權(quán)利要求

1.高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括礦山高精度基準(zhǔn)站、位移監(jiān)測站和服務(wù)器；所述礦山高精度基準(zhǔn)站和所述位移監(jiān)測站均包括高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)，所述礦山高精度基準(zhǔn)站、所述位移監(jiān)測站和所述服務(wù)器均連接到局域網(wǎng)；所述礦山高精度基準(zhǔn)站安裝在礦區(qū)內(nèi)地基牢固地點(diǎn)且位置已知，用于對該位置進(jìn)行在線監(jiān)測；所述位移監(jiān)測站安裝在需要進(jìn)行在線監(jiān)測的位置，用于對該位置進(jìn)行在線監(jiān)測；所述服務(wù)器用于通過局域網(wǎng)接收所述礦山高精度基準(zhǔn)站和位移監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并獲得所述位移監(jiān)測站的位移情況。

2.如權(quán)利要求1所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述礦山高精度基準(zhǔn)站和所述位移監(jiān)測站連接到局域網(wǎng)包括：對于網(wǎng)絡(luò)接入條件好的位置，所述高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接；對于網(wǎng)絡(luò)接入條件不好的位置，所述高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接。

3.如權(quán)利要求2所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接包括：所述高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)連接客戶前置設(shè)備CPE及其附屬天線；CPE及其附屬天線和LTE基站之間形成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，LTE基站通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)方式和局域網(wǎng)連接，最終實(shí)現(xiàn)所述高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)和局域網(wǎng)的連接。

4.如權(quán)利要求1所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述高精度基準(zhǔn)站通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與所述局域網(wǎng)的連接。

5.如權(quán)利要求1所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述位移監(jiān)測站通過CPE及其附屬天線，與LTE基站形成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)；所述LTE基站通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，所述交換機(jī)通過光纜接入局域網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)所述位移監(jiān)測站與所述局域網(wǎng)的連接。

6.如權(quán)利要求1所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與所述局域網(wǎng)的連接。

7.如權(quán)利要求1所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括客戶端，所述客戶端也接入所述局域網(wǎng)。

8.如權(quán)利要求7所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述服務(wù)器根據(jù)所述位移情況向所述客戶端發(fā)出預(yù)警信號。

9.如權(quán)利要求7所述的高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所有接入所述局域網(wǎng)的客戶端，都能夠按權(quán)限連接所述服務(wù)器，查看和接收位移安全監(jiān)測和預(yù)警信號。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于礦山安全生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

位移監(jiān)測和預(yù)警在礦山安全生產(chǎn)中非常重要。比如，對于采場、排土場、尾礦庫、堆浸場、破碎站等重要場所，一旦發(fā)生邊坡滑動、地基沉降、地表變形等，必須及時處理，否則容易引發(fā)重大安全生產(chǎn)事故。這就要求必須進(jìn)行礦山位移安全監(jiān)測和預(yù)警。

經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測距儀、全站儀等進(jìn)行大地測量，是傳統(tǒng)的監(jiān)測、分析方法，主要依靠定期測量和離線分析實(shí)現(xiàn)，不能及時發(fā)現(xiàn)問題并發(fā)出預(yù)警信號。

無人遙感監(jiān)測預(yù)警技術(shù)與傳統(tǒng)大地測量在原理上是一致的，主要是通過無人機(jī)平臺掛載測量設(shè)備進(jìn)行信息采集和分析，根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出預(yù)警信號。分析和預(yù)警的及時性受限于無人機(jī)采集信息的頻率，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時在線監(jiān)測。

基于雷達(dá)干涉測量的監(jiān)測和預(yù)警主要依靠雷達(dá)獲取數(shù)據(jù)，并結(jié)合穩(wěn)定性分析方法實(shí)現(xiàn)預(yù)警。該方法較適合于面測量，且雷達(dá)需要專門配備雷達(dá)車或在特定條件下安裝，安裝和使用有局限性，分析預(yù)警及時性不強(qiáng)。

GPS高邊坡形變監(jiān)測方法基于GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以對礦山采場、排土場、尾礦庫等重要場所邊坡進(jìn)行監(jiān)測，但由于礦山普遍占地面積廣、地形地貌復(fù)雜，存在GPS系統(tǒng)建設(shè)時間長、GPS衛(wèi)星信號不穩(wěn)定、可見GPS衛(wèi)星數(shù)量波動大，使用達(dá)不到要求。特別是GPS信號偏弱的地方，監(jiān)測經(jīng)常失效。另外，大部分礦山內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)布置分散，有線網(wǎng)絡(luò)接入困難，而電信運(yùn)營商2G/3G/4G等公共通信資源質(zhì)量不穩(wěn)定，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效傳輸和利用。

