北斗系統(tǒng)在礦山邊坡變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

康 鋒，馬道鳴

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

露天煤礦是煤礦開(kāi)采的重要形式之一，在露天礦開(kāi)采過(guò)程中不可避免地會(huì)形成很多礦山邊坡[1]。邊坡如果不加以處理，時(shí)間長(zhǎng)久后容易發(fā)生山體滑坡、水土流失等地質(zhì)災(zāi)害，威脅煤礦生產(chǎn)安全，給生態(tài)環(huán)境造成一定程度的影響[2]。如何確保露天礦邊坡穩(wěn)定是煤礦企業(yè)面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，邊坡變形通常是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，所以需要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)監(jiān)測(cè)[3]?；诒O(jiān)測(cè)結(jié)果掌握礦山邊坡變形的規(guī)律，并預(yù)測(cè)后續(xù)可能出現(xiàn)的變化趨勢(shì)。針對(duì)該問(wèn)題，有必要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)研究礦山邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)邊坡的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)[4]。當(dāng)變形量超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的安全閾值時(shí)，會(huì)向外發(fā)出安全警報(bào)，提示工作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行處理[5]。研究主要結(jié)合北斗系統(tǒng)中的定位功能和短報(bào)文功能構(gòu)建了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將其運(yùn)用到工程實(shí)踐中，效果較好，對(duì)于保障露天礦邊坡的安全性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 邊坡變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能框架設(shè)計(jì)

1.1 整體框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能框架是進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，框架設(shè)計(jì)的優(yōu)劣會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和效果產(chǎn)生很重要的影響。設(shè)計(jì)的基于北斗系統(tǒng)的邊坡變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理如圖1所示。從圖1中可以看出，整個(gè)框架由4大部分構(gòu)成，每個(gè)部分為一個(gè)子系統(tǒng)，分別為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)解析處理、數(shù)據(jù)綜合管理。其中，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的作用主要是對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)和邊坡其他位置的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)與北斗系統(tǒng)的雙向通信；數(shù)據(jù)解析處理子系統(tǒng)主要是對(duì)采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理，并將數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便后續(xù)調(diào)取查詢(xún)；數(shù)據(jù)綜合管理子系統(tǒng)主要是對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到想要的結(jié)果。

圖1 基于北斗系統(tǒng)的邊坡變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理Fig.1 Principle of slope deformation monitoring system based on Beidou system

1.2 子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)。在監(jiān)測(cè)中需要結(jié)合礦山邊坡的實(shí)際情況，在代表性位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息進(jìn)行檢測(cè)，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總便可以分析出整個(gè)邊坡的變化情況。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置會(huì)對(duì)建筑系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)質(zhì)量和效果產(chǎn)生非常重要的影響，因此必須對(duì)邊坡的整體狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，在此基礎(chǔ)上科學(xué)設(shè)置邊坡監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

（2）數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)信息需要利用傳輸子系統(tǒng)將其輸送到解析處理子系統(tǒng)中。目前，可供選擇的數(shù)據(jù)傳輸方式主要包含3類(lèi)，分別為有線(xiàn)傳輸、無(wú)線(xiàn)傳輸和衛(wèi)星通信傳輸，其中衛(wèi)星通信主要指基于北斗系統(tǒng)的通信。與有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信方式相比較，北斗通信具有安全性高、傳輸實(shí)時(shí)性好、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢(shì)[6]，雖然傳輸速率相對(duì)較低，但是完全能夠滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際使用需要，因此選用北斗系統(tǒng)通信方式。

（3）數(shù)據(jù)解析處理子系統(tǒng)。為了便于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后續(xù)的維護(hù)工作，將數(shù)據(jù)解析處理與綜合管理分別進(jìn)行開(kāi)發(fā)。前者主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，后者是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析以判斷礦山邊坡的變化情況。數(shù)據(jù)解析子系統(tǒng)可以自動(dòng)接收基于北斗系統(tǒng)通信獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，然后按照系統(tǒng)設(shè)定的通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，獲得各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，按照不同的數(shù)據(jù)類(lèi)型存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（4）數(shù)據(jù)綜合管理子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)綜合管理子系統(tǒng)功能原理如圖2所示。由圖2可知，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)共可劃分成為4部分，分別為北斗終端管理、監(jiān)測(cè)點(diǎn)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、實(shí)時(shí)顯示。該子系統(tǒng)共包含2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器，分別作為系統(tǒng)的前端和后端。后端的作用是與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接，從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理；前端的作用是將處理的結(jié)果呈現(xiàn)在客戶(hù)端上，工作人員利用客戶(hù)端可實(shí)時(shí)查看礦山邊坡的變化結(jié)果。

