礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法。預(yù)警系統(tǒng)由進(jìn)行通訊連接的地面控制子系統(tǒng)、空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)所組成，地面控制子系統(tǒng)由GPS礦山邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)和GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)所組成，GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)包括一組位移測量機器人、接收天線、數(shù)據(jù)傳輸模塊、用于接收位移測量機器人采集的礦山邊坡變形數(shù)據(jù)的GPS接收機和供電系統(tǒng)相連接；實時采集的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)處理并且快速、自動、存儲、傳輸、更新、統(tǒng)計與管理上傳數(shù)據(jù)，本發(fā)明的有益效果是：為礦山邊坡位移進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，保證礦山生產(chǎn)安全。
【專利說明】礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自然和人類活動，對地質(zhì)環(huán)境造成了巨大的改變。近年來我國地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率增大，主要的災(zāi)害有滑坡、泥石流等。地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)的因素眾多，如降雨、地震、爆破等，其中礦山邊坡位移是導(dǎo)致礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的一個主要原因，因此在對礦山邊坡位移這個關(guān)鍵因素進(jìn)行有效實時監(jiān)測的基礎(chǔ)上考慮其他災(zāi)害誘發(fā)因素，就可能對由此引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害做出比較準(zhǔn)確和及時的預(yù)測預(yù)報。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生極易造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。為了減少損失和對災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，科研人員開展了大量的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測工作。
[0003]傳統(tǒng)常用的邊坡位移監(jiān)測方式有兩種:一種為地表位移監(jiān)測，另一種為深孔位移監(jiān)測。地表位移監(jiān)測使用全站儀和經(jīng)緯儀監(jiān)測地表水平位移量及降起量，深孔位移監(jiān)測采用深孔測斜儀監(jiān)測地下巖體分層水平位移量。這兩種傳統(tǒng)邊坡位移監(jiān)測方式都只能采用人工觀測采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行后期數(shù)據(jù)比對分析，不能實時對邊坡位移所產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行提前預(yù)測預(yù)報。而統(tǒng)計結(jié)果表明50%邊坡地質(zhì)災(zāi)害在很短時間發(fā)生。當(dāng)前隨著G P S技術(shù)日臻成熟，開發(fā)GPS和位移測量機器人聯(lián)合監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)自主檢測、自主分析、自主預(yù)警，并將其納入到常規(guī)礦山邊坡變形監(jiān)測體系中就顯得尤為重要。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，以建立一套針對邊坡位移進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警體系，解決由邊坡位移引起的地質(zhì)災(zāi)害還不能準(zhǔn)確和及時預(yù)測預(yù)警的問題。
[0006]本發(fā)明的另外一個目的是提供一種礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的。
[0008]本發(fā)明的礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于它是由地面控制子系統(tǒng)，與此地面控制子系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)，與此空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊連接的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)所組成，
所述的地面控制子系統(tǒng)由GPS礦山邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)和GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)所組
成，
所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)包括設(shè)置在被監(jiān)測礦山邊坡周邊的一組位移測量機器人，分別與這一組位移測量機器人相連接的接收天線、數(shù)據(jù)傳輸模塊、用于接收位移測量機器人采集的礦山邊坡變形數(shù)據(jù)的GPS接收機和供電系統(tǒng)；
所述的GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收模塊，與此數(shù)據(jù)接收模塊相連接的數(shù)據(jù)處理模塊，與此數(shù)據(jù)處理模塊相連接的預(yù)測報警模塊及通信模塊，所述的通信模塊通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)相連接。
[0009]所述的通訊輔助子系統(tǒng)為信號接收手機。
[0010]一種采用所述的礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，其特征在于包括下列步驟:
1)在被監(jiān)測礦山邊坡周邊設(shè)置所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)，
a、根據(jù)所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)的一組位移測量機器人采集的邊坡開采層同側(cè)各變形測點平均同向水平位移量超過8mm/天，或平均下沉量超過8mm/天；
