IBIS-M在露天礦邊坡微變形監(jiān)測方面的應(yīng)用

■孫成林

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院　廣東　韶關(guān)　512028)

IBIS-M在露天礦邊坡微變形監(jiān)測方面的應(yīng)用

■孫成林

(廣東省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院廣東韶關(guān)512028)

在露天礦邊坡微變形監(jiān)測的技術(shù)運用中，要針對多方面的技術(shù)控制，尤其是采取現(xiàn)代化的檢測儀器，在露天礦邊坡微變形的整體監(jiān)測中，構(gòu)建出多種技術(shù)綜合運行的方式。本文主要圍繞IBIS-M在露天礦邊坡微變形監(jiān)測中的實際運用，對IBIS-M進(jìn)行簡要的分析概述，并針對露天礦邊坡監(jiān)測的實際需要，采取多種創(chuàng)新技術(shù)的綜合模式，能起到良好的推動性。

IBIS-M露天礦微變形監(jiān)測

在當(dāng)前的地形變形監(jiān)測技術(shù)運用中，通過IBIS-M微變形監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理與應(yīng)用設(shè)備，利用整個設(shè)備可以形成對在露天礦邊坡微變形中整體情況進(jìn)行分析，為礦坑邊坡的潛在問題提供預(yù)警，提供長期監(jiān)測，能高效的為邊坡事故提供超前預(yù)報，同時為礦業(yè)公司提高了對邊坡穩(wěn)定性的風(fēng)險管理和作業(yè)的安全等級。作為一種全新的監(jiān)測設(shè)備，IBIS-M為礦山邊坡穩(wěn)固監(jiān)測提供了一種革命性的方法，其覆蓋面相對較廣，在露天礦的運用中相對廣泛。

1　IBIS-M相關(guān)情況介紹

IBIS-M是一種基于微波干涉技術(shù)的新雷達(dá)，主要是通過對連續(xù)頻率技術(shù)的創(chuàng)新運用，合成孔徑雷達(dá)技術(shù)，以及永久散射體技術(shù)，作為一項全新的技術(shù)控制方式，可以在人造衛(wèi)星、陸地機(jī)關(guān)掃描等運用的基礎(chǔ)上，形成可靠性、精密度的改進(jìn)，并實現(xiàn)對建筑物以及地形的靜態(tài)監(jiān)測，具有良好的綜合性效果。其中，IBIS-M具有很大的綜合性技術(shù)效果，通過高級環(huán)境干擾校正可得到可靠的結(jié)果，不受環(huán)境影響，數(shù)據(jù)采集間隔短，可與數(shù)字地形模型結(jié)合，能進(jìn)行連續(xù)、全面的實時監(jiān)測和預(yù)警，這樣可以形成一系列不同的預(yù)設(shè)基站的實時監(jiān)測。技術(shù)步進(jìn)頻率連續(xù)波雷達(dá)有發(fā)射功率低、瞬時帶寬窄及信號工作帶寬等特點，其主體設(shè)備為一臺K。波段（16.6～16.9GHZ）的步進(jìn)頻率連續(xù)波雷達(dá)。

根據(jù)雷達(dá)的距離分辨率公式：Ar＝c／2B．

（1）式中，△r為距離分辨率，m；C為光速；B為帶寬，GHz。由于K。波段為16.6～16.9GHz，故其帶寬B為0.3GHz，帶入式（1）可得出IBIS雷達(dá)距離分辨率為0.5m。IBIS—M雷達(dá)安裝在2m的滑軌上，在設(shè)備運行時雷達(dá)可以從不同角度發(fā)射電磁波，從而提高角度分辨率，可達(dá)到4.5mrad。雷達(dá)系統(tǒng)具有距離分辨率和角度分辨率后，便可將監(jiān)測區(qū)域劃分成若干單元，稱之為監(jiān)測像素。根據(jù)距離向分辨率0.5m、角度向分辨率4.5mrad和最大監(jiān)測距離4km計算，雷達(dá)最大監(jiān)測范圍可達(dá)7km2，最大分割像素可多達(dá)200000個，干涉測量技術(shù)干涉測量技術(shù)應(yīng)用廣泛，其原理是通過不同時段反射回來的電磁波相位變化來獲得目標(biāo)物位置的變化，與一般光學(xué)成像測量技術(shù)相比，干涉測量具有大量程、高靈敏度、高精度等特點。