圖2 數(shù)據(jù)綜合管理子系統(tǒng)功能原理Fig.2 Functional block diagram of data integrated management subsystem

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和預(yù)警功能設(shè)計(jì)

2.1 預(yù)警功能設(shè)計(jì)

基于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)系統(tǒng)中設(shè)定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并與原始坐標(biāo)進(jìn)行比較分析，反映各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變形情況[7]。另外，系統(tǒng)中還設(shè)定了不同方向上的變形量安全閾值，一旦位移變形量超過(guò)了安全閾值，系統(tǒng)會(huì)向外發(fā)出警報(bào)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警功能工作流程如圖3所示。由圖3可知，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的前端（客戶(hù)端）每次發(fā)送Ajax請(qǐng)求時(shí)，一旦請(qǐng)求成功，系統(tǒng)會(huì)將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變形量與安全閾值進(jìn)行對(duì)比分析。如果發(fā)現(xiàn)超過(guò)了系統(tǒng)設(shè)定的閾值，立即會(huì)在頁(yè)面上彈出安全警告。如果請(qǐng)求不成功，頁(yè)面也會(huì)彈出請(qǐng)求失敗的提示。

圖3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警功能工作流程Fig.3 Work flow chart of early warning function of monitoring system

2.2 預(yù)測(cè)功能設(shè)計(jì)

由于礦山邊坡的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，且很多因素都會(huì)對(duì)其變形情況產(chǎn)生影響。比如人為因素、近期氣候條件、煤礦整體結(jié)構(gòu)等，不同因素之間沒(méi)有特定的影響關(guān)系，所以很難建立機(jī)理模型對(duì)礦山邊坡的位移變形量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)[8]。針對(duì)這種沒(méi)有特定關(guān)系的情況學(xué)者們建立了多種預(yù)測(cè)模型，其中最常見(jiàn)的包括GM（1，1）模型、新陳代謝模型以及Verhulst模型，不同的模型適用于不同的場(chǎng)景。為了選用最佳的模型對(duì)邊坡變形量進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)將3種模型內(nèi)置到系統(tǒng)中。利用多種模型開(kāi)展變形量預(yù)測(cè)工作，并將結(jié)果與實(shí)際變形量進(jìn)行對(duì)比分析，得到不同模型的預(yù)測(cè)精度及誤差大小。最終選用精度提高、誤差最小的預(yù)測(cè)模型，并將預(yù)測(cè)結(jié)果作為最終的結(jié)果。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中預(yù)測(cè)結(jié)果會(huì)與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果一起存儲(chǔ)到服務(wù)器中，并在客戶(hù)端頁(yè)面呈現(xiàn)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)功能工作流程如圖4所示。

圖4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)功能工作流程Fig.4 Work flow chart of prediction function of monitoring system

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)的技術(shù)框架

就目前的技術(shù)形式而言，進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)使用較多的主要包含2種模式，分別為B/S架構(gòu)模式和C/S架構(gòu)模式[9]。對(duì)于后者需要同時(shí)對(duì)客戶(hù)端和服務(wù)器進(jìn)行開(kāi)發(fā)，后期運(yùn)行時(shí)也需要同時(shí)維護(hù)，因此后期升級(jí)維護(hù)難度和成本都相對(duì)較高。B/S架構(gòu)模式是基于Internet的發(fā)展而出現(xiàn)的模式，是在C/S模式基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)后的結(jié)果。基于此，本系統(tǒng)中選用B/S架構(gòu)模式對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)，能夠確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的安全性、可靠性以及后續(xù)的拓展性能。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)框架如圖5所示。由圖5可知，就技術(shù)結(jié)構(gòu)層面而言，整個(gè)系統(tǒng)可以劃分成為3個(gè)層級(jí)，分別為數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層以及數(shù)據(jù)展現(xiàn)層。其中，數(shù)據(jù)展現(xiàn)層的作用是將采集得到的數(shù)據(jù)信息以及分析結(jié)果通過(guò)客戶(hù)端的Web瀏覽器進(jìn)行顯示，另外還需要對(duì)Web頁(yè)面中相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，通過(guò)封裝以后傳遞給業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行分析處理。業(yè)務(wù)邏輯層是整個(gè)系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中最重要的環(huán)節(jié)，是對(duì)數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層和數(shù)據(jù)展現(xiàn)層進(jìn)行連接的紐帶。數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層的作用是對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取訪(fǎng)問(wèn)。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)類(lèi)型有很多種，包括二進(jìn)制文件、數(shù)據(jù)庫(kù)文件、文本文件等。各個(gè)層級(jí)中使用的技術(shù)已在圖中列出。

