边坡无线监测系统的应用

GPS边坡监测1. 引言边坡是山体地质中的重要组成部分，其稳定性对于保护周边环境和确保人民生命财产安全至关重要。

随着科技的发展，全球定位系统（GPS）被广泛应用于边坡的监测和预警工作中。

本文将介绍GPS边坡监测的原理、方法和应用。

2. GPS边坡监测原理GPS边坡监测原理基于卫星定位技术和地壳运动观测。

GPS系统通过全球范围内的卫星，利用三角测量的原理，能够实时测量地球上任意点的经度、纬度和高度。

结合时间的测量，GPS可以监测地壳的运动和变形情况。

3. GPS边坡监测方法3.1 GPS安装和布设GPS边坡监测需要在边坡上安装一定数量的GPS接收机。

接收机的数量和布设位置决定了监测的精度和范围。

通常情况下，需要选择能够获得较好信号质量的地点，同时确保仪器之间的相互关系满足测量要求。

3.2 GPS数据采集和处理GPS接收机会实时接收卫星信号，并将数据传输给数据采集系统。

数据采集系统会将接收到的数据进行存储和处理。

常见的处理方法包括数据平滑、差分增强和误差修正等，以提高测量的精度和可靠性。

3.3 数据分析与解释通过对GPS数据的分析与解释，可以获得边坡的运动和变形情况。

常用的分析方法包括位移监测、速度监测和变形预测等。

这些分析结果对于评估边坡的稳定性、预警和提供决策支持具有重要意义。

4. GPS边坡监测应用4.1 边坡稳定性评估GPS边坡监测可以提供边坡的运动和变形信息，为边坡稳定性评估提供数据支持。

通过对监测数据的分析，可以评估边坡的稳定性，并及时采取相应的措施，以降低发生地质灾害的风险。

4.2 边坡预警系统利用GPS边坡监测数据，可以建立边坡的预警系统。

预警系统会根据实时监测数据，判定边坡是否达到预警条件，并及时发出警报信号，以提醒相关人员采取应急措施，确保人员的安全。

4.3 工程决策支持GPS边坡监测结果可以应用于工程决策中。

根据边坡的运动和变形情况，可以确定合适的工程方案，并进行边坡治理和加固工作。

一、边坡雷达介绍边坡雷达（SSR）是一套用于露天矿区的边坡稳定性测量和监测的设备。

其主要作用是采集数据，并通过无线网络系统将数据传输到监测点计算机，最终在监测点计算机或者办公室终端计算机上显示边坡变形数据及设置报警。

使地质工程师和矿区作业人员有信心地跟踪边坡变形情况，并可在优化安全性和生产效率时实施风险管理。

边坡雷达可以沿整个岩壁表面并无需与岩壁发生任何接触，进行连续的，次毫米级精度测量。

而且该系统的测量绝大部分不受雨水、灰尘或烟雾的影响。

可以保证露天矿山的安全生产及经济效益和生产的连续性，达到对边坡进行实时监测并及时预报可能发生的滑坡、避免生命财产安全事故的目标。

该系统应用了澳大利亚GroundProbe公司开发的软件SSRViewer Suite 4，用以显示和监测岩壁的运动过程。

SSRViewer Suite 4软件采用一套独特的方法来监测岩壁形变和设置报警，使系统与紧急工作程序完全融为一体。

图1-1 边坡雷达在矿坑中的应用二、边坡雷达组成边坡雷达由硬件及软件两部分构成。

硬件由远区域电源（RAPS）、显示器（Display Unit）、计算机电子箱（CEB）、雷达电子箱（REB）、盘子（Dish）、天线（Feed horn）和拖车（Trailer）等组成（如图2-1）。

软件主要为SSRViewer Suite 4，其中又包括了SSRControl、SSRViewer、Elink、Wall Starter Wizard、VNC、Web Upload等。

图2-1 边坡雷达硬件组成下面介绍边坡雷达几种主要部件：1、远区域电源边坡雷达系统提供了一套保证长时间稳定供电的备用电源（远区域电源），借助于柴油发动机的动力，为整个系统提供了持续的12V直流电源。