b、露天開采邊坡周邊原始地面平均下沉量超過3X 10_3H, H為邊坡高度，m ；
C、露天開采邊坡周邊原始地面局部下沉速度超過8mm/天；
d、露天開采邊坡周邊原始地面累計水平位移超過6X Kr3!!, H為邊坡高度，m ；
e、露天開采邊坡周邊原始地面不均勻沉降達(dá)到或超過1.2 X IO-3H, H為邊坡高度，m ；
f、巖基邊坡最大裂縫寬度超過7XIO-4H, H為邊坡高度，m ；
g、露天開采邊坡周邊原始地面裂縫寬度超過50mm時，
2)將所述的一組位移測量機器人實時采集的上述各種數(shù)據(jù)，通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)送到所述的GPS監(jiān)測數(shù)據(jù) 處理子系統(tǒng)，此GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收模塊接收所述的GPS礦山邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)，并經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理，此數(shù)據(jù)處理模塊用于對所接收的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得邊坡變形三維信息，建立邊坡位移實時信息數(shù)據(jù)庫，生成邊坡位移變形趨勢圖；
并根據(jù)d (A, B) = I AB I = [ (x^x^MyfyDMzyZ)2] 1/2適時計算監(jiān)測點位移，換算出邊坡表面的表面位移，
其中:d為監(jiān)測點，A為d點瞬時監(jiān)測點坐標(biāo)，BSd點下一次瞬時監(jiān)測點坐標(biāo)，(x1；x2)為橫坐標(biāo)，(y1；y2)為縱坐標(biāo)，(Z17Z2)為高程坐標(biāo)，
當(dāng)位移超過上述a-g情況之一預(yù)設(shè)范圍時，所述的預(yù)測報警模塊和通信模塊通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)向所述的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)發(fā)出災(zāi)害預(yù)警信息。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
在礦山建立此項邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)后，將GPS與位移測量機器人位移監(jiān)測預(yù)報有機結(jié)合，對礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確檢測及預(yù)報，可以提高監(jiān)測邊坡智能及預(yù)測效果，對邊坡變形進(jìn)行實時監(jiān)控，準(zhǔn)確預(yù)測邊坡變形趨勢及提前做好邊坡位移及滑落等地質(zhì)災(zāi)害，保證礦山生產(chǎn)安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的本發(fā)明的礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于它是由地面控制子系統(tǒng)，與此地面控制子系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)，與此空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊連接的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)所組成，
所述的地面控制子系統(tǒng)由GPS礦山邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)和GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)所組成，
所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)包括設(shè)置在被監(jiān)測礦山邊坡周邊的一組位移測量機器人，分別與這一組位移測量機器人相連接的接收天線、數(shù)據(jù)傳輸模塊、用于接收位移測量機器人采集的礦山邊坡變形數(shù)據(jù)的GPS接收機和供電系統(tǒng)；
所述的GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收模塊，與此數(shù)據(jù)接收模塊相連接的數(shù)據(jù)處理模塊，與此數(shù)據(jù)處理模塊相連接的預(yù)測報警模塊及通信模塊，所述的通信模塊通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)相連接。
[0015]所述的通訊輔助子系統(tǒng)為信號接收手機。
[0016]一種采用所述的礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，其特征在于包括下列步驟:
1)在被監(jiān)測礦山邊坡周邊設(shè)置所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)，
a、根據(jù)所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)的一組位移測量機器人采集的邊坡開采層同側(cè)各變形測點平均同向水平位移量超過8mm/天，或平均下沉量超過8mm/天；
b、露天開采邊坡周邊原始地面平均下沉量超過3X 10_3H, H為邊坡高度，m ；
C、露天開采邊坡周邊原始地面局部下沉速度超過8mm/天；
d、露天開采邊坡周邊原始地面累計水平位移超過6X Kr3!!, H為邊坡高度，m ；
e、露天開采邊坡周邊原始地面不均勻沉降達(dá)到或超過1.2 X IO-3H, H為邊坡高度，m ；
f、巖基邊坡最大裂縫寬度超過7XIO-4H, H為邊坡高度，m ；
g、露天開采邊坡周邊原始地面裂縫寬度超過50mm時，
2)將所述的一組位移測量機器人實時采集的上述各種數(shù)據(jù)，通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)送到所述的GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，此GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收模塊接收所述的GPS礦山邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)，并經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理，此數(shù)據(jù)處理模塊用于對所接收的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得邊坡變形三維信息，建立邊坡位移實時信息數(shù)據(jù)庫，生成邊坡位移變形趨勢圖；
并根據(jù)d (A, B) = I AB I = [ (x^x^MyfyDMzyZ)2] 1/2適時計算監(jiān)測點位移，換算出邊坡表面的表面位移，
