高边坡远程自动化安全监测系统
山区公路高边坡稳定性远程自动监测系统建立与实现
前言随着我国高速公路建设向山区的延伸，高填深挖路基较为普遍。
由于边坡内部岩土力学作用的复杂性，从地质勘察到处治设计均不可能完全考虑边坡内部的真实力学效应，为了反映边坡岩土体的真实力学效应、检验设计施工的可靠性和处治后的边坡的稳定状态，边坡工程监测有极其重要的意义。
通过边坡工程的监测，可以达到下述作用：评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定程度，并做出有关预报，为业主方、施工方及监理方提供预报数据，跟踪和控制施工进程，对原有的设计和旌工组织的改进提供最直接的依据，对可能出现的险情及时提供报警值，合理采用和调整有关施工工艺和步骤，做到信息化施工和取得最佳经济效益。
为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移变形的发展趋势，通过监测可对岩土体的时效特性进行相关的研究，通过监测可掌握崩塌、滑坡的变形特征及规律，预测预报滑坡体的边界条件、规模、滑动方向、失稳方式、发生时间及危害性。
并及时采取防灾措施，尽量避免和减轻工程和人员的灾害损失。
对已经发生滑动破坏和加固处理后的滑坡，监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡处理工程效果的尺度。
因而，监测既是崩塌滑坡调查、研究和防治工程的重要组成部分，又是崩滑地质灾害预报信息获取的一种有效手段。
通过监测可为决策部门提供相应参数数据，为有关方面提供相应的对策。
边坡工程远程监测的意义边坡工程的安全监测包括施工安全监测、处治效果监测和长期动态监测。
一般以施工安全监测和处治效果监测为主。
从边坡工程安全角度来说，监测就是要基本掌握边坡的变形发展方向、大小及发展趋势；了解潜在滑动体、滑动面及主要滑动区域内不同部位、不同岩体的变形及发展情况；通过观测，分析边坡滑动变形的影响因素；对边坡变形进行预报，并为最终治理边坡滑坡提供依据。
为了能够对边坡稳定性实施连续观测、自动采集、发送、处理观测数据的远程监控系统是目前边坡稳定性监测的重要方向。
通过对滑坡体深层位移、滑坡体倾斜、地下水、地表裂缝、环境量的监测，配合无线数据采集传输接收系统，可以形成一套完整的监测预警体系。
基于北斗高精度应用的公路边坡自动化监测方案
1.2.1 传统监测手段.........................................................................................................................2
1.2.2 GNSS 自动化监测系统的优势 ..............................................................................................2
3.2 辅助支持系统 ............................................................................................................................. 24 3.2.1 配电系统设计...................................................................................................................... 24 3.2.2 监控中心设计....................................................................................................................... 24
第三章 在线监测系统详细设计 .......................................................................................................... 10
边坡自动监测系统课件
设备安装与调试
设备选 型
根据监测需求和现场条件，选择合适 的传感器、数据采集器和传输设备等。
安装与调试
按照设备使用说明进行安装，并进行 必要的调试工作，确保设备正常运行 和数据准确采集。
数据采集与 传
数据传输单元还需要具备数据加密和安全传输功能，以确保数据的安全性 和保密性。
数据处理与分析单元
01
数据处理与分析单元负责对数据采集单元采集的数据进行 处理和分析。
