■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(cè)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(cè)的技術(shù)運(yùn)用中，要針對(duì)多方面的技術(shù)控制，尤其是采取現(xiàn)代化的檢測(cè)儀器，在露天礦邊坡微變形的整體監(jiān)測(cè)中，構(gòu)建出多種技術(shù)綜合運(yùn)行的方式。本文主要圍繞IBIS-M在露天礦邊坡微變形監(jiān)測(cè)中的實(shí)際運(yùn)用，對(duì)IBIS-M進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析概述，并針對(duì)露天礦邊坡監(jiān)測(cè)的實(shí)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(dòng)性。

IBIS-M露天礦微變形監(jiān)測(cè)

在當(dāng)前的地形變形監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)用中，通過(guò)IBIS-M微變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理與應(yīng)用設(shè)備，利用整個(gè)設(shè)備可以形成對(duì)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(wèn)題提供預(yù)警，提供長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，能高效的為邊坡事故提供超前預(yù)報(bào)，同時(shí)為礦業(yè)公司提高了對(duì)邊坡穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)管理和作業(yè)的安全等級(jí)。作為一種全新的監(jiān)測(cè)設(shè)備，IBIS-M為礦山邊坡穩(wěn)固監(jiān)測(cè)提供了一種革命性的方法，其覆蓋面相對(duì)較廣，在露天礦的運(yùn)用中相對(duì)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(guò)對(duì)連續(xù)頻率技術(shù)的創(chuàng)新運(yùn)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(xiàng)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(yùn)用的基礎(chǔ)上，形成可靠性、精密度的改進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物以及地形的靜態(tài)監(jiān)測(cè)，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(guò)高級(jí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，這樣可以形成一系列不同的預(yù)設(shè)基站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。技術(shù)步進(jìn)頻率連續(xù)波雷達(dá)有發(fā)射功率低、瞬時(shí)帶寬窄及信號(hào)工作帶寬等特點(diǎn)，其主體設(shè)備為一臺(tái)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(yùn)行時(shí)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(cè)區(qū)域劃分成若干單元，稱(chēng)之為監(jiān)測(cè)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(cè)距離4km計(jì)算，雷達(dá)最大監(jiān)測(cè)范圍可達(dá)7km2，最大分割像素可多達(dá)200000個(gè)，干涉測(cè)量技術(shù)干涉測(cè)量技術(shù)應(yīng)用廣泛，其原理是通過(guò)不同時(shí)段反射回來(lái)的電磁波相位變化來(lái)獲得目標(biāo)物位置的變化，與一般光學(xué)成像測(cè)量技術(shù)相比，干涉測(cè)量具有大量程、高靈敏度、高精度等特點(diǎn)。

2　IBIS-M技術(shù)運(yùn)用中的監(jiān)測(cè)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(cè)區(qū)域三維的整體位移情況，整體的位移情況能夠?yàn)楣芾碚咦鞒鲋庇^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(xiǎn)或潛在危險(xiǎn)的區(qū)域，從而針對(duì)性的做出整治、修繕的方案，將危險(xiǎn)消滅于萌芽狀態(tài)。單像素點(diǎn)位移除了能夠?qū)崟r(shí)顯示整體的位移情況外，在被測(cè)區(qū)域中選擇若干像素點(diǎn)，軟件還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控每一個(gè)像素點(diǎn)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(cè)區(qū)域中任意點(diǎn)的位移情況。選擇了若干像素點(diǎn)，下面就是部分所選點(diǎn)的位移情況，所選像素點(diǎn)的位移曲線，整體位移速度邊坡位移大小是反應(yīng)危險(xiǎn)級(jí)別的指標(biāo)，但是更為重要的一個(gè)指標(biāo)則是單位時(shí)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(xiǎn)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(xiǎn)就非常有可能出現(xiàn)。IBIS-M的處理軟件GuardJan能夠?qū)崟r(shí)的現(xiàn)實(shí)被測(cè)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(diǎn)束查看他們的速度變化曲線。這種從整體到個(gè)體的數(shù)據(jù)分析方式，能夠提供可靠的監(jiān)測(cè)結(jié)果，為后期預(yù)警工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2危險(xiǎn)級(jí)別劃分與實(shí)時(shí)預(yù)警

僅僅做到對(duì)邊坡的監(jiān)測(cè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，能夠通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)被剝區(qū)域潛在的危險(xiǎn)，并能夠做出預(yù)警，這才是成功的監(jiān)測(cè)。IBIS-M系統(tǒng)就提供了實(shí)時(shí)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(hù)可根據(jù)不同的地質(zhì)、構(gòu)造情況定義不同的警報(bào)閥值，將被測(cè)區(qū)域劃分為不同的危險(xiǎn)級(jí)別：當(dāng)邊坡的變形速度超過(guò)警戒值，軟件就會(huì)通過(guò)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(cè)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(cè)中心與多個(gè)野外監(jiān)測(cè)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(cè)裝置、高精度工業(yè)級(jí)攝像裝置、報(bào)警器等。在具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)處理中，每一個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域設(shè)置一個(gè)相應(yīng)的機(jī)箱，在內(nèi)部也構(gòu)成一臺(tái)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(cè)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(jì)算機(jī)處理功能。在工作過(guò)程中，對(duì)個(gè)有效像素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，持續(xù)記錄每個(gè)像素的累計(jì)位移量、速率、平均速率等，用戶(hù)可以隨時(shí)查看任何時(shí)刻的相關(guān)參數(shù)，形成綜合的管理模式，并對(duì)具體的結(jié)構(gòu)管理形成數(shù)據(jù)化的控制與監(jiān)測(cè)。觀測(cè)結(jié)束后，各監(jiān)測(cè)區(qū)依次通過(guò)GSM模塊及GSM網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)測(cè)中心PC機(jī)，進(jìn)行后臺(tái)差分解算，得出監(jiān)測(cè)區(qū)域的整體位移。

3.2安全監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)用

（1）在監(jiān)測(cè)位移的技術(shù)處理中，還要圍繞安全監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入分析，其中，主要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)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(yùn)用中，要充分結(jié)合工程的實(shí)際情況，做到更加精準(zhǔn)的安全監(jiān)測(cè)。對(duì)于工程中不同實(shí)際情況以及滑坡現(xiàn)象的安全監(jiān)測(cè)，設(shè)置相對(duì)應(yīng)的安全閥值，軟件自動(dòng)處理，運(yùn)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(jí)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(cè)方式。

4　結(jié)語(yǔ)

在IBIS-M技術(shù)運(yùn)用的基礎(chǔ)上，要形成對(duì)整個(gè)露天礦微變形的綜合處理，這樣，可以形成對(duì)整個(gè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警監(jiān)測(cè)手段，可以在露天礦中對(duì)于整個(gè)安全監(jiān)測(cè)起到良好的帶動(dòng)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(cè)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(cè)中的應(yīng)用 [J];船舶電子工程2006 26（6）

[3]董學(xué)智;李勝;李?lèi)?ài)民;變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在橋梁變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用;測(cè)繪;2012（1）

[4]徐紹銓;張華海;楊志強(qiáng);GPS測(cè)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