边坡雷达(SSR)介绍(共18页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上一、边坡雷达介绍边坡雷达（SSR）是一套用于露天矿区的边坡稳定性测量和监测的设备。其主要作用是采集数据，并通过无线网络系统将数据传输到监测点计算机，最终在监测点计算机或者办公室终端计算机上显示边坡变形数据及设置报警。使地质工程师和矿区作业人员有信心地跟踪边坡变形情况，并可在优化安全性和生产效率时实施风险管理。边坡雷达可以沿整个岩壁表面并无需与岩壁发生任何接触，进行连续的，次毫米级精度测量。而且该系统的测量绝大部分不受雨水、灰尘或烟雾的影响。可以保证露天矿山的安全生产及经济效益和生产的连续性，达到对边坡进行实时监测并及时预报可能发生的滑坡、避免生命财产安全事故的目标。该

2、系统应用了澳大利亚GroundProbe公司开发的软件SSRViewer Suite 4，用以显示和监测岩壁的运动过程。SSRViewer Suite 4软件采用一套独特的方法来监测岩壁形变和设置报警，使系统与紧急工作程序完全融为一体。图1-1 边坡雷达在矿坑中的应用二、边坡雷达组成边坡雷达由硬件及软件两部分构成。硬件由远区域电源（RAPS）、显示器（Display Unit）、计算机电子箱（CEB）、雷达电子箱（REB）、盘子（Dish）、天线（Feed horn）和拖车（Trailer）等组成（如图2-1）。软件主要为SSRViewer Suite 4，其中又包括了SSRControl、S

3、SRViewer、Elink、Wall Starter Wizard、VNC、Web Upload等。 图2-1 边坡雷达硬件组成 下面介绍边坡雷达几种主要部件： 1、远区域电源边坡雷达系统提供了一套保证长时间稳定供电的备用电源（远区域电源），借助于柴油发动机的动力，为整个系统提供了持续的12V直流电源。 远区域电源如图2-2所示。图2-2 远区域电源 2、显示器 显示器的作用是联系工作人员和边坡雷达系统的沟通。备用电源如图2-3所示。图2-3 显示器 3、CEB和REB（计算机电子箱和雷达电子箱）CEB（计算机电子箱）为边坡雷达系统提供计算机控制。REB（雷达电子箱）作用是生成和处理雷达信号

4、。CEB和REB如图2-4和2-5所示。图2-4 CEB（计算机电子箱）图2-5 REB（雷达电子箱） 4、盘子和喇叭天线盘子和喇叭天线的作用是传输和接收边坡雷达信号。盘子和喇叭天线如图2-6。图2-6 盘子和喇叭天线 5、拖车 拖车的作用是为边坡雷达提供一个工作平台，同时也可以方便移动。拖车如图2-7。图2-7 拖车三、边坡雷达特点边坡雷达具有如下特点：（1）边坡雷达监测技术是一种基于差值干涉测量法、利用雷达波监测露天矿边坡的技术。该系统先对边坡面进行分区域的扫描, 然后将每个区域的扫描监测结果与之前获得的扫描监测数据进行比较, 从而确定边坡面的位移程度。（2）该系统与其他的边坡监测技术相比

5、较, 其优势在于不需要将雷达反射器固定在岩石表面, 就能对整个岩石边坡面进行监测。（3）该系统对边坡面移动量的监测精度达到次毫米级。（4）该系统监测精度不受阴雨、雾霭、灰尘以及烟霾的干扰和影响。（5）该系统可以安装在专用的拖车上, 能够在监测现场实现方便、快捷的移动。（6）该系统自带柴油发动机，为系统的连续运转提供了保证。（7）工作温度变化范围大，为-25°C60°C。（8）监测范围可达302800m。（9）可进行连续扫描（每次扫描210分钟，每天24小时监测）。（10）覆盖范围广泛（每次扫描数达千个点）。（11）水平扫描角度为270度，垂直扫描角度为120度。（12）沈阳

6、院拥有一批从事露天采矿方面的专业人才，有多年的边坡稳定性监测方面经验，能够很好地服务于现场。四、边坡雷达原理边坡数据的采集在扫描的过程中完成，扫描自边坡表面的顶部向底部，或从边坡表面的底部向顶部反复进行。工程技术人员通过初级监测站（PMP）直接或间接观察到扫描数据，并针对一次扫描至下一次扫描的数据（主要是两次扫描位移量的变化）进行比较。信号通过SSR系统传输（Tx），如下图所示。信号指向岩壁，然后反弹至岩壁的粗糙表面，通过SSR系统来接收。SSR系统记录接收到的信号相对于传输信号的相位。图4-1 SSR系统传输一个信号，该信号反弹到岩壁上，再由SSR系统接收这个信号SSR系统重复对岩壁的扫描过

7、程，对从一次扫描到下一次扫描的雷达数据进行比较。该系统测量收到的信号相对于传输信号的相位变化，计算岩壁的位移（如果有）。如果岩壁从一次扫描到下一次扫描之间发生了运动，这将导致相位与岩壁运动成比例的相位变化。图4-2 SSR系统测量的相位变化，并计算岩壁的运动量下面的两个电磁波简图解释了波之间相位的变化。相位的变化用于计算从一次扫描到下一次扫描期间一个矿区边坡表面的位移。振幅时间 相位变化图4-3 两个电磁波之间相位变化图边坡稳定性雷达（SSR）的最终的输出数据结果主要有变形（Deformation）、振幅（Amplitude）、距离（Range）。其中：1 变形（Deformation）：两次