02
数据处理与分析单元通常采用高性能计算机和专业的分析软件， 如Matlab、SPSS等，以实现数据的处理、分析和可视化。
03
数据处理与分析单元还需要具备数据挖掘和预测功能，以 发现数据的潜在规律和趋势，为预警和控制提供依据。
数据分析
通过专业软件对监测数据进行处理和 分析，及时发现边坡的异常变化，为 应急处置提供依据。
监测效果
有效保障了高速公路的安全运营，减 少了因边坡失稳造成的交通事故和财 产损失。
案例二：某水库大坝边坡监测
监测目的
监测设备
实时监测水库大坝边坡的位移、沉降和渗 漏情况，确保大坝安全。
采用光纤光栅传感器、渗压计和测斜仪等 设备，对边坡进行全天候实时监测。
数据采集频率
根据边坡稳定性和施工要求，设定合 适的数据采集频率，确保能够及时获 取边坡变形信息。
数据传输方式
选择稳定可靠的数据传输方式，如无 线传输、有线传输等，确保数据能够 实时传输到数据中心进行分析。
数据分析与预警
数据分析方法
采用专业的数据分析软件和方法，对采集到的数据进行处理和分析，提取有用的变形信息。
基于多角度监控技术构建路堑高边坡自动化监测系统
移
根 据 边 坡 危 险
地 下 水 位 降雨 量
坡 墙
渗 压 计 雨 量 计 …
边坡 内部 程度 、天气情 边坡表面 况等条件人工 边 坡 物 勰 集
１．１ ＧＰＳ监测 技术 ＧＰＳ监 测 技 术 主要 运 用Байду номын сангаас于边 坡 的 表 面 位 移 监
测 ，ＧＰＳ监 测 技 术 具 有 高 精 度 、高效 益 、全 天候 、不 需 通 视 等优 点 ，正 好 满 足 自动 化监 测 的需 要 。该 测 量 系统 分 为监测 基 点 和监 测 点 ，监 测基 点 布 置 在边 坡 以外稳定 山体上 。ＧＰＳ采用太 阳能电板供 电．利 用 无 线 通 讯 方 式 将 监 测 数 据 实 时 传 输 到 边 坡 实 时 远 程安 全监 测 系统 。 １＿２ 边坡 内部 水 平位移 伺 服加速 度 测斜 监测 技术
摘 要 ：高速公路 远 程监 控 系统 的智 慧化 是 智慧 高速 公路 发展 方 向之 一 ，其 中高速 公路路 堑 高边 坡 变形 的 实时远 程监 控 也是 智 慧高速 发展 的 一部 分 。利 用 多角度监控 技 术 ，将 监 控信 息 实时传 达 至监 控 中心 。构 建对 高速 公路 潜 在危 险的路 堑 高边 坡 区域 降雨 、地 下水 位 、坡 表 变形 、坡 体 内部 水 平位 移 进行 全 方位 实时 自动 化监 测 系统 ．实时分析 路 堑 高边坡 变形 趋 势及 其稳 定性 。进 而 实现 了 高速公路的潜在危险路堑边坡管理养护的信息化 、实时化 、智能化 ，实时保证高速公路 的安全、通 畅运 营 ，同时该远 程监 测 系统 还 可及 时预报 预 警边 坡地 质 灾 害的发 生 。 关键 词 ：多角度 ：安 全监控 ；路 堑 边坡 ；自动 化
自动化监测预警系统在边坡监测工程中的应用
自动化监测预警系统在边坡监测工程中的应用摘要：边坡在发生滑坡前，一般会有一个缓慢发展的过程。
因此，通过对边坡进行实时监测，可以掌握边坡的稳定性状态，实现在边坡发生滑坡前进行有效的预防措施。
传统的边坡稳定性监测方法大都是依靠经纬仪、水准仪或全站仪等仪器进行人工监测，精度低且效率不高。
随着网络技术和测绘技术的发展，测量机器人、三维激光扫描、GNSS技术和物联网技术等先进技术已经逐渐应用于露天矿边坡稳定性监测中。
为矿山安全生产提供了强有力的保障，提高了矿山安全生产水平。
本文通过实例分析自动化监测预警系统在边坡监测工程中的应用。
关键词：自动化监测预警系统；边坡监测；应用1工程概况及安全监测等级划分某矿区位于单面山，总体地势呈现东高西低。
矿区采用台阶式分层采矿法，采区自上而下按15m高的台阶逐层开采，采矿场分为22个开采平台。
矿区最终开采高度约315m，边坡地层主要为顺层灰岩。
根据相关规范规定可知：该边坡属于高边坡（200～500m），高度等级指数H为2级；开采设计的顺向坡最终边坡角为40°～44°，反向坡最终边坡为49°～55°，根据露天采场边坡总边坡角等级划分，坡度等级指数A为1级；根据地质报告和边坡工程勘察报告，该矿区地质条件较为简单，地质条件等级指数G为3；根据边坡安全系数F对露天矿山采场边坡稳定性进行滑坡风险分级，该矿区采场边坡滑坡风险等级为4。
露天矿山采场边坡安全监测等级按边坡的变形指数和滑坡风险等级共同确定，当边坡变形指数和风险指数取值不在同一监测等级时，取两者中较高等级。
其中变形指数由式（1）确定。
D=H+A+G （1）式中，D为变形指数；H为高度等级指数；A为坡度等级指数；G为地质条件指数。