實(shí)用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是如何提供一種高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)礦山高精度在線位移安全監(jiān)測和預(yù)警。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括礦山高精度基準(zhǔn)站、位移監(jiān)測站和服務(wù)器；所述礦山高精度基準(zhǔn)站和所述位移監(jiān)測站均包括高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS接收機(jī)，所述礦山高精度基準(zhǔn)站、所述位移監(jiān)測站和所述服務(wù)器均連接到局域網(wǎng)；所述礦山高精度基準(zhǔn)站安裝在礦區(qū)內(nèi)地基牢固地點(diǎn)且位置已知，用于對該位置進(jìn)行在線監(jiān)測；所述位移監(jiān)測站安裝在需要進(jìn)行在線監(jiān)測的位置，用于對該位置進(jìn)行在線監(jiān)測；所述服務(wù)器用于通過局域網(wǎng)接收所述礦山高精度基準(zhǔn)站和位移監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并獲得所述位移監(jiān)測站的位移情況。

進(jìn)一步地，所述礦山高精度基準(zhǔn)站和所述位移監(jiān)測站連接到局域網(wǎng)包括：對于網(wǎng)絡(luò)接入條件好的位置，所述高精度GNSS接收機(jī)通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接；對于網(wǎng)絡(luò)接入條件不好的位置，所述高精度GNSS接收機(jī)通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接。

進(jìn)一步地，所述高精度GNSS接收機(jī)通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接包括：所述高精度GNSS接收機(jī)連接客戶前置設(shè)備CPE及其附屬天線；CPE及其附屬天線和LTE基站之間形成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，LTE基站通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)方式和局域網(wǎng)連接，最終實(shí)現(xiàn)所述高精度GNSS接收機(jī)和局域網(wǎng)的連接。

進(jìn)一步地，所述高精度基準(zhǔn)站通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與所述局域網(wǎng)的連接。

進(jìn)一步地，所述位移監(jiān)測站通過CPE及其附屬天線，與LET基站形成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)；所述LTE基站通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，所述交換機(jī)通過光纜接入局域網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)所述位移監(jiān)測站與所述局域網(wǎng)的連接。

進(jìn)一步地，所述服務(wù)器通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與所述局域網(wǎng)的連接。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括客戶端，所述客戶端也接入所述局域網(wǎng)。

進(jìn)一步地，所述服務(wù)器根據(jù)所述位移情況向所述客戶端發(fā)出預(yù)警信號。

進(jìn)一步地，所有接入所述局域網(wǎng)的客戶端，都能夠按權(quán)限連接所述服務(wù)器，查看和接收位移安全監(jiān)測和預(yù)警信號。

(三)有益效果

本實(shí)用新型提出一種高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，通過北斗/GPS/GLONASS多衛(wèi)星定位技術(shù)和礦山網(wǎng)絡(luò)傳輸條件相結(jié)合，以及通過高精度GNSS接收機(jī)連接CPE及其附屬天線；CPE及其附屬天線和LTE基站之間形成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，LTE基站通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)方式和局域網(wǎng)連接，從而實(shí)現(xiàn)礦山高精度在線位移安全監(jiān)測和預(yù)警。本實(shí)用新型提出一種高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，可以24小時連續(xù)在線運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對礦山指定區(qū)域位移安全情況進(jìn)行不間斷監(jiān)測和預(yù)警，實(shí)時監(jiān)測精度可以達(dá)到厘米級，后處理精度可以達(dá)到毫米級，監(jiān)測精度和穩(wěn)定性不受GPS信號強(qiáng)弱和可見GPS衛(wèi)星多少的影響，礦山內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸無死角，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、處理和預(yù)警時效性控制在毫秒級，為實(shí)時在線連續(xù)監(jiān)測和預(yù)警系統(tǒng)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的總體連接關(guān)系圖；

圖2為本實(shí)用新型的礦山高精度基準(zhǔn)站的連接關(guān)系圖；

圖3為本實(shí)用新型的位移監(jiān)測站的連接關(guān)系圖；

圖4為本實(shí)用新型的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、內(nèi)容和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，一種高精度礦山位移安全在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，由礦山高精度基準(zhǔn)站、位移監(jiān)測站、傳輸網(wǎng)絡(luò)(有線和無線)、局域網(wǎng)、服務(wù)器和客戶端組成。

如圖2所示，礦山高精度基準(zhǔn)站包括底座、輔助立柱、扼流圈天線、高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、供電系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)和連接線纜，用于提供參考數(shù)據(jù)。礦山高精度基準(zhǔn)站安裝在礦區(qū)內(nèi)地基牢固的位置且位置已知，作為位移參考基準(zhǔn)。

