《矿山边坡变形监测预警系统及其预警方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿山边坡变形监测预警系统及其预警方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103578229 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103578229 A (21)申请号 201310568264.2 (22)申请日 2013.11.15 G08B 21/10(2006.01) (71)申请人 鞍钢集团矿业公司 地址 114001 辽宁省鞍山市铁东区二一九路 39 号 (72)发明人 于宝新 衣瑛 吴庆深 孙厚广 李经科 (74)专利代理机构 鞍山贝尔专利代理有限公司 21223 代理人 孔金满 (54) 发明名称 矿山边坡变形监测预警系统及其预警方法 (57) 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。
2、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。 (51)Int.Cl. 权利要。
3、求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103578229 A CN 103578229 A 1/1 页 2 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。
4、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。
5、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 310-3H,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 610-3H,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 1.210-3H,H 为边坡高度 ,m ； f、 岩基边坡最大裂缝宽度超过 710。
6、-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） = AB =(x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-z1)2 1/2。
7、 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， B 为 d 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， 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。 权 利 要 求 书 CN 103578229 A 2 1/4 页 3 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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、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 说 明 书 CN 103578229 A 3 2/4 页 4 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。
12、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 310-3H,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 610-3H,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 1.210-3H,H 为边坡高度 ,m ； f、 岩基边坡最大裂缝宽度超过 710-。
13、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） = AB =(x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-z1)2 1/2 。
14、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， B 为 d 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， 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 。
15、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。 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 说 明 书 CN 103578229 A 4 3/4 页 5 成。
16、， 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 ： 。
17、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 310-3H,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 610-3H,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 1.210-3H,H 为边坡高度 ,m ； f、 岩基边坡最大裂缝。
18、宽度超过 710-4H,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） = AB =(x2-x1)2+(y2-y1)2+(z2-。
19、z1)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， B 为 d 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 x1， x2、 y1， y2 和 z1， z2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。
20、 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 说 明 书 CN 103578229 A 5 4/4 页 6 害， 保证矿山生产安全。 说 明 书 CN 103578229 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103578229 A 7 。