综上所述，矿区边坡的变形指数D为6级，滑坡风险等级为4。
当边坡变形指数和风险指数取值不在同一监测等级时，取变形指数和风险等级中较高的。
因此，该矿区边坡安全监测等级为2级。
《边坡自动监测系统》课件
监测
对边坡的位移、应力、应变等参数进行 实时测量和记录。
系统
由传感器、数据采集器、传输设备、处 理软件等部分组成。
边坡自动监测系统的应用场景
矿山工程
监测矿山的边坡安全，预防滑坡、坍塌 等事故。
交通工程
监测高速公路、铁路、桥梁等工程的边 坡稳定性，确保交通安全。
水利工程
监测大坝、水库的边坡稳定性，预防溃 坝、滑坡等灾害。
数据安全与隐私保护
03
讨论通信过程中数据的安全传输和隐私保护措施，以确保监测
数据不被非法获取和使用。
04
系统应用案例与效果评估
应用案例介绍
01
案例一
某高速公路边坡
02
案例二
某水电站大坝边坡
03
案例三
某矿山边坡
效果评估
评估方法
对比分析法、数据统计分析法、专家评估法 等。
评估内容
系统稳定性、数据准确性、预警及时性等。
评估结果
系统运行稳定，数据准确度高，预警及时， 有效降低了边坡灾害发生的概率。
05
总结与展望
总结
01
技术应用
回顾了边坡自动监测系统在技 术应用方面的主要进展，包括 传感器技术、数据传输技术和
数据分析技术等。
02
实践案例
列举了几个成功的边坡自动监 测系统应用案例，强调了该系 统在工程安全监测中的重要作
系统组成
传感器子系统
负责采集边坡的位移、倾斜、压力 等数据，是整个监测系统的核心部
分。
数据采集与传输子系统
将传感器采集的数据进行预处理， 并通过无线或有线方式传输到数据
中心。
数据中心
集中处理和存储所有监测数据，提 供查询、分析、预警等功能。
库岸路堑高边坡自动化监测方案
库岸路堑高边坡自动化监测方案摘要:依托某水库库岸路堑高边坡内部开挖放水隧洞工程,根据现场勘测,对其危险区域进行安全监测方案设计。
通过整合应用表面三维位移监测、土压力监测、深层位移监测,利用远程数据传输及控制技术,实现对该处库岸高边坡无人值守的实时安全监控,可为同类工程的安全监测设计提供了积极的工程参考。
关键词:库岸边坡滑坡自动化监测滑坡是指在一定地形、地质条件下,受外界条件变化的影响,破坏了边坡内部原有的力学平衡条件,使得边坡上的不稳定岩土体在自重或其他荷载的共同作用下,沿一定的软弱带移动破坏的一种不良地质现象[1]。
根椐不完全统计世界上70%的滑坡都不同程度地与人类工程建设活动有关[2]。
近年来,随着我国水利水电、公路、铁路、采矿工程等基础建设项目的不断增加,发生在不良地质条件下的工程活动日益增多,加强对危险边坡的安全监测、推动边坡安全监测技术的发展,已成为工程领域的重要发展方向。
本文依托山东某大型水库施工期库岸边坡稳定监测项目,对该类工程的安全监测技术进行了探讨。
1 工程概况山东省某水库,肩负着供水、灌溉、防洪、补源等重要任务。
由于设施结构老化等因素,原放水洞已不能满足实际需求,设计在水库西北侧的山体内部开挖新的水工隧洞。
其上部为陡峭岩质边坡,易发生碎石滚落;中部设有砌石路堑挡土墙,墙体较高(约7-9m);下部以破碎石灰岩及强风化破碎页岩为主,局部区域存在明显的剪切斜裂缝,受降雨、行车震动等因素的影响,时有表层破碎岩体滑落。
同时,整个山坡地表植被破坏较重,大量地表水入渗,曾出现多次出现孤石滚落或局部滑坡现象,属于重点监测滑坡体。
2 安全监测的必要性分析支挡构造物通过提供外力支撑使边坡达到一定的力学平衡,但边坡内部岩土体力学作用复杂多变,从地质勘察到处治设计均难以完全考虑边坡内部的真实力学效应,仅基于简化计算进行的设计,安全性难以保证。
因此,为达到消除工程隐患和减少重大工程事故发生的目的,加强边坡工程稳定性监测具有极其重要的意义[3]。
边坡在线监测系统
支护结构监测
设备安装 应变计 土压力计 钢筋计
监测系统及软件
●系统相关采集设备
技术指标
技术指标
•模块化安装，方便集成，卡线端子，线头不用二次处理。 • RS485电路高智能切换电路，四路主干线分割。 •弱电电源输入输出独立，可以随意切换供电电压（9—30V）。 • RS485电路和电源电路都有完善的防护电路，相互独立，互 不影响。
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北京华测智创科技有限公司
边坡在线监测系统
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03
项目背景
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04
表面位移监测