远区域电源如图2-2所示。

图2-2 远区域电源2、显示器显示器的作用是联系工作人员和边坡雷达系统的沟通。

备用电源如图2-3所示。

图2-3 显示器3、CEB和REB（计算机电子箱和雷达电子箱）CEB（计算机电子箱）为边坡雷达系统提供计算机控制。

近年来，随着GNSS 技术[1-2]、数据远程传输技术[3]和互联网技术[4]的不断成熟，使得边坡监测越来越向全天候、高精度、自动化方向发展，自动化监测方法[5-7]的出现改变了人工观测方式，系统服务器24h 工作，能够保证及时对数据进行解析处理，以便随时掌握边坡的安全情况[8]。

本文从某工程边坡安全稳定的角度出发，以GNSS 技术为基础，将其与数据远程传输技术相结合，构建边坡自动化监测体系，运用到边坡结构安全监测中，并对其监测结果进行了研究。

1GNSS自动化监测关键技术利用GNSS 技术进行边坡监测，包括基准站和采集站，将1台GNSS 接收机固定稳固安置在远离变形区域的位置作为基准站，另外多台GNSS 接收机安置在坡体位移点作为监测站，基准站和监测站同时启动，并以载波相位作为观测量，通过数据传输系统将同一时刻的GNSS 基准站和GNSS 监测站的原始观测数据发送到监测中心，利用专业软件对数据进行自动解算处理，从而得到监测站实时的mm 级坐标值[9]。

2边坡监测系统建设基于GNSS 的边坡自动化监测技术是由数据采集终端、通信网络和监测中心组成[10]。

数据采集终端可以在边坡上连续工作，它将各个独立的数据通过GPRS 网络发送到监测中心。

通信不受距离限制，可以把监测中心设置在远离环境恶劣的监测现场，有效保障了系统的正常运行。

2.1数据采集终端建设依据边坡工程钻探、地质勘查和设计施工等已有资料，在边坡变形区外一个稳定基础上布设一个GNSS 基准点，点名：（GNSS JZ1），设置定时启动，与其他监测站同步运行；在变形区关键断面处布设4基于GNSS 的边坡自动化监测系统应用研究王豪威1（1.核工业航测遥感中心,河北石家庄050002）摘要：边坡工程对安全性要求极高，对其进行变形监测是保证边坡安全运行的重要措施。

GNSS 技术具有数据实时采集、实时分析、可全天候观测、易于实现全系统的自动化等优势。

以GNSS 技术为基础，将其与计算机技术、数据远程传输技术相结合构建边坡自动化监测系统，并将其运用到边坡结构安全监测中。

GNSS技术在露天矿山顺层边坡监测中的应用摘要：在矿产资源开发利用中，会涉及到边坡处理问题，并且边坡稳定性往往是非常差的，很容易产生各类地质灾害问题。

如，水土流失、滑坡等，直接会威胁到矿产开采人员的安全，也会对矿区周围居民生产及生活产生重大影响。

特别是矿区中的顺层边坡区域，岩层和节理呈现出复杂化，更加容易产生边坡失稳现象，导致滑坡、泥石流等地质灾害产生。

为降低此类情况的影响程度，应当加强对GNSS技术进行使用，对边坡变形数据动态化收集，一旦出现变形趋势，会及时提醒矿区及周边群众，以此降低灾害威胁系数，更好保障矿区开采作业安全。

本文通过对GNSS技术在露天矿山顺层边坡监测应用分析，阐述具体应用过程，为其他矿山使用提供参考。

关键词：GNSS技术；露天矿山；顺层边坡引言：顺层边坡和其他边坡有着很大不同，其在岩层和节理上更为复杂。

基于滑面主要在边坡中的软弱结构位置，本身没有很强的力学性能，一旦在自然降水和爆破作业振动的共同影响下，软弱结构面强度系数下降，抗滑力削弱，导致边坡内岩体沿着软弱结构面下滑，造成坡体损坏，以此形成滑坡、泥石流等[1]。

根据我国矿山地质灾害产生次数统计，露天矿山滑坡事故中，顺层所产生的次数达到60%。

这些滑坡地质灾害产生后，既会影响到矿山资源安全开采，也会对矿产开采人员的生命安全产生严重威胁[2]。

为保障边坡稳定性，除过需要对边坡加固外，更加需要对边坡稳定性和状态进行监测，从而更好保障矿山开采活动安全，以此实现矿山开采效益。

一、GNSS技术在露天矿山顺层边坡监测的应用原则针对在露天矿山顺层边坡监测中，只要使用GNSS自动测控系统，其可以实现数据采集、数据传输、预警、设备充电、避水等功能[3]。