如圖3所示，安裝位移監(jiān)測站包括底座、輔助立柱、高精度GNSS接收機(jī)、測量型GNSS天線及天線保護(hù)罩、傳輸網(wǎng)絡(luò)、供電系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)和連接線纜。位移監(jiān)測站安裝在需要進(jìn)行在線監(jiān)測的位置，對指定位置進(jìn)行在線監(jiān)測。

礦山高精度基準(zhǔn)站和位移監(jiān)測站接入局域網(wǎng)的方法為，對于網(wǎng)絡(luò)接入條件好的位置，高精度GNSS接收機(jī)通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接。對于網(wǎng)絡(luò)接入條件不好的位置，高精度GNSS接收機(jī)通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接。

如圖4所示，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)連接方法是：高精度GNSS接收機(jī)連接客戶前置設(shè)備(CPE)及其附屬天線；CPE及其附屬天線和長期演進(jìn)(LTE)基站之間形成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，LTE基站通過有線傳輸網(wǎng)絡(luò)方式和局域網(wǎng)連接，最終實(shí)現(xiàn)高精度GNSS接收機(jī)和局域網(wǎng)的連接。

上述所有高精度GNSS接收機(jī)可同步接收北斗/GPS/GLONASS多衛(wèi)星定位信號，進(jìn)一步提高位移監(jiān)測站定位精度。

服務(wù)器通過傳輸網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)連接，用于接收礦山高精度基準(zhǔn)站和位移監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合所述礦山高精度基準(zhǔn)站已知位置，計(jì)算誤差校正數(shù)據(jù)，利用該誤差校正數(shù)據(jù)來修正位移監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而減小位移監(jiān)測站的監(jiān)測誤差，實(shí)現(xiàn)位移監(jiān)測站監(jiān)測點(diǎn)的高精度定位，定位以后再精確分析位移監(jiān)測站絕對位移、位移速度和加速度，根據(jù)位移情況向接入局域網(wǎng)的客戶端發(fā)出位移監(jiān)測預(yù)警信號。所有接入局域網(wǎng)的客戶端，都能夠按權(quán)限連接服務(wù)器，查看和接收位移安全監(jiān)測和預(yù)警信號。

本實(shí)用新型的系統(tǒng)適用于礦山采場、排土場、尾礦庫、堆浸場、破碎站、道路等場所的邊坡滑動、地基沉降、地表變形等監(jiān)測和預(yù)警。

某海外露天金屬礦山占地面積約25平方公里，年采剝總量1億噸以上，存在采場邊坡、排土場邊坡、堆浸場沉降、破碎站沉降、中間料堆沉降等位移安全監(jiān)測預(yù)警需求。該礦山認(rèn)為，上述位移安全可能帶來引發(fā)生產(chǎn)經(jīng)營的顛覆性風(fēng)險。同時，該礦山占地面積廣、地形地貌復(fù)雜、GPS可見衛(wèi)星數(shù)量少、GPS信號不穩(wěn)定、礦區(qū)內(nèi)公共通信資源質(zhì)量差等問題，傳統(tǒng)方法構(gòu)建的位移安全監(jiān)測系統(tǒng)無法正常使用。

針對上述風(fēng)險，該礦山建設(shè)了1套礦山高精度基準(zhǔn)站，9套位移監(jiān)測站，1個LTE基站，1臺服務(wù)器，通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互連接。

高精度基準(zhǔn)站通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)的連接。

位移監(jiān)測站通過CPE及其附屬天線，與LET基站形成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)；LTE基站通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，交換機(jī)通過光纜接入局域網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)位移監(jiān)測站高精度GNSS接收機(jī)與局域網(wǎng)的連接。

服務(wù)器通過RJ-45網(wǎng)線接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)的連接。服務(wù)器接收高精度基準(zhǔn)站和位移監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)后，服務(wù)器結(jié)合高精度基準(zhǔn)站已知位置，計(jì)算得出誤差校正數(shù)據(jù)，減小位移監(jiān)測站監(jiān)測誤差，分析獲得位移監(jiān)測站高精度定位數(shù)據(jù)，從而精確判斷絕對位移、位移速度和加速度，并根據(jù)情況發(fā)出位移監(jiān)測預(yù)警信號。

采用該系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了位移安全監(jiān)測預(yù)警24小時在線運(yùn)行，實(shí)時監(jiān)測水平精度可以達(dá)到2cm以內(nèi)，高程精度可以達(dá)到3cm以內(nèi)；后處理精度水平可以達(dá)到2mm左右，高程可以達(dá)到3mm左右，數(shù)據(jù)處理時間長，及時性相對滯后；數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理總延時低于180ms，直接安全生產(chǎn)收益500萬元/年以上，間接生產(chǎn)組織收益1000萬元/年以上。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。