2　IBIS-M技術(shù)運用中的監(jiān)測內(nèi)容與結(jié)果

2.1整體位移

IBIS-M系統(tǒng)能移首先得到被監(jiān)測區(qū)域三維的整體位移情況，整體的位移情況能夠為管理者作出直觀的安全生產(chǎn)決策提供強(qiáng)大的技術(shù)保障。在整體位移圖中，深色區(qū)域表示位移較大的區(qū)域，而淺色區(qū)域表示位移較小的區(qū)域；從這樣的圖中，我們能夠很直觀的把握礦區(qū)中存在危險或潛在危險的區(qū)域，從而針對性的做出整治、修繕的方案，將危險消滅于萌芽狀態(tài)。單像素點位移除了能夠?qū)崟r顯示整體的位移情況外，在被測區(qū)域中選擇若干像素點，軟件還可以實時監(jiān)控每一個像素點的位移情況。將IBIS-M系統(tǒng)坐標(biāo)系與礦區(qū)地方坐標(biāo)系統(tǒng)一以后，軟件可以方便的反應(yīng)出被測區(qū)域中任意點的位移情況。選擇了若干像素點，下面就是部分所選點的位移情況，所選像素點的位移曲線，整體位移速度邊坡位移大小是反應(yīng)危險級別的指標(biāo)，但是更為重要的一個指標(biāo)則是單位時間內(nèi)的位移量和位移速度。位移速度通常是衡量邊坡發(fā)生危險的重要參數(shù)，若某邊坡一直都以均勻的速度形變，突然發(fā)生了加速變形，那么危險就非常有可能出現(xiàn)。IBIS-M的處理軟件GuardJan能夠?qū)崟r的現(xiàn)實被測區(qū)域整體的位移速度變化。也可以在整體速度變化圉中選擇若干像素點束查看他們的速度變化曲線。這種從整體到個體的數(shù)據(jù)分析方式，能夠提供可靠的監(jiān)測結(jié)果，為后期預(yù)警工作打下堅實基礎(chǔ)。

2.2危險級別劃分與實時預(yù)警

僅僅做到對邊坡的監(jiān)測是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，能夠通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)被剝區(qū)域潛在的危險，并能夠做出預(yù)警，這才是成功的監(jiān)測。IBIS-M系統(tǒng)就提供了實時預(yù)警的功能，該功能是建立在形變速度分析的基礎(chǔ)上，用戶可根據(jù)不同的地質(zhì)、構(gòu)造情況定義不同的警報閥值，將被測區(qū)域劃分為不同的危險級別：當(dāng)邊坡的變形速度超過警戒值，軟件就會通過電腦閃屏、短信，電郵等多種方式發(fā)出預(yù)警，最大程度的減少災(zāi)害的損失。

3　IBIS-M在露天礦邊坡微變形監(jiān)測方面的應(yīng)用

3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

IBIS-M系統(tǒng)包括有監(jiān)測中心與多個野外監(jiān)測區(qū)域的整體結(jié)構(gòu)，主要組成有雷達(dá)主機(jī)、電腦、天線裝置、氣象監(jiān)測裝置、高精度工業(yè)級攝像裝置、報警器等。在具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)處理中，每一個監(jiān)測區(qū)域設(shè)置一個相應(yīng)的機(jī)箱，在內(nèi)部也構(gòu)成一臺接收機(jī)、一塊數(shù)據(jù)采集器電路板以及傳輸器、直流電等等，在監(jiān)測的設(shè)備中心管理中，還要形成GSM模塊與差分解算的各種現(xiàn)代化計算機(jī)處理功能。在工作過程中，對個有效像素進(jìn)行實時監(jiān)測，持續(xù)記錄每個像素的累計位移量、速率、平均速率等，用戶可以隨時查看任何時刻的相關(guān)參數(shù)，形成綜合的管理模式，并對具體的結(jié)構(gòu)管理形成數(shù)據(jù)化的控制與監(jiān)測。觀測結(jié)束后，各監(jiān)測區(qū)依次通過GSM模塊及GSM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測中心PC機(jī)，進(jìn)行后臺差分解算，得出監(jiān)測區(qū)域的整體位移。

3.2安全監(jiān)測技術(shù)運用

（1）在監(jiān)測位移的技術(shù)處理中，還要圍繞安全監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行深入分析，其中，主要的監(jiān)測項目包括變形、裂縫、接縫以及滑坡或者高邊坡位移等，在具體的安全技術(shù)運用中，要充分結(jié)合工程的實際情況，做到更加精準(zhǔn)的安全監(jiān)測。對于工程中不同實際情況以及滑坡現(xiàn)象的安全監(jiān)測，設(shè)置相對應(yīng)的安全閥值，軟件自動處理，運用預(yù)警功能，將滑坡區(qū)域預(yù)警設(shè)置由淺入深設(shè)置成不同的級別，當(dāng)邊坡發(fā)生位移且達(dá)到設(shè)置的值后，該系統(tǒng)則像前面所述以多種方式發(fā)出預(yù)警，從而形成更加有效的監(jiān)測方式。

4　結(jié)語

在IBIS-M技術(shù)運用的基礎(chǔ)上，要形成對整個露天礦微變形的綜合處理，這樣，可以形成對整個技術(shù)控制的整體優(yōu)化，IBIS-M作為一種全新的非接觸式實時監(jiān)測預(yù)警監(jiān)測手段，可以在露天礦中對于整個安全監(jiān)測起到良好的帶動作用，為煤礦的安全生產(chǎn)提供強(qiáng)大的安全保障。

[1]李征航;GPS定位技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用 [J];全球定位系統(tǒng),2001（2）

[2]劉靜;李傳君;高成發(fā);GPS技術(shù)在大型構(gòu)件變形監(jiān)測中的應(yīng)用 [J];船舶電子工程2006 26（6）

[3]董學(xué)智;李勝;李愛民;變形監(jiān)測技術(shù)在橋梁變形監(jiān)測中的應(yīng)用;測繪;2012（1）

[4]徐紹銓;張華海;楊志強(qiáng);GPS測量原理及應(yīng)用;武漢大學(xué)出版社;2008(7)

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-376-2