GNSS是将软硬件集中化后对顺层边坡变化趋势进行自动化实时监测的预警系统。

在整个系统设计上，需要坚持统一原则。

结合露天矿山顺层边坡情况，为便于开展监测，需要使用到GNSS监测技术。

从实时性原则而言，现场数据采集设备的反应速度应当符合数据采集和控制指令两个方面的时间要求[4]。

一、边坡雷达介绍边坡雷达（SSR）是一套用于露天矿区的边坡稳定性测量和监测的设备。

其主要作用是采集数据，并通过无线网络系统将数据传输到监测点计算机，最终在监测点计算机或者办公室终端计算机上显示边坡变形数据及设置报警。

使地质工程师和矿区作业人员有信心地跟踪边坡变形情况，并可在优化安全性和生产效率时实施风险管理。

边坡雷达可以沿整个岩壁表面并无需与岩壁发生任何接触，进行连续的，次毫米级精度测量。

而且该系统的测量绝大部分不受雨水、灰尘或烟雾的影响。

可以保证露天矿山的安全生产及经济效益和生产的连续性，达到对边坡进行实时监测并及时预报可能发生的滑坡、避免生命财产安全事故的目标。

该系统应用了澳大利亚GroundProbe公司开发的软件SSRViewer Suite 4，用以显示和监测岩壁的运动过程。

SSRViewer Suite 4软件采用一套独特的方法来监测岩壁形变和设置报警，使系统与紧急工作程序完全融为一体。

图1-1 边坡雷达在矿坑中的应用二、边坡雷达组成边坡雷达由硬件及软件两部分构成。

硬件由远区域电源（RAPS）、显示器（Display Unit）、计算机电子箱（CEB）、雷达电子箱（REB）、盘子（Dish）、天线（Feed horn）和拖车（Trailer）等组成（如图2-1）。

软件主要为SSRViewer Suite 4，其中又包括了SSRControl、SSRViewer、Elink、Wall Starter Wizard、VNC、Web Upload等。

图2-1 边坡雷达硬件组成下面介绍边坡雷达几种主要部件：1、远区域电源边坡雷达系统提供了一套保证长时间稳定供电的备用电源（远区域电源），借助于柴油发动机的动力，为整个系统提供了持续的12V直流电源。

远区域电源如图2-2所示。

图2-2 远区域电源2、显示器显示器的作用是联系工作人员和边坡雷达系统的沟通。

备用电源如图2-3所示。

图2-3 显示器3、CEB和REB（计算机电子箱和雷达电子箱）CEB（计算机电子箱）为边坡雷达系统提供计算机控制。

露天煤矿边坡监测技术应用现状随着现代煤矿开发的深入，露天煤矿边坡监测技术的应用显得越来越重要。

因为在露天煤矿的开发过程中，矿山坡体的稳定性非常关键。

煤矿边坡的稳定涉及到矿山的生产和工作人员的安全。

随着科技的不断进步，边坡监测技术也得到了极大地发展。

本文将分析露天煤矿边坡监测技术的现状及应用。

1. 目前主流的边坡监测技术目前在煤矿边坡监测领域，比较常用的技术有地表变形监测技术、铅锤式位移监测技术、InSAR技术、激光扫描测量技术和立体激光测量技术等。

（1）地表变形监测技术地表变形监测技术是目前较为成熟的边坡监测技术之一，多用于监测土石坡体的稳定性状况。

该技术使用高精度测量仪器，通过沉降管、轴力计、断面变形、极限校验仪等检测设备对地表进行精准监测。

该技术可实时监测边坡的位移和变形值。

（2）铅锤式位移监测技术铅锤式位移监测技术是近年来不断发展的一种监测技术。

该技术通过安装位置传感器、铅锤和计算机传感器等设备，可以准确地测量边坡在不同方向上的位移情况。

（3）InSAR技术InSAR技术是指对地面的雷达信号进行多次扫描和累积，将这些信号合并后创建地形图和高程图。

该技术使用较为广泛，可以用于监测边坡的位移、变形和地表沉降。

（4）激光扫描测量技术激光扫描测量技术是一种快速、精确的三维数据采集技术，可以将三维坐标数据转化成点云数据，并进一步分析边坡的形态和状态。

立体激光测量技术通过高精度激光去测量边坡的高度、变形和位移等情况。

该技术具有精度高、速度快、节约人力的优点，因此也被广泛应用于边坡监测工作。

2. 实践应用情况在目前的实践应用活动中，边坡监测技术已经得到广泛的应用。

例如，在山东泰山大学冶金与环境工程学院的边坡监测实验中，已经采用了一系列新型的边坡监测技术，包括基于无人机的卫星影像监测、结构式光纤传感器和脉冲激光雷达测量等技术。