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06
深部位移监测
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12
渗流量监测
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14
降雨量监测
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16
裂缝监测
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18
支护结构监测
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20
监测系统及软件
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22
部分案例
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27
监测内容
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05
目录
公司简介
01
添加标题
02
添加标题
公司简介
●关于北京华测
位置精度
垂直： 5mm＋1ppm；水平： 3mm＋1ppm
通讯接口
2个 RS-232通信口
首次定位时间
热启动：<35s ；冷启动：<65s
重捕获时间
L1：<1.0s （典型值）
输入电压
9 ～32 VDC输入
时间精度
20ns
灵敏度
-80～-105dBm（天线输入电平）
公路边坡自动化安全监测技术指南
公路边坡自动化安全监测技术指南《公路边坡自动化安全监测技术指南》嘿，新手朋友，咱们今儿个来说说公路边坡自动化安全监测技术哈。
这就像是给公路边坡请了个智能小卫士，一刻不停地盯着它的安全状况呢。
一、基本注意事项首先哈，你得考虑这个监测系统安装在哪里。
我一开始啊，就随便找了个地儿想安装，后来发现不对。
这个位置得能准确反映边坡的整体状况。
边坡顶上、坡面中间、坡底附近这些关键的点得重点照顾到。
就像你看一个人健不健康，你得看脑袋、身体中间和腿这些关键部位一样。
还有啊，设备选型。
这可不能马虎，有些设备看着是那么回事儿，实际用起来就不行。
得选那种经过考验的、适合公路边坡环境的设备。
比如传感器，要是公路边坡经常下雨，你就得选防水性能好的，这就好比下雨天你得穿雨衣而不是棉布衣服一样。
传感器的精度也要合适，精度太低了就像老花眼，啥都看不清，可白费力气了。
二、实用建议安装的时候，一定要固定稳当了。
我那时候啊，有一次没固定紧，数据波动可大了，都没法看。
你可以想象一下，要是你身上带着一个测量心跳的设备，但是这设备老是晃悠，那测出来的心跳肯定不准确啊。
在固定传感器的时候，要用合适的支架，螺丝拧紧，避免因为风吹、震动啥的松动。
数据传输也重要。
现在咱都是自动化嘛，要把边坡的安全数据传回来才能分析。
如果你用有线传输，那线路就要做好防护，别让小动物啥的给咬断了或者被路人不小心破坏了。
要是无线传输呢，就得注意信号强度，在信号盲区可不行，就像咱们在地下室手机没信号，啥也干不了一样。
三、容易忽视的点这个供电问题，千万不能忘。
我之前就差点栽在这上面。
有时候想着设备就在那儿，却没考虑到怎么持续给它供电。
太阳能供电是个不错的选择，但是你得看看当地的光照时间。
要是老是阴天的地方，那太阳能可能就伺候不周到了，这时候就得考虑其他供电方式，备用电源是很有必要的，就像你出门要带个充电宝一样，以防万一嘛。
校准也是常常被忽视的。
设备用着用着可能就不准了，就像咱们家里的秤用久了也会不准。
边坡位移自动化监测解决方案
边坡位移自动化监测解决方案边坡位移自动化监测解决方案是指采用现代传感技术和监测设备对边坡进行实时监测和预警，旨在保障边坡的稳定性和安全性。
该解决方案结合了传统边坡监测手段和现代信息技术手段，实现了对边坡位移的精确测量、数据实时传输和智能分析。
1.传感器选择与布设：选择合适的传感器对边坡进行位移、倾斜、应力等相关参数的监测。
常见的传感器有全站仪、测距仪、应变计、倾斜传感器等，并合理布设在边坡上以实现全方位监测。
2.数据采集与传输：采用现场数据采集器对传感器采集的数据进行集中处理和存储，并通过有线或无线网络将监测数据传输给监测中心。
数据传输可以选择实时传输或定期上传，以满足监测需求。
3.数据库建立与管理：建立边坡位移监测的数据库，用于存储和管理监测数据。
数据库应具备良好的数据结构和查询功能，以便对数据进行统计分析和后期处理。