8、扫描的相位变化的量度。2 振幅（Amplitude）：返回的相位合矢量的大小。3 距离（Range）：雷达到边坡之间的距离。四、边坡雷达软件功能边坡雷达数据采集及分析的软件为SSRViewer Suite 4，该软件安装在雷达系统、监测点计算机和终端计算机上。对于边坡雷达的数据分析过程，即为排除扫描区和雷达之间大气温度和湿度等影响，找到真正变形、速度曲线，并设置报警，最后预测滑坡时间的过程。边坡雷达软件功能主要由报警和分析两种组成。一、报警功能通过地质人员的经验判断，以及边坡雷达软件曲线的分析，给出合理的报警值，并设置到软件中。当边坡变形速度达到设置值时触发报警，当然也可以设置多重报警，如下：

9、（1）警戒阈值：根据位移、速度曲线的判断，设定具体的警戒阈值，报警颜色为黄色。图4-1 黄色报警（2）危险阈值：根据位移、速度曲线的判断，设定具体的危险阈值，报警颜色为橙色。图4-2 橙色报警（3）报警阈值：根据位移、速度曲线的判断，设定具体的报警阈值，报警颜色为红色。图4-3 红色报警二、分析功能软件中的分析功能主要由几种曲线完成，曲线提供了不同的功能。（1）大气校正空气温度、压力和湿度影响着边坡雷达波的速度，如果不进行校正，这些影响因素显示到SSRViewer中如同是边坡变形，所以雷达系统会自动进行大气校正。系统的每次扫描会进行大气校正，而校正的结果将显示在“Atmospheric Cor

10、rection Parameters”图像中。由于在正常天气变化下，空气温度、压力和湿度每天呈周期性变化，所以正常的大气校正图像为周期性的围绕一条直线变化，如图4-4。特殊地，边坡雷达系统也将其向前或向后的移动归结为大气校正，所以一些周期性地向下或向上趋势的大气校正实际为雷达拖车的向前或向后移动，如图4-5。这种情况下，视变化大小而定，如果变化在正常范围内，并不需要重新建立扫描区，而此时大气校正只是作为一种参考。图4-4 正常的大气校正曲线图4-5 非正常大气校正曲线（2）变形曲线由于边坡变形的大小和变形曲线的形态是边坡滑坡预测的重要判断标准。所以在软件SSRViewer中，变形曲线则成为观察

11、边坡变形大小及速率的最直接也是最有效的曲线。在确定大气校正为正常的前提下，才可以对变形曲线进行判断分析。而对于变形曲线的分析，也要区分真正的边坡变形曲线或卡车移动、树木摇摆形成的变形曲线。卡车移动、树木摇摆形成的曲线主要特征为变形曲线可能出现或者不出现加速迹象，但是观察振幅曲线、距离曲线后，一定会发现振幅和距离出现凌乱的、折线非常多的现象，见图4-6。图4-6 卡车移动、树木摇摆形成的曲线真实的边坡变形应当是缓慢的，所以变形曲线应当是平滑的，而且振幅曲线、距离曲线也不应当出现凌乱的现象。图4-7中通过变形曲线和振幅曲线、距离曲线的对比，可以很容易地判断此变形曲线即为边坡的真实变形曲线。图4-7

12、 真实的边坡变形曲线（3）速度曲线在确定边坡存在加速变形或者变形大小判断不清的情况下，速度曲线就成为了很重要的判别手段。在图4-8和图4-9中，我们选择了边坡上同一点的变形曲线（红色曲线）对应的60分钟速度曲线和240分钟曲线，两者的计算周期不同，所以出现的曲线形态就有所区别，但是60分钟速度曲线比240分钟速度曲线更敏感，不过240分钟速度曲线可以更显著地体现速度变化趋势。由此，速度大小和速度的变化趋势一目了然。图4-8 60分钟速度曲线图4-9 240分钟速度曲线（4）预测滑坡的时间当边坡处于临滑状态时，速度在不断变大，最后导致滑坡。利用此原理，SSRViewer引进了速度倒数曲线。其原理

13、为：当速度不断增大时，速度倒数不断减小，直至滑坡那一刻变为零。 从图4-10中可以看出，该曲线横轴为时间，纵轴为速度倒数，通过速度倒数的变化趋势可以画出一条直线，该直线与Y=0直线的交点对应的横轴值，即为将要滑坡的时间。图4-10 速度倒数曲线五、实际应用边坡稳定性监测雷达现在已经被各种大型露天矿所广泛采用, 成为露天矿边坡稳定性监测的最佳工具。目前, 世界上有 15 个国家在使用80多套这样的装备进行露天矿边坡稳定性的监测。这项技术之所以获得如此广泛的应用, 是因为这套技术装备对露天矿作业中边坡稳定性危害监测管理进行革命性的改造。很多露天矿发现, 利用边坡监测雷达可以最大限度地减少露天矿边坡塌方引起的灾害事故, 同时, 还能在矿坑内存在边坡稳定性隐患的区段实现生产效率的最大化。在国内，神华集团准