这些新型技术为边坡监测提供了更高的精度和更全面的信息采集。

在国外，一些煤矿的边坡监测工作也得到了较好的实践应用。

边坡监测的作用
边坡监测的作用包括以下几个方面：
1. 预警与安全保障：边坡监测可以及时掌握边坡的变化情况，包括地表位移、渗水变化等，提前发现潜在的边坡滑坡、崩塌、塌方等灾害风险，从而及时采取相应的应急措施，确保人员和财产的安全。

2. 工程保障与优化设计：边坡监测可以帮助评估边坡工程的稳定性和安全性，为工程设计提供可靠的依据，优化施工方案和防护措施。

通过监测数据的分析和解读，可以及时调整施工进度和方式，以确保施工质量和工程进度。

3. 环境保护与灾害防治：边坡的滑坡、崩塌等灾害事件往往会引发土壤侵蚀、水土流失等环境问题，而边坡监测可以及时监测和评估边坡的稳定性，提前预警可能发生的灾害事件，从而采取相应的措施进行环境保护和灾害防治。

4. 数据积累与科研研究：边坡监测可以为相关科研机构提供大量的实地监测数据，用于分析、研究和建模，进一步深入了解边坡的形成机制和变化规律，为边坡工程和防灾减灾提供科学依据。

综上所述，边坡监测的作用十分重要，不仅可以保障人员和财产的安全，而且可以为工程设计和科研研究提供可靠的数据和依据。

一、大坝安全监测解决方案针对水库大坝监测场景，剔除冗余功能，提高系统集成度，研制可供大坝规模化部署的普适型GNSS监测解决方案，解决了传统GNSS监测设备存在成本高、功耗高、功能冗余、性能过剩、场景适应性弱等问题。

针对水库大坝监测场景，剔除冗余功能，提高系统集成度，研制可供大坝规模化部署的普适型GNSS监测解决方案，实现4小时解算±3mm，24小时解算±1mm的监测精度，满足土石坝监测技术规范要求。

该方案解决了传统GNSS监测设备存在成本高、功耗高、功能冗余、性能过剩、场景适应性弱等问题。

关键词：轻量化GNSS安全监测北斗变形监测大坝安全监测高边坡防洪堤方案架构监测站与基准站组成局域网，监测站通过局域网调用基准站的同步观测数据，由监测站通过内置的静态解算引擎，自行解算得到坝体表面变形数据后发送回数据中心，雨量计、渗压计、水位计等传感器可接入到GNSS接收机。

毫米级精度稳定可靠：针对“两山夹一沟”的库区地形定制抗多径小型扼流圈天线，24小时精度可达1mm。

变频监测自动触发：常规监测到的变化量或雨量水位达到限值时，自动触发切换到高频监测模式。

降费增效普适应用：根据大坝监测场景深度集成，成本低、效率高，可供水库大坝规模化部署。

前端解算减轻负载：监测站可直接调用基准站原始数据进行前端解算，节约95%流量成本，减轻服务器负载。

外接传感供网供电：可以为测压计、雨量计等外接传感器供网供电，节约额外RTU和供电成本。

惯导传感集成融合：利用MEMS惯导传感器可同时采集表面水平、垂直位移和倾角加速度值。

二、铁塔安全监测解决方案为电力、通讯行业提供的铁塔变形GNSS监测解决方案，采用基于铁塔监测场景定制的轻量化GNSS接收机，同步接入气象仪和北斗短报文终端，支持一机多天线，以满足塔顶、塔基、塔身不同部位对监测频次和精度的需求，以应对气象灾害、地质灾害等引发的塔基变形、杆塔倾斜等隐患。

方案描述为电力、通讯行业提供的铁塔变形GNSS监测解决方案，采用基于铁塔监测场景定制的轻量化GNSS接收机，同步接入气象仪和北斗短报文终端，支持一机多天线，以满足塔顶、塔基、塔身不同部位对监测频次和精度的需求，以应对气象灾害、地质灾害等引发的塔基变形、杆塔倾斜等隐患。