4.数据分析与预警系统：通过对实时监测数据进行实时分析，可以掌握边坡的变形趋势和变形速率。
利用传感器数据分析软件可以实现对边坡位移的趋势预测和预警，一旦超过预警值，即可及时采取措施防止边坡灾害的发生。
5.监测报告与决策支持：自动化监测系统能够生成边坡位移监测报告，对边坡的变形情况进行定期汇报和分析。
报告可用于决策者的决策支持，提供重要的参考意见。
1.高精度监测：自动化监测系统能够实现对边坡位移的高精度测量，精确度能够达到毫米级。
相比传统手动测量方法，大大提高了监测数据的准确性和可靠性。
2.实时预警：自动化监测系统可以实时采集和传输数据，及时发现边坡变形的异常情况，并通过预警系统发出警报，为采取防灾措施提供决策支持。
3.智能分析：自动化监测系统具备智能分析功能，能够通过对监测数据的分析，实现对边坡变形趋势的预测，提前发现潜在的边坡灾害隐患，为灾害预防提供重要依据。
4.降低人力成本：自动化监测系统能够实现对边坡的长期、连续监测，减少人力资源的投入和成本，提高工作效率。
总之，边坡位移自动化监测解决方案通过采用现代传感技术和监测设备，实现对边坡位移的实时监测和预警，可以提高边坡的稳定性和安全性，为防止边坡灾害提供重要的技术支持。
基于北斗高精度应用的公路边坡自动化监测方案
边坡在线监测系统
目录
• 引言 • 边坡在线监测系统介绍 • 边坡在线监测系统的应用 • 边坡在线监测系统的优势 • 边坡在线监测系统的挑战与解决方案 • 未来展望
01 引言
目的和背景
边坡安全监测
边坡在线监测系统的首要目的是对边坡的稳定性进行实时 监测，及时发现潜在的安全隐患，预防滑坡、崩塌等地质 灾害的发生。
对边坡进行实时监测，及时发现异常 情况。
数据管理
对监测数据进行存储、查询、分析和 处理。
预警报警
根据分析结果，及时发出预警或报警 信息。
远程控制
可以通过远程控制对监测设备进行配 置和管理。
03 边坡在线监测系统的应用
监测边坡稳定性
通过实时监测边坡的 位移、倾斜、沉降等 参数，评估边坡的稳 定性状况。
评估治理效果
01
在边坡治理工程实施前后，对比监测数据，评估治理措施的 有效性。
02
对不同治理方案的效果进行对比分析，为今后的治理工程提 供经验和参考。
03
通过长期监测，了解边坡稳定性的发展趋势，优化治理方案 和措施。
04 边坡在线监测系统的优势
实时监测
01
实时采集边坡位移、沉降、倾斜等数据，及时掌握边
01
保障人民生命财产安全
边坡安全事关人民生命财产安全，通过实时监测边坡的稳定性，可以及
时预警，减少地质灾害造成的人员伤亡和财产损失。
02 03
促进工程安全
在工程建设过程中，边坡的稳定性直接影响工程的安全性。边坡在线监 测系统能够提供实时的边坡稳定性数据，为工程设计和施工提供科学依 据，降低工程风险。
1 2
跨领域应用
将边坡在线监测系统的技术应用于其他工程领域， 如桥梁、隧道、大坝等，实现跨领域的监测和预 警。
福银高速高边坡实时安全监测系统
福银高速高边坡实时安全监测系统朱祖盛;刘文峰;李乐【摘要】如何有效地避免公路边(滑)坡灾害对公路和人身安全的威胁,是摆在人们面前的一项重要研究课题.传统的边坡监测通过人工定时读取数据,汇总得到边坡的安全状态,不能及时准确地对边坡状况进行预测,而且观测人员要在现场昼夜值守,值守人员的生命安全得不到保障.实时有效的边坡综合监测防护系统,能及时捕捉灾害发生前的特征信息,通过有线或无线方式将监测数据及时发送到监测中心.通过数据分析软件进行处理,及时做出山体边坡崩塌、滑坡等灾害发生的预警预报,更加准确、有效地监测灾情发生,并能提高公路使用寿命、降低维护费用.因此提高对滑坡预测预报水平对保障人民生命财产安全具有重要意义.本文通过福银高速边坡安全监测系统的设计、实施,对边坡安全监测进行了总结分析.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2010(010)023【总页数】5页(P5802-5806)【关键词】公路边坡;安全监测;实时监测【作者】朱祖盛;刘文峰;李乐【作者单位】福建省南平福银高速公路有限责任公司,南平,353000;北京中测宏宇科技有限公司,北京,100085;哈尔滨工业大学交通学院,哈尔滨,150090【正文语种】中文【中图分类】U416.14随着我国公路建设的飞速发展,在公路建设和运营过程中,由于自然地质条件的限制和人工开挖,使许多公路沿线都存在多个滑坡体和高边坡体,其中一些活动的非稳定边(滑)坡严重威胁着公路建设和运营的安全[1]。
如何以低成本、低劳动强度的方式及时准确地监测和预报公路边(滑)坡的变形情况及其发展趋势,如何有效地避免公路边(滑)坡灾害对公路和人身安全的威胁,是摆在人们面前的一项重要研究课题。
