IBIS-M在露天矿边坡微变形监测方面的应用

2016-04-14孙成林

地球 2016年9期

关键词：露天矿像素点分辨率

■孙成林

(广东省核工业地质调查院　广东　韶关　512028)

IBIS-M在露天矿边坡微变形监测方面的应用

■孙成林

(广东省核工业地质调查院广东韶关512028)

在露天矿边坡微变形监测的技术运用中，要针对多方面的技术控制，尤其是采取现代化的检测仪器，在露天矿边坡微变形的整体监测中，构建出多种技术综合运行的方式。本文主要围绕IBIS-M在露天矿边坡微变形监测中的实际运用，对IBIS-M进行简要的分析概述，并针对露天矿边坡监测的实际需要，采取多种创新技术的综合模式，能起到良好的推动性。

IBIS-M露天矿微变形监测

在当前的地形变形监测技术运用中，通过IBIS-M微变形监测系统的工作原理与应用设备，利用整个设备可以形成对在露天矿边坡微变形中整体情况进行分析，为矿坑边坡的潜在问题提供预警，提供长期监测，能高效的为边坡事故提供超前预报，同时为矿业公司提高了对边坡稳定性的风险管理和作业的安全等级。作为一种全新的监测设备，IBIS-M为矿山边坡稳固监测提供了一种革命性的方法，其覆盖面相对较广，在露天矿的运用中相对广泛。

1　IBIS-M相关情况介绍

IBIS-M是一种基于微波干涉技术的新雷达，主要是通过对连续频率技术的创新运用，合成孔径雷达技术，以及永久散射体技术，作为一项全新的技术控制方式，可以在人造卫星、陆地机关扫描等运用的基础上，形成可靠性、精密度的改进，并实现对建筑物以及地形的静态监测，具有良好的综合性效果。其中，IBIS-M具有很大的综合性技术效果，通过高级环境干扰校正可得到可靠的结果，不受环境影响，数据采集间隔短，可与数字地形模型结合，能进行连续、全面的实时监测和预警，这样可以形成一系列不同的预设基站的实时监测。技术步进频率连续波雷达有发射功率低、瞬时带宽窄及信号工作带宽等特点，其主体设备为一台K。波段（16.6～16.9GHZ）的步进频率连续波雷达。

根据雷达的距离分辨率公式：Ar＝c／2B．

（1）式中，△r为距离分辨率，m；C为光速；B为带宽，GHz。由于K。波段为16.6～16.9GHz，故其带宽B为0.3GHz，带入式（1）可得出IBIS雷达距离分辨率为0.5m。IBIS—M雷达安装在2m的滑轨上，在设备运行时雷达可以从不同角度发射电磁波，从而提高角度分辨率，可达到4.5mrad。雷达系统具有距离分辨率和角度分辨率后，便可将监测区域划分成若干单元，称之为监测像素。根据距离向分辨率0.5m、角度向分辨率4.5mrad和最大监测距离4km计算，雷达最大监测范围可达7km2，最大分割像素可多达200000个，干涉测量技术干涉测量技术应用广泛，其原理是通过不同时段反射回来的电磁波相位变化来获得目标物位置的变化，与一般光学成像测量技术相比，干涉测量具有大量程、高灵敏度、高精度等特点。

2　IBIS-M技术运用中的监测内容与结果

2.1整体位移

IBIS-M系统能移首先得到被监测区域三维的整体位移情况，整体的位移情况能够为管理者作出直观的安全生产决策提供强大的技术保障。在整体位移图中，深色区域表示位移较大的区域，而浅色区域表示位移较小的区域；从这样的图中，我们能够很直观的把握矿区中存在危险或潜在危险的区域，从而针对性的做出整治、修缮的方案，将危险消灭于萌芽状态。单像素点位移除了能够实时显示整体的位移情况外，在被测区域中选择若干像素点，软件还可以实时监控每一个像素点的位移情况。将IBIS-M系统坐标系与矿区地方坐标系统一以后，软件可以方便的反应出被测区域中任意点的位移情况。选择了若干像素点，下面就是部分所选点的位移情况，所选像素点的位移曲线，整体位移速度边坡位移大小是反应危险级别的指标，但是更为重要的一个指标则是单位时间内的位移量和位移速度。位移速度通常是衡量边坡发生危险的重要参数，若某边坡一直都以均匀的速度形变，突然发生了加速变形，那么危险就非常有可能出现。IBIS-M的处理软件GuardJan能够实时的现实被测区域整体的位移速度变化。也可以在整体速度变化圉中选择若干像素点束查看他们的速度变化曲线。这种从整体到个体的数据分析方式，能够提供可靠的监测结果，为后期预警工作打下坚实基础。

2.2危险级别划分与实时预警

仅仅做到对边坡的监测是远远不够的，能够通过监测发现被剥区域潜在的危险，并能够做出预警，这才是成功的监测。IBIS-M系统就提供了实时预警的功能，该功能是建立在形变速度分析的基础上，用户可根据不同的地质、构造情况定义不同的警报阀值，将被测区域划分为不同的危险级别：当边坡的变形速度超过警戒值，软件就会通过电脑闪屏、短信，电邮等多种方式发出预警，最大程度的减少灾害的损失。

3　IBIS-M在露天矿边坡微变形监测方面的应用

3.1系统总体结构

IBIS-M系统包括有监测中心与多个野外监测区域的整体结构，主要组成有雷达主机、电脑、天线装置、气象监测装置、高精度工业级摄像装置、报警器等。在具体的系统结构处理中，每一个监测区域设置一个相应的机箱，在内部也构成一台接收机、一块数据采集器电路板以及传输器、直流电等等，在监测的设备中心管理中，还要形成GSM模块与差分解算的各种现代化计算机处理功能。在工作过程中，对个有效像素进行实时监测，持续记录每个像素的累计位移量、速率、平均速率等，用户可以随时查看任何时刻的相关参数，形成综合的管理模式，并对具体的结构管理形成数据化的控制与监测。观测结束后，各监测区依次通过GSM模块及GSM网络将数据传送至监测中心PC机，进行后台差分解算，得出监测区域的整体位移。

3.2安全监测技术运用

（1）在监测位移的技术处理中，还要围绕安全监测技术进行深入分析，其中，主要的监测项目包括变形、裂缝、接缝以及滑坡或者高边坡位移等，在具体的安全技术运用中，要充分结合工程的实际情况，做到更加精准的安全监测。对于工程中不同实际情况以及滑坡现象的安全监测，设置相对应的安全阀值，软件自动处理，运用预警功能，将滑坡区域预警设置由浅入深设置成不同的级别，当边坡发生位移且达到设置的值后，该系统则像前面所述以多种方式发出预警，从而形成更加有效的监测方式。