露天煤矿边坡监测技术应用现状露天煤矿是指煤矿开采与露天的方式进行，主要用于开采近地表的煤炭资源。

由于露天煤矿的开采方式与传统的井下矿井方式不同，其边坡监测技术也有一定的特殊性。

下面将对露天煤矿边坡监测技术的应用现状进行介绍。

露天煤矿边坡监测技术的应用范围广泛。

边坡监测是指对煤矿露天边坡进行实时、连续的监测与控制，以防止边坡灾害的发生。

目前，边坡监测技术已经广泛应用于露天煤矿的边坡稳定性评价、边坡位移监测、边坡倾覆与滑移预警等方面。

通过监测设备和数据处理系统的应用，可以实时了解边坡的变化情况，及时采取相应的措施，确保矿山的生产和安全。

露天煤矿边坡监测技术的应用手段多样。

目前，边坡监测技术主要包括地面测量与遥感监测两种手段。

地面测量主要通过传感器配备微机与数据采集仪等设备，对边坡位移、倾斜、裂缝等进行实时监测与数据采集。

遥感监测主要通过卫星遥感、无人机航拍等技术手段，对边坡进行快速、大范围的监测与分析。

这些监测手段可以相互结合，提高边坡监测的精度与效率。

露天煤矿边坡监测技术在实践中取得了一定的成果。

通过对国内外大量的研究成果的整理与归纳，可以发现，目前我国的露天煤矿边坡监测技术已经比较成熟，且在实际应用中取得了良好的效果。

通过传感器和数据处理系统的应用，可以实现对边坡位移速度和方向的实时监测；通过遥感技术的应用，可以实现对大范围边坡的快速监测与分析；通过地质雷达的应用，可以实现对边坡内部结构的高精度探测等。

这些技术手段的应用，为矿山管理提供了科学依据，为矿山生产提供了安全保障。

露天煤矿边坡监测技术还存在一些问题与挑战。

边坡监测数据的处理与分析技术还不够成熟，需要进一步深入研究和探索；边坡监测设备和系统的研发和应用推广相对滞后，需要进一步加强技术创新和产业化推广；露天煤矿边坡监测技术与矿山设计、采矿方法等方面的协同不够紧密，需要进一步加强整合与沟通。

露天煤矿边坡监测技术的应用现状较好，并在实践中取得了一定的成果。

边坡监测方案1. 简介边坡是指山体或土堆的斜坡部分，由于地理、地质等原因，边坡存在着坡度陡峭、土质不稳定等问题，其稳定性一直备受关注。

为了确保边坡的安全性，边坡监测成为一项重要的工作。

边坡监测方案是指通过采集边坡的相关数据，对边坡的稳定性、变形情况等进行评估和监测，并根据监测数据制定相应的措施以确保边坡的安全。

2. 监测方法边坡监测可以通过多种方法进行，常用的监测方法包括：2.1 GPS监测GPS（全球定位系统）监测是一种通过卫星定位技术对边坡进行监测的方法。

该方法的优势在于可以实时获取边坡的位置信息，并可以通过数据分析对边坡的位移变化情况进行评估。

GPS监测需要在边坡上设置GPS接收器，并定期对数据进行采集和分析。

2.2 倾斜仪监测倾斜仪监测是一种通过测量边坡的倾斜角度来评估边坡变形情况的方法。

倾斜仪通常安装在边坡上的固定点上，通过测量仪器的倾斜角度来判断边坡是否出现了变形。

倾斜仪监测可以实现实时监测，并可以通过数据分析对边坡的稳定性进行评估。

2.3 测斜管监测测斜管监测是一种通过安装在边坡内的测斜管来监测边坡变形的方法。

测斜管在边坡的不同位置设置不同深度的测斜管，通过测斜管的变形情况来评估边坡的稳定性。

测斜管监测需要定期对测斜管的读数进行采集，并通过数据分析来评估边坡的变形情况。

3. 监测频次和数据分析为了能够及时、准确地了解边坡的稳定性和变形情况，边坡监测需要定期进行，并对监测数据进行分析。

监测频次可以根据边坡的情况和要求进行确定，一般情况下，建议每季度对边坡进行一次监测。

监测数据的分析可以通过软件进行，根据监测数据的变化趋势，结合边坡的地质情况和设计要求，判断边坡的稳定性，并根据需要制定相应的措施。

常用的数据分析方法包括趋势分析、变形速率分析、灰色关联分析等。

4. 监测报告和风险评估根据边坡监测数据的分析结果，可以编制相应的监测报告和风险评估报告。

监测报告应该包括边坡的监测数据、分析结果、评估意见以及相应的措施建议。