近几年,福建省高速公路建设发展迅速,但因福建山区较多,高速公路经常出现高陡边坡,对高速公路边坡进行监测并做出预测是降低高速公路边坡潜在危险的最可行办法。
而传统的边坡监测主要是在现场布置一定传感器或仪表后,通过人工定时读取数据,汇总得到边坡的安全状态,不能及时准确地对边坡状况进行预测,而且观测人员要在现场昼夜值守,造成人力资源的巨大浪费,值守人员的生命安全得不到保障。
上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案
上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案随着城市建设的不断发展，高速公路、铁路、隧道等工程的建设也越来越多。
而边坡是这些工程中常见的一种形式，其稳定性对于交通安全和城市发展至关重要。
为了及时发现并解决边坡稳定性问题，上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案应运而生。
上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案基于GNSS技术，结合现代信息技术和云计算技术，实现边坡的实时、连续、全面监测。
该方案的主要原理是通过在边坡上设置GNSS测量点，即测站，实时监测边坡的位移变化。
测站采集到的数据通过无线传输到数据中心，并进行实时处理和分析，生成监测报告和预警信息。
1.高精度测量：采用高精度GNSS测量仪器和技术，可以实现毫米级的位移测量，并能准确反映边坡的变形情况。
2.实时监测：测站采集的数据通过无线传输到数据中心，可以实时查看和分析边坡的位移变化，并进行预警。
3.连续性监测：测站24小时不间断地工作，可以对边坡的位移进行全天候监测，及时发现问题。
4.全面性监测：通过在边坡不同位置设置测站，可以实现对整个边坡的位移变化进行全面监测，帮助工程师全面了解边坡的稳定性。
5.高效的数据处理：数据中心采用云计算技术，可以快速处理大量的数据，并生成监测报告和预警信息。
6. 用户友好性：监测报告和预警信息可以通过Web界面呈现，工程师可以通过浏览器随时随地访问，方便快捷。
在使用上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案进行边坡监测时，需要以下步骤：1.建立测站：根据边坡的具体情况，在边坡上设置GNSS测站。
2.数据采集：测站采集边坡的位移数据，并通过无线传输到数据中心。
3.数据处理：数据中心对采集到的数据进行实时处理和分析，生成监测报告和预警信息。
4. 结果展示：监测报告和预警信息通过Web界面呈现，工程师可以随时随地访问。
5.预警处理：当监测系统检测到边坡位移超过安全范围时，会发出预警信息。
工程师根据预警信息采取相应的措施，确保边坡的稳定性。
高边坡岩石稳定自动化安全监测的应用
Ｏ 引 言
会 综 合 勘 测局 将 大 地测 量 法 数 据处 理 系统 引入 高边
并 高精度 大 地测 量监 测 自动 边坡 工程 涉及 的领 域非 常广 ， 如采 矿工 程 、 地下 坡 监测 工 程 中 ， 研 制 出 “ ，解决 了大地 测量 法外部 变 形监 测 中许多 实 工程 、 公路 工程 、 水利 工程 等等 。它是 一个 开放 复杂 化 系统 ”
从 功能 上来 分 析 ， 自动化 监测 系统 可分 为 ５大部
Ｊｎ ２ ０ ａ ．０ ７
高 边 坡 岩 石 稳 定 自动 化 安全 监 测 的应 用
陈学理 ， 王冬利
（．华 北 水 利 水 电 学 院 ， 南 郑 州 １ 河 ４ ０ １ ；２ ５ ０ １ ．黄 河水 利 职 业 技 术 学院 ， 南 开 封 河 ４５０ ） ７ ０ １
摘
要： 论述 了 自动 化安全 监 测 的必要 性及发 展 现状 ， 并结 合工 程 实例讨论 了 自动化测 斜仪 等 自动
】 近２ Ｏ年来 ， 随着 经济 的发展 、 科技 的进 步 ， 坡 实用 的技 术 和工 具 。 边 ． 监测 取 得 了很 大 的进 展 。各 种 先 进 的监 测 技术 手 段 １２ 自动 化 安全 监测 的特 点 逐渐 应 用 于边 坡 监测 。而 监测 方 法也 由原 来 的人 工
也 指 的系统 ， 既有 有 限变形 问题 ， 又有 无 限变形 问题 ； 既有 际 问题 ， 为 动态设 计 、 导施工 起 了重要 作用 。 在 《 测数 据 的边坡 位移 可视 化分 析 系统》一 文 监 瞬时变 形 问题 ， 又有长 时变 形 问题 。它本是 自然科学