圖5 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)框架Fig.5 Technical structure of the monitoring system

3.2 數(shù)據(jù)采集功能的實(shí)現(xiàn)

礦山邊坡變形相關(guān)數(shù)據(jù)的采集主要基于數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。主要內(nèi)容包括變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)以及監(jiān)測(cè)硬件設(shè)施的選擇。監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)涉及基準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)兩方面，監(jiān)測(cè)硬件設(shè)施方面主要利用北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸?；鶞?zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的作用是作為其他變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基準(zhǔn)，所以需要選擇在監(jiān)測(cè)范圍以外且地勢(shì)比較平整的區(qū)域。變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要設(shè)置在容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)位置，以便更加準(zhǔn)確地掌握礦山邊坡的變形情況及其存在的安全隱患。

監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要用到的硬件設(shè)施主要包括供電設(shè)備以及支持北斗系統(tǒng)的接收機(jī)。供電設(shè)備的作用是對(duì)其他硬件設(shè)施進(jìn)行供電，確保各硬件能夠穩(wěn)定運(yùn)行。接收機(jī)的作用是準(zhǔn)確地獲取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，接收機(jī)內(nèi)部通常包含有通信模塊，接收機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后，再借助北斗系統(tǒng)將其發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)。結(jié)合實(shí)際情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中選用差分測(cè)量型接收機(jī)，具有較高的測(cè)量精度和兼容性，可同時(shí)支持BDS、GPS等多個(gè)系統(tǒng)，定位精度可以達(dá)到1 cm，最多支持120個(gè)動(dòng)態(tài)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。環(huán)境溫度為-40～75 ℃時(shí)能正常工作。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸功能的實(shí)現(xiàn)

考慮到本案例中的露天煤礦屬于山區(qū)，所處的地形地勢(shì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜。如果采用有線(xiàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，實(shí)施難度相對(duì)較大，且成本很高[10]。若基于無(wú)線(xiàn)方式進(jìn)行通信，山區(qū)的信號(hào)難以保證。綜合考慮多方面因素，最終確定基于北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸。因?yàn)槔帽倍废到y(tǒng)不僅可以進(jìn)行定位，還可以利用北斗衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸。在本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中只需要對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的ID編號(hào)以及三維坐標(biāo)信息進(jìn)行獲取，雖然北斗系統(tǒng)能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較小，但是完全能夠滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際使用需要。

4 工程實(shí)踐應(yīng)用

4.1 礦山邊坡基本情況

某露天煤礦在長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)采中形成了大量礦山邊坡，邊坡主要以大理巖、夕卡巖和多角巖等圍巖屬性為主，整體力學(xué)性能較好，巖石致密度比較堅(jiān)硬。但由于邊坡長(zhǎng)時(shí)間暴露在復(fù)雜的空氣環(huán)境中，很多巖石出現(xiàn)了嚴(yán)重的風(fēng)化現(xiàn)象。再加上煤礦開(kāi)采的無(wú)序性，露天礦范圍內(nèi)存在很多采空區(qū)，特別是在富礦區(qū)域采場(chǎng)內(nèi)部留下的煤柱相對(duì)較少，對(duì)邊坡圍巖的穩(wěn)定性構(gòu)成的嚴(yán)重威脅。通過(guò)對(duì)礦山邊坡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查，發(fā)現(xiàn)在西北區(qū)域的邊坡地形相對(duì)較高、整體坡度較大、巖石破碎，已經(jīng)出現(xiàn)了多條裂隙，裂隙傾角超過(guò)了穩(wěn)定邊坡的臨界角，存在很大的風(fēng)險(xiǎn)。為了確保煤礦開(kāi)采過(guò)程的安全性，需要利用礦山邊坡變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)此區(qū)域邊坡的變化情況進(jìn)行持續(xù)跟蹤并預(yù)警。

4.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工程部署

（1）系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)。根據(jù)圖1所示的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理框圖，結(jié)合礦山邊坡實(shí)際情況對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部署總體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，結(jié)果如圖6所示?？梢钥闯觯O(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是利用北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，能夠確保數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程的安全性和時(shí)效性。