其中:d為監(jiān)測點，A為d點瞬時監(jiān)測點坐標(biāo)，BSd點下一次瞬時監(jiān)測點坐標(biāo)，(x1；x2)為橫坐標(biāo)，(y1；y2)為縱坐標(biāo)，(z1； z2)為高程坐標(biāo)，其中的4，&、71，72和21，22中的1、2分別代表兩個從標(biāo)點。
[0017]當(dāng)位移超過上述a-g情況之一預(yù)設(shè)范圍時，所述的預(yù)測報警模塊和通信模塊通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)向所述的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)發(fā)出災(zāi)害預(yù)警信息。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
在礦山建立此項邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)后，將GPS與位移測量機器人位移監(jiān)測預(yù)報有機結(jié)合，對礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確檢測及預(yù)報，可以提高監(jiān)測邊坡智能及預(yù)測效果，對邊坡變形進(jìn)行實時監(jiān)控，準(zhǔn)確預(yù)測邊坡變形趨勢及提前做好邊坡位移及滑落等地質(zhì)災(zāi)害，保證礦山生產(chǎn)安全。
[0019]采用本發(fā)明的邊坡變形監(jiān)測預(yù)警方法后，將GPS與位移測量機器人位移監(jiān)測預(yù)報有機結(jié)合，對礦山邊坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確檢測及預(yù)報，可以提高監(jiān)測邊坡智能及預(yù)測效果，對邊坡變形進(jìn)行實時監(jiān)控，準(zhǔn)確預(yù)測邊坡變形趨勢及提前做好邊坡位移及滑落等地質(zhì)災(zāi)害，保證礦山生產(chǎn)安全。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于它是由地面控制子系統(tǒng)，與此地面控制子系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)，與此空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊連接的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)所組成， 所述的地面控制子系統(tǒng)由GPS礦山邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)和GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)所組成， 所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)包括設(shè)置在被監(jiān)測礦山邊坡周邊的一組位移測量機器人，分別與這一組位移測量機器人相連接的接收天線、數(shù)據(jù)傳輸模塊、用于接收位移測量機器人采集的礦山邊坡變形數(shù)據(jù)的GPS接收機和供電系統(tǒng)； 所述的GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收模塊，與此數(shù)據(jù)接收模塊相連接的數(shù)據(jù)處理模塊，與此數(shù)據(jù)處理模塊相連接的預(yù)測報警模塊及通信模塊，所述的通信模塊通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)與所述的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其所述的通訊輔助子系統(tǒng)為信號接收手機。
3.一種采用權(quán)利要求1所述的礦山邊坡變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，其特征在于包括下列步驟: 1)在被監(jiān)測礦山邊坡周邊設(shè)置所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)， a、根據(jù)所述的GPS監(jiān)測礦山邊坡子系統(tǒng)的一組位移測量機器人采集的邊坡開采層同側(cè)各變形測點平均同向水平位移量超過8mm/天，或平均下沉量超過8mm/天； b、露天開采邊坡周邊原始地面平均下沉量超過3X 10_3H, H為邊坡高度，m ； C、露天開采邊坡周邊原始地面局部下沉速度超過8mm/天； d、露天開采邊坡周邊原始地面累計水平位移超過6X Kr3!!, H為邊坡高度，m ； e、露天開采邊坡周邊原始地面不均勻沉降達(dá)到或超過1.2 X IO-3H, H為邊坡高度，m ； f、巖基邊坡最大裂縫寬度超過7XIO-4H, H為邊坡高度，m ； g、露天開采邊坡周邊原始地面裂縫寬度超過50mm時， 2)將所述的一組位移測量機器人實時采集的上述各種數(shù)據(jù)，通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)送到所述的GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，此GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收模塊接收所述的GPS礦山邊坡監(jiān)測子系統(tǒng)傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)，并經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行處理，此數(shù)據(jù)處理模塊用于對所接收的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得邊坡變形三維信息，建立邊坡位移實時信息數(shù)據(jù)庫，生成邊坡位移變形趨勢圖； 并根據(jù)d (A, B) = I AB I = [ (x^xDMyfyDMz；^)2] 1/2適時計算監(jiān)測點位移，換算出邊坡表面的表面位移， 其中:d為監(jiān)測點，A為d點瞬時監(jiān)測點坐標(biāo)，BSd點下一次瞬時監(jiān)測點坐標(biāo)，(x1；x2)為橫坐標(biāo)，(y1；y2)為縱坐標(biāo)，(Z17Z2)為高程坐標(biāo)， 當(dāng)位移超過上述a-g情況之一預(yù)設(shè)范圍時，所述的預(yù)測報警模塊和通信模塊通過所述的空間無線通訊網(wǎng)絡(luò)向所述的監(jiān)測人員的通訊輔助子系統(tǒng)發(fā)出災(zāi)害預(yù)警信息。
【文檔編號】G08B21/10GK103578229SQ201310568264
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】于寶新, 衣瑛, 吳慶深, 孫厚廣, 李經(jīng)科 申請人:鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司