贾 问题 ， 但是 时 有社会 问题 掺杂 进去 。另 外 ， 坡 问题 中 ， 明涛 等提 出了一 种新 的基 于可 视化 分析 技术 的 边 并 还 受制 于土 地资 源 的合 理 开发利 用 、 护 生态 环境 以 三维边 坡位 移 分析模 型 ， 开发 了相 应 的计算 机软 件 保 采用 距 及可 持续 发 展 等重 大 国计 民生 问题 。作 为 十分 常 见 分析 系统 。该 系统 以监测信 息数 据 库为核 心 ， 的工程 岩体 ，自然界 的岩 质边 坡 千差万 别 ， 同 的边 离幂 反 比空 间数据 插值 算 法 ， 不 对边 坡 内任 一点 的位 移 坡， 其影 响 因素和 破坏模 式 各异 ， 然 ， 测 的 内容 、 进行 估 值 。通 过 可 视 化 图形 环 境 ，将 位 移 分 布等 值 显 监 边坡 表 面位 移线 、 原始 观测 点及 地下 水位 等 分析 监测－ 的布置 也各 不相 同 。因此 ， 于边坡 破坏 机 线 、 网点 基 为及 时圈定 潜在 滑 理和破 坏形 式 ， 以及边 坡 与工程 相互 作用 的边 坡监 测 结果 与工 程地 质 图有 机结 合起来 ， 动 区域及 进行 边坡 稳定 性 评价提 供 了一 种非 常有 效 、 技术 研究 十分必 要 。
福银高速高边坡实时安全监测系统
公路 使用 寿 命 、 降低 维 护 费 用 ， 高 对 滑 坡 预 测 预 提
报水 平 和保 障人 民生 命财 产安全 具有 重要意 义 。 福银 高速 南 平 境 内全 长 ４ ． ｍ， ６ ３ ｋ 沿线 地层 大
面前 的一 项重 要研究 课题 。
灾 害发生 前 的特征 信 息 ， 通过 有 线 或 无线 方 式将 监
测 数据及 时发 送 到监 测 中 心 。结 合 地 表 监 测 的雨
量、 位移 、 斜 等 信 息 ， 倾 由计 算 机 数 据 分 析 软 件 处 理 ， 时做 出 山体 边 坡 崩 塌 、 坡 等 灾 害 发 生 的 预 及 滑
２ １ ５月 １ ０ ０年 ７日收到
第 一 作 者 简 介 ： 祖 盛 （ ９ １ ） 福 建 省 仙 游 县 人 ， 程 师 ， 究 方 朱 １７ 一 ， 工 研
设计 实 时了边坡 安全 监测 系统 。该 边 坡 高度 ７ ６ｍ，
起讫 桩号 Ｋ ８ １２＋２ ０ ＋８ ０ 该 边 坡 为 老滑 坡 体 ， ６一 ６，
近几 年 ， 建 省 高 速 公 路 建 设 发 展 迅 速 ， 因 福 但 福建 山 区较 多 ， 速 公 路 经 常 出 现 高 陡边 坡 ， 高 高 对 速公 路边 坡 进 行 监 测 并 做 出预 测 是 降低 高速 公 路 边坡 潜在 危 险 的最 可 行 办 法 。而 传 统 的边 坡 监 测
主要 是在 现场 布置 一 定传 感 器 或 仪表 后 ， 过 人 工 通
定 时读取 数 据 ， 总得 到 边 坡 的 安 全 状 态 ， 能 及 汇 不 时准 确地对 边坡 状 况进 行 预 测 ， 且 观测 人 员 要 在 而
GNSS自动化监测系统在高速路边坡表面位移监测中的应用
GNSS自动化监测系统在高速路边坡表面位移监测中的应用作者：荣美黎付安满新耀来源：《西部交通科技》2020年第02期摘要：为了实时有效监测边坡稳定状态，文章依托广西某高速公路边坡实例，使用GNSS 自动化在线监测系统，结合边坡岩土特征、坡体变形特征制定监测方案，实现边坡表面位移实时、全天候监测。
监测周期数据分析结果表明，BD03、BD04监测点坡体位移变形最大，变形范围为500～750 mm，BD08监测点坡体位移变形最小，变形量为3.1 mm，其他监测点也发生不同程度位移变形。
该监测系统能自动化、实时、高效地监测边坡状态，为评估边坡变形稳定状态和分析变形发展趋势及灾害预防处置提供参考依据。
关键词高速公路边坡;GNSS;变形监测0 引言高速公路建设过程中，人为地改变自然环境地貌，使岩土原有应力发生变化，容易导致公路边坡出现失稳[1]。
若对失稳边坡不进行及时监测或防治，会使高速公路运营管理存在较大安全隐患。
因此，为保障高速公路安全运营，采取科学有效的监测手段或方式，对失稳边坡进行实时监测预警是非常重要的。
同时，监测手段需要考虑精度、效率、成本、安全等问题，而GNSS（Global Navigation Satellite System，GNSS）全球导航卫星系统自动化在线监测系统能实现全自动化监测、实时解算、自动检核限差与自动报警等功能[2]，可较好满足高速公路边坡变形监测等情况。
本文以广西某高速公路边坡为依托，使用GNSS自动化在线监测手段，对该边坡变形位移进行实时监测，进行监测数据分析及预警，为边坡防护治理方案和应急处置决策等提供参考依据。
