測量機器人自動監測系統在邊坡遠程監測中的應用研究

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

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

1 測量機器人自動監測系統的特點

第一，系統的測程比較大。利用該系統可以幫助工作人員更好地判斷邊坡是否處于安全狀態，以及邊坡的穩定性是否滿足規定要求[1]。該自動監測系統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、非接觸邊坡監測工作中。

第二，系統的監測精度比較高。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據，明顯減少人為觀測誤差的出現，同時能夠自動改正錯誤的氣象數據，可以避免出現較多的氣象誤差。

第三，系統的自動化水平比較高。測量機器人自動監測系統具有較高的自動化水平，能夠實現24h連續自動化監測，并且可以將各項數據進行全面處理，經過有效的分析之后，快速輸入系統中，如果發現某項數據出現異常，或者邊坡某個部位出現失穩現象，該系統能夠自動發出報警信號[2]。

大量的實踐證明，將測量機器人自動監測系統運用到邊坡自動化、遠程監測工作中，能夠明顯降低監測人員的工作強度，確保邊坡穩定性監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測力度。

3 測量機器人自動監測系統的具體運用

3.1 建立科學的監測體系

結合此邊坡的自動化監測特點可知，監測人員需要合理確定出具體的邊坡監測范圍，并全方面了解此邊坡四周地形地貌，以及該地區的水文條件，并有效運用測量機器人自動監測系統實時自動化監測。在測量機器人自動監測系統中，主要由四部分組成，分別為測量機器人、棱鏡、監測軟件、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定性遠程監測精度[3]。棱鏡選擇徠卡GPR112棱鏡，監測軟件采用徠卡GeoMos專業監測軟件。

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

3.2 合理布置監測站與監測點

結合此邊坡四周的地形地貌，包括設站所在區域的水文條件，合理布置監測站和監測點，通常監測站需要布置在距離邊坡較近的位置，同時監測站和監測點之間還要具備良好的通視條件。在此邊坡遠程監測工作中，監測人員通過將監測站布設在陡峭邊坡正對面位置，并在規定的時間內針對各個監測站內部的觀測點進行科學校核[4]。監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。

確定好監測站點的具體位置后，監測人員還要在監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測房，安裝門鎖，也可以直接在監測房四周安裝攝像頭，針對各項儀器設備進行全面的監控，加大安全管控力度。

根據邊坡監測點布置特點能夠得知，要求監測人員結合邊坡的具體情況，合理確定出邊坡的實際監測范圍，在此邊坡穩定性監測項目中，監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測對象。因為該邊坡穩定性監測工作難度比較大，為了不斷減小礦山開采對邊坡監測工作帶來的影響，監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測點，滿足邊坡穩定性監測要求。

此外，在邊坡監測點部位，監測人員需要充分利用工作面，并結合邊坡監測工作要求，在邊坡上部臺階的下部6m部位，從上向下形成一個較為穩定的監測剖面，采取此方法，不但可以有效滿足邊坡變形監測需求，而且能夠顯著減少監測點的數量，進一步降低邊坡自動化監測作業成本。對于邊坡穩定性監測人員而言，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測效率[5]。

3.3 數據的快速采集和傳輸

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

除此之外，根據測量機器人自動監測系統的運用特點可知，各項監測數據的有效傳輸主要是利用GPRS模塊實現數據的遠程傳輸。待全站儀所傳輸的信號傳送到GPRS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，控制服務器系統和互聯網接收模塊穩定相連，有效接收TCP或IP信號數據，系統能夠實現數據的有效轉換，從而幫助邊坡自動化監測人員更好地分析各項數據。

3.4 數據的高效處理

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

3.5 注意事項

在邊坡監測工作中，監測人員要在各個固定的監測點與控制點部位，合理設置反射棱鏡，進而快速獲取各個固定監測點的實際三維坐標，通過利用各個固定監測點三維坐標，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，然后開啟系統的自動化測量功能，此時測量機器人能夠按照系統所設置的具體時間間隔，包括系統設定的各項程序，針對各個固定監測點進行全面監測，監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定。

此外，在數據傳輸系統中，監測人員需要合理選擇數據通信技術，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。通過結合邊坡穩定性監測實際情況，科學采用通信技術，并將系統之前所采集到的各項數據信息，快速而準確地傳輸到服務器中，實現數據信息的高效存儲與入庫。此時監測系統內部的各項分析軟件可以對系統之前所采集到的各項數據實施高效處理，經過數據分析之后顯示出具體的邊坡變形監測圖形，監測人員可以結合具體的位移時間，以及相應的圖形數據，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測工作中測量機器人自動監測系統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測系統不但可以明顯提高邊坡遠程監測工作的效率，而且能夠進一步提高各項數據信息的測量準確度，促進邊坡遠程檢測工作的順利開展。