电系统；
所述的GPS监测数据子系统包括数据接收模块，与此数据接收模块相连接的数据处理模块，与此数据处理模块相连接的预测报警模块及通信模块，所述的通信模块通过所述的空间无线通讯网络与所述的监测人员的通讯辅助子系统相连接。
[0015]所述的通讯辅助子系统为信号接收手机。
[0016]一种采用所述的矿山边坡变形监测预警系统的预警方法，其特征在于包括下列步骤:
1)在被监测矿山边坡周边设置所述的GPS监测矿山边坡子系统，
a、根据所述的GPS监测矿山边坡子系统的一组位移测量机器人采集的边坡开采层同侧各变形测点平均同向水平位移量超过8mm/天，或平均下沉量超过8mm/天；
b、露天开采边坡周边原始地面平均下沉量超过3X 10_3H, H为边坡高度，m ；
C、露天开采边坡周边原始地面局部下沉速度超过8mm/天；
d、露天开采边坡周边原始地面累计水平位移超过6X Kr3!!, H为边坡高度，m ；
e、露天开采边坡周边原始地面不均匀沉降达到或超过1.2 X IO-3H, H为边坡高度，m ；
f、岩基边坡最大裂缝宽度超过7XIO-4H, H为边坡高度，m ；
g、露天开采边坡周边原始地面裂缝宽度超过50mm时，
2)将所述的一组位移测量机器人实时采集的上述各种数据，通过所述的空间无线通讯网络送到所述的GPS监测数据处理子系统，此GPS监测数据处理子系统的数据接收模块接收所述的GPS矿山边坡监测子系统传输的各种数据，并经过所述的数据处理模块进行处理，此数据处理模块用于对所接收的实时监测数据信息进行数据处理，获得边坡变形三维信息，建立边坡位移实时信息数据库，生成边坡位移变形趋势图；
并根据d (A, B) = I AB I = [ (x^x^MyfyDMzyZ)2] 1/2适时计算监测点位移，换算出边坡表面的表面位移，
其中:d为监测点，A为d点瞬时监测点坐标，BSd点下一次瞬时监测点坐标，(x1；x2)为横坐标，(y1；y2)为纵坐标，(z1； z2)为高程坐标，其中的4，&、71，72和21，22中的1、2分别代表两个从标点。
[0017]当位移超过上述a-g情况之一预设范围时，所述的预测报警模块和通信模块通过所述的空间无线通讯网络向所述的监测人员的通讯辅助子系统发出灾害预警信息。
[0018]本发明的有益效果是:
在矿山建立此项边坡变形监测预警系统后，将GPS与位移测量机器人位移监测预报有机结合，对矿山边坡地质灾害进行准确检测及预报，可以提高监测边坡智能及预测效果，对边坡变形进行实时监控，准确预测边坡变形趋势及提前做好边坡位移及滑落等地质灾害，保证矿山生产安全。
[0019]采用本发明的边坡变形监测预警方法后，将GPS与位移测量机器人位移监测预报有机结合，对矿山边坡地质灾害进行准确检测及预报，可以提高监测边坡智能及预测效果，对边坡变形进行实时监控，准确预测边坡变形趋势及提前做好边坡位移及滑落等地质灾害，保证矿山生产安全。
【权利要求】
1.一种矿山边坡变形监测预警系统，其特征在于它是由地面控制子系统，与此地面控制子系统进行通讯连接的空间无线通讯网络，与此空间无线通讯网络进行通讯连接的监测人员的通讯辅助子系统所组成， 所述的地面控制子系统由GPS矿山边坡监测子系统和GPS监测数据处理子系统所组成， 所述的GPS监测矿山边坡子系统包括设置在被监测矿山边坡周边的一组位移测量机器人，分别与这一组位移测量机器人相连接的接收天线、数据传输模块、用于接收位移测量机器人采集的矿山边坡变形数据的GPS接收机和供电系统； 所述的GPS监测数据子系统包括数据接收模块，与此数据接收模块相连接的数据处理模块，与此数据处理模块相连接的预测报警模块及通信模块，所述的通信模块通过所述的空间无线通讯网络与所述的监测人员的通讯辅助子系统相连接。
2.根据权利要求1所述的矿山边坡变形监测预警系统，其所述的通讯辅助子系统为信号接收手机。
3.一种采用权利要求1所述的矿山边坡变形监测预警系统的预警方法，其特征在于包括下列步骤: 1)在被监测矿山边坡周边设置所述的GPS监测矿山边坡子系统， a、根据所述的GPS监测矿山边坡子系统的一组位移测量机器人采集的边坡开采层同侧各变形测点平均同向水平位移量超过8mm/天，或平均下沉量超过8mm/天； b、露天开采边坡周边原始地面平均下沉量超过3X 10_3H, H为边坡高度，m ； C、露天开采边坡周边原始地面局部下沉速度超过8mm/天； d、露天开采边坡周边原始地面累计水平位移超过6X Kr3!!, H为边坡高度，m ； e、露天开采边坡周边原始地面不均匀沉降达到或超过1.2 X IO-3H, H为边坡高度，m ； f、岩基边坡最大裂缝宽度超过7XIO-4H, H为边坡高度，m ； g、露天开采边坡周边原始地面裂缝宽度超过50mm时， 2)将所述的一组位移测量机器人实时采集的上述各种数据，通过所述的空间无线通讯网络送到所述的GPS监测数据处理子系统，此GPS监测数据处理子系统的数据接收模块接收所述的GPS矿山边坡监测子系统传输的各种数据，并经过所述的数据处理模块进行处理，此数据处理模块用于对所接收的实时监测数据信息进行数据处理，获得边坡变形三维信息，建立边坡位移实时信息数据库，生成边坡位移变形趋势图； 并根据d (A, B) = I AB I = [ (x^xDMyfyDMz；^)2] 1/2适时计算监测点位移，换算出边坡表面的表面位移， 其中:d为监测点，A为d点瞬时监测点坐标，BSd点下一次瞬时监测点坐标，(x1；x2)为横坐标，(y1；y2)为纵坐标，(Z17Z2)为高程坐标， 当位移超过上述a-g情况之一预设范围时，所述的预测报警模块和通信模块通过所述的空间无线通讯网络向所述的监测人员的通讯辅助子系统发出灾害预警信息。
【文档编号】G08B21/10GK103578229SQ201310568264
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】于宝新, 衣瑛, 吴庆深, 孙厚广, 李经科 申请人:鞍钢集团矿业公司