（2）系統(tǒng)的部署。系統(tǒng)部署包含硬件部署和軟件部署。其中，硬件部分主要包括基準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)相關(guān)的硬件設(shè)施安裝。在安裝監(jiān)測(cè)點(diǎn)之前需要在礦山邊坡現(xiàn)場(chǎng)做好勘查工作，并基于全球定位系統(tǒng)測(cè)量國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，明確基準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的具體位置。本系統(tǒng)中結(jié)合實(shí)際情況在邊坡范圍以外設(shè)置了2個(gè)基準(zhǔn)監(jiān)測(cè)站，分別作為監(jiān)測(cè)基站和校驗(yàn)基站。通過(guò)靜態(tài)方法對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)的正確性?？紤]到邊坡中已經(jīng)出現(xiàn)了4條裂縫，屬于危險(xiǎn)區(qū)域，因此這4個(gè)位置分別布置變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。礦山邊坡變化監(jiān)測(cè)網(wǎng)如圖7所示。

圖6 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部署整體框架結(jié)構(gòu)Fig.6 Monitoring system deployment overallframework structure

圖7 礦山邊坡變化監(jiān)測(cè)網(wǎng)Fig.7 Mine slope change monitoring network

軟件方面，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共包含3部分軟件內(nèi)容，分別為數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)解析處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)綜合管理子系統(tǒng)。共需要部署4臺(tái)服務(wù)器，其中前兩者各1臺(tái)、后者2臺(tái)。數(shù)據(jù)庫(kù)基于SQL Server 2008進(jìn)行搭建，2個(gè)子系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。工作人員利用客戶(hù)端的瀏覽器可以運(yùn)行綜合管理子系統(tǒng)，查看邊坡變形的這種情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置等。

4.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用情況

根據(jù)礦山邊坡變化監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布置情況，將各個(gè)基準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和變化監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)錄入到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，此環(huán)節(jié)需要利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)新增功能。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的錄入順序，系統(tǒng)會(huì)對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)。另外，還需要將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的終端屬性錄取到系統(tǒng)中，此環(huán)節(jié)需要利用系統(tǒng)的北斗終端新增功能。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)周期性地對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息進(jìn)行采集，并且與其原始坐標(biāo)值進(jìn)行比較分析，從而獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在X、Y、Z方向上的位移變形量。為了確保礦山邊坡的安全性，系統(tǒng)中設(shè)置了3個(gè)方向的位移變形量安全閾值，分別為60、50、40 mm。如果實(shí)際變形量超過(guò)了該閾值，向外發(fā)出安全警報(bào)。1號(hào)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)在Y方向的變形量統(tǒng)計(jì)情況如圖8所示?？梢钥闯?，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)在Y方向上的變形量沒(méi)有超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的安全閾值，目前屬于安全狀態(tài)。

圖8 1號(hào)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)在Y方向的變形量統(tǒng)計(jì)Fig.8 Deformation statistics of No.1 deformationmonitoring point in the Y direction

從圖8中可以看出，系統(tǒng)不僅可以對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變形量進(jìn)行檢測(cè)，還可以基于前期的檢測(cè)結(jié)果對(duì)后續(xù)可能出現(xiàn)的位移變形量進(jìn)行預(yù)測(cè)?；趫D8中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的位移量預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間誤差較小，預(yù)測(cè)精度很高，誤差可以控制在5%范圍內(nèi)。通過(guò)在露天煤礦邊坡中部署監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)掌握邊坡的變化基本情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)邊坡存在的安全隱患，并采取措施進(jìn)行處理，為煤礦邊坡的安全提供了很好的保障，安全效益顯著。

5 結(jié)論

本文主要以露天礦邊坡為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)研究了邊坡變化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并將其應(yīng)用到工程實(shí)踐中，所得結(jié)論如下。

（1）對(duì)某露天礦的邊坡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查，發(fā)現(xiàn)邊坡的巖石整體比較堅(jiān)硬，但受長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化的影響，多個(gè)地方出現(xiàn)了裂隙，存在一定的危險(xiǎn)性。急需設(shè)計(jì)邊坡變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保邊坡的安全性。

（2）基于模塊化思想對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)共由4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，不同子系統(tǒng)分別完成不同的功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡變形量的監(jiān)測(cè)。工作人員可以基于客戶(hù)端的Web瀏覽器對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行查看，如果變形量超過(guò)了系統(tǒng)設(shè)定的安全閾值，會(huì)立即提示工作人員。

（3）將設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)部署到露天煤礦邊坡工程實(shí)踐中，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置了2個(gè)基準(zhǔn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和4個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效保障了礦山邊坡的安全性。