測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)在邊坡遠程監(jiān)測中的應用研究

陳子江，姜亞飛

1.貴州地礦基礎工程有限公司，貴州 貴陽 550081

2.貴州地質工程勘察設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081

影響邊坡穩(wěn)定性因素比較復雜，無法準確判斷出邊坡的實際狀態(tài)，為了幫助相關人員進一步了解邊坡穩(wěn)定情況，做好相應的監(jiān)測工作特別重要，在邊坡遠程監(jiān)測工作中，通過積極應用測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能夠幫助工作人員更好地了解邊坡發(fā)展趨勢，而且可以明顯提高邊坡監(jiān)測工作效率。為了確保測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)得到更好的運用，文章重點分析邊坡遠程監(jiān)測工作中測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)的具體應用要點，主要內容如下。

1 測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)的特點

第一，系統(tǒng)的測程比較大。利用該系統(tǒng)可以幫助工作人員更好地判斷邊坡是否處于安全狀態(tài)，以及邊坡的穩(wěn)定性是否滿足規(guī)定要求[1]。該自動監(jiān)測系統(tǒng)的最大測程能夠達到3000m左右，同時精度能夠達到毫米級，各項儀器設備的靈活性與安全性均比較高，可有效躲避危險點，適合應用到遠距離、非接觸邊坡監(jiān)測工作中。

第二，系統(tǒng)的監(jiān)測精度比較高。工作人員固定好測量機器人和棱鏡之后，測量機器人能夠實現(xiàn)自動搜索與識別，而且可以準確照準棱鏡，在較短的時間內，快速記錄下各項觀測數(shù)據(jù)，明顯減少人為觀測誤差的出現(xiàn)，同時能夠自動改正錯誤的氣象數(shù)據(jù)，可以避免出現(xiàn)較多的氣象誤差。

第三，系統(tǒng)的自動化水平比較高。測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的自動化水平，能夠實現(xiàn)24h連續(xù)自動化監(jiān)測，并且可以將各項數(shù)據(jù)進行全面處理，經過有效的分析之后，快速輸入系統(tǒng)中，如果發(fā)現(xiàn)某項數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，或者邊坡某個部位出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，該系統(tǒng)能夠自動發(fā)出報警信號[2]。

大量的實踐證明，將測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)運用到邊坡自動化、遠程監(jiān)測工作中，能夠明顯降低監(jiān)測人員的工作強度，確保邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測工作效率得到有效提升。

2 案例概況

文章主要以某露天礦邊坡為例，該邊坡的高度為235m，邊坡下部剝離廢石已經開挖到200m左右，邊坡的上部布置了4個臺階，結合此礦山開采特點能夠得知，該邊坡需要向下部延伸80m左右，此時邊坡的總高度會超出300m，達到315m，為了進一步滿足礦山安全生產需求，相關部門需要加大邊坡監(jiān)測力度。

3 測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)的具體運用

3.1 建立科學的監(jiān)測體系

結合此邊坡的自動化監(jiān)測特點可知，監(jiān)測人員需要合理確定出具體的邊坡監(jiān)測范圍，并全方面了解此邊坡四周地形地貌，以及該地區(qū)的水文條件，并有效運用測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)實時自動化監(jiān)測。在測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)中，主要由四部分組成，分別為測量機器人、棱鏡、監(jiān)測軟件、有關的通信設備。其中，測量機器人具備較高的精度，而且最大測程能夠達到3000m，通過運用自動化全站儀，能夠明顯提高邊坡穩(wěn)定性遠程監(jiān)測精度[3]。棱鏡選擇徠卡GPR112棱鏡，監(jiān)測軟件采用徠卡GeoMos專業(yè)監(jiān)測軟件。

通過建立科學的測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能夠明顯提高邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測效率，而且可以確保最終監(jiān)測結果更加準確。邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測人員要科學操作相關設備，對測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)所呈現(xiàn)的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)進行全面分析，進而確保邊坡自動化、遠程監(jiān)測工作可以順利進行。

3.2 合理布置監(jiān)測站與監(jiān)測點

結合此邊坡四周的地形地貌，包括設站所在區(qū)域的水文條件，合理布置監(jiān)測站和監(jiān)測點，通常監(jiān)測站需要布置在距離邊坡較近的位置，同時監(jiān)測站和監(jiān)測點之間還要具備良好的通視條件。在此邊坡遠程監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員通過將監(jiān)測站布設在陡峭邊坡正對面位置，并在規(guī)定的時間內針對各個監(jiān)測站內部的觀測點進行科學校核[4]。監(jiān)測站和自由面的平直距離不宜超過246m，進而可以更好地保障構筑物安全。

確定好監(jiān)測站點的具體位置后，監(jiān)測人員還要在監(jiān)測站周圍設置觀測墩，可以采取強制對中的方式確定出測量機器人的具體安裝位置。為了進一步提升各項儀器設備的防護效果，為后期的觀測提供更多便利，工作人員還要建設相應的監(jiān)測房，安裝門鎖，也可以直接在監(jiān)測房四周安裝攝像頭，針對各項儀器設備進行全面的監(jiān)控，加大安全管控力度。

根據(jù)邊坡監(jiān)測點布置特點能夠得知，要求監(jiān)測人員結合邊坡的具體情況，合理確定出邊坡的實際監(jiān)測范圍，在此邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測項目中，監(jiān)測人員需要準確判斷出地裂縫邊界范圍，并以邊坡東部的風化帶為次要監(jiān)測對象。因為該邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測工作難度比較大，為了不斷減小礦山開采對邊坡監(jiān)測工作帶來的影響，監(jiān)測人員需要密切觀察邊坡的實際變形情況，通過在邊坡主要滑坡方向合理設置監(jiān)測點，滿足邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測要求。

此外，在邊坡監(jiān)測點部位，監(jiān)測人員需要充分利用工作面，并結合邊坡監(jiān)測工作要求，在邊坡上部臺階的下部6m部位，從上向下形成一個較為穩(wěn)定的監(jiān)測剖面，采取此方法，不但可以有效滿足邊坡變形監(jiān)測需求，而且能夠顯著減少監(jiān)測點的數(shù)量，進一步降低邊坡自動化監(jiān)測作業(yè)成本。對于邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測人員而言，其還要合理確定出棱鏡的具體位置，可以將其布置在坡面位置，不斷提高邊坡變形監(jiān)測效率[5]。

3.3 數(shù)據(jù)的快速采集和傳輸

邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測人員通過合理設置測量機器人觀測程序，能夠有效實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速采集和傳輸，通常測量機器人觀測程序主要包括測量的次數(shù)、正倒鏡的具體位置、時間間隔與各項通信參數(shù)等一系列內容。通過啟動測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)的自動監(jiān)測功能，測量機器人能夠對各個固定監(jiān)測點三維坐標實施循環(huán)測量，真正實現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性的自動化監(jiān)測目標。

除此之外，根據(jù)測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)的運用特點可知，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效傳輸主要是利用GPRS模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。待全站儀所傳輸?shù)男盘杺魉偷紾PRS模塊中后，該模塊能夠將RS232信號快速轉換為TCP或IP信號，同時傳送到指定IP地址中，控制服務器系統(tǒng)和互聯(lián)網接收模塊穩(wěn)定相連，有效接收TCP或IP信號數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效轉換，從而幫助邊坡自動化監(jiān)測人員更好地分析各項數(shù)據(jù)。

3.4 數(shù)據(jù)的高效處理

結合測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀能夠得知，將其運用到邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測工作中，能夠實現(xiàn)各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的高效處理，監(jiān)測人員通過采用徠卡GeoMos軟件，針對各項數(shù)據(jù)進行實時處理。同時，系統(tǒng)具備良好的數(shù)據(jù)分析能力，可以在短時間內準確輸出報表，并顯示出圖形，從而幫助相關監(jiān)測人員更加全面地了解各監(jiān)測點的具體變形情況，如果邊坡出現(xiàn)較大的位移，或者發(fā)生大面積突變，系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動報警[6]。

3.5 注意事項

在邊坡監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員要在各個固定的監(jiān)測點與控制點部位，合理設置反射棱鏡，進而快速獲取各個固定監(jiān)測點的實際三維坐標，通過利用各個固定監(jiān)測點三維坐標，針對測量機器人實施學習與訓練。與此同時，監(jiān)測人員還要調整測量機器人自身的觀測程序，然后開啟系統(tǒng)的自動化測量功能，此時測量機器人能夠按照系統(tǒng)所設置的具體時間間隔，包括系統(tǒng)設定的各項程序，針對各個固定監(jiān)測點進行全面監(jiān)測，監(jiān)測人員可結合具體的三維坐標值，包括其變化情況，精確判斷邊坡是否穩(wěn)定。

此外，在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，監(jiān)測人員需要合理選擇數(shù)據(jù)通信技術，常見的通信技術主要包括兩種，分別是有線通信技術與無線通信技術。通過結合邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測實際情況，科學采用通信技術，并將系統(tǒng)之前所采集到的各項數(shù)據(jù)信息，快速而準確地傳輸?shù)椒掌髦?，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效存儲與入庫。此時監(jiān)測系統(tǒng)內部的各項分析軟件可以對系統(tǒng)之前所采集到的各項數(shù)據(jù)實施高效處理，經過數(shù)據(jù)分析之后顯示出具體的邊坡變形監(jiān)測圖形，監(jiān)測人員可以結合具體的位移時間，以及相應的圖形數(shù)據(jù)，更加全面地了解邊坡體的總體變形情況，進而采取良好的控制措施。

4 結束語

綜上，文章通過對邊坡遠程監(jiān)測工作中測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)的具體應用和注意事項進行全面的分析，應用測量機器人自動監(jiān)測系統(tǒng)不但可以明顯提高邊坡遠程監(jiān)測工作的效率，而且能夠進一步提高各項數(shù)據(jù)信息的測量準確度，促進邊坡遠程檢測工作的順利開展。