1 GNSS自动化在线监测系统与工作原理1.1 工作原理GNSS能够对地球表面的空间对象进行实时动态监测，获取空间对象的三维坐标、速度和时间等信息，实现空间对象的连续实时导航、定位和授时[3]。
现今，GNSS在大地测量、精密工程测量、地壳形变监测、石油勘探等领域已得到广泛应用[4]。
高速公路边坡和隧道施工运营安全远程自动化监测与智能管
大埔至潮州高速公路（含大埔至漳州支线）高速公路边坡和隧道施工运营安全远程自动化监测与智能管理系统招标公告1.招标条件本招标项目大埔至潮州高速公路（含大埔至漳州支线）已由广东省发展和改革委员会以粤发改交通函[2015]5894号批准建设，项目业主为广东大潮高速公路有限公司，建设资金来自资本金及国内银行贷款，项目出资比例为资本金40%，银行贷款60%。
科技项目《高速公路边坡和隧道施工运营安全远程自动化监测与智能管理系统》（科技-2017-02-005）已由广东交通实业投资有限公司向广东省交通运输厅申请立项（粤交科[2017]386号），广东大潮高速公路有限公司为本项目合作单位，招标人为广东大潮高速公路有限公司。
现对本项目高速公路边坡和隧道施工运营安全远程自动化监测与智能管理系统进行国内竞争性公开招标，并将招标有关事宜予以公告。
2.项目概况与招标范围2.1项目概况大潮高速公路主线路线起于梅州市大埔县大麻镇，与既有梅龙高速相接，设置上径枢纽互通；终于潮州市饶平县钱东镇，设置黄都岭枢纽互通立交与沈海高速相接；大漳支线起于大埔县高陂镇，与主线相接，并与规划大（埔）丰（顺）（五）华高速公路对接，终于大东镇粤闽界，与漳州市平和至梅州高速公路相接。
本项目路线全长120.768km。
设特大桥5座、大桥69座、中桥18座、互通立交14处、隧道15座，匝道收费站9处，停车区2处、养护工区3处。
全线采用设计速度为100Km/h的高速公路标准建设，路基宽度26m，双向4车道，桥涵设计汽车荷载等级采用公路-I级。
2.2 招标范围本次招标共设1个标段，是对《高速公路边坡和隧道施工运营安全远程自动化监测与智能管理系统》科研项目进行招标。
该项目主要依托大埔至潮州高速公路（含大埔至漳州支线）隧道和高边坡工程施工和营运期监测，研究监测系统开发、无线传输及信号控制系统开发和智能管理系统开发。
3.投标人资格要求3.1本次招标要求投标人具备相应的资质条件、类似工程业绩，并在人员、设备、资金等方面具有相应的能力（具体资格审查条件见投标人须知附件）。
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高边坡远程自动化安全监测系统
高边坡远程自动化安全监测系统
对于自然或人工的边坡及大坝等重要建筑物的变形监测,通常有常规监测和GPS监测两种方法。
常规监测方法是使用经纬仪、测距仪或全站仪等仪器,采用前方交会、边角网、极坐标差分等方法获取监测点观测数据，并通过相应的数据处理方法获得监测点的位移量；GPS监测法是将GPS接收机分别安置在基准站和监测点上，观测相同卫星载波测量值，利用载波相位的差分观测值，获得高精度的基线向量，从而获得监测点相对基准点的三维位移量。
常规监测方法的优点是观测数据直观可靠，短距离获得的精度高、投资少。
但缺点是受通视条件、气象条件以及施工干扰的影响，在进行长距离监测时精度较差并且很难提高。
但大坝修筑的山区峡谷地带气候复杂多变，每到雨季更有湿度大，雾气大的特点，使得常规的监测方法在雨季这样监测的重要时期不具备实效性。
而GPS卫星定位技术不受天气的干扰，点位间毋需通视，容易实施长距离的精确定位。
此外G PS所具有精度高、速度快等优点，是常规监测方法难以比拟的，它已成为当今最先进的形变监测手段。
随着新型GPS接收机的开发和数据处理技术的不断提高，GPS快速静态定位的精度在短距离（10km）范围内的精度可以达到1～3mm，大大提高了变形监测的精度。
GPS作为一种高新技术，在我国水电工程建设中已获得了一些应用，但在大坝、边坡安全监测中应用却是个十分薄弱的环节。
影响GPS技术广泛应用于安全监测系统的最大障碍是昂贵的费用。
由于监测点和基准站上都需要安置接收机，当在大坝、边坡这样大范围区域实施监测时，需要布设的测点很多，因此投入成本很大。
若采用分批观测方法又需要较长周期。
因此极大制约GPS在该领域的发展。
针对GPS在安全监测中存在的问题，我们提出了GPS一机多天线思想,并研究开发了GPS一机多天线控制器，使一台GPS接收机能互不干扰的连接多个天线。
在这种体系下，每个监测点上只安装GPS天线，而不需安装接收机,从而极大地降低了安全监测系统的造价。
该项技术开发为大坝、高边坡利用GPS进行
安全监测创造了极为良好的条件，也使GPS技术在水利水电工程中拥有了更为广阔的应用前景。
此外，基于GPS一机多天线控制器也为高边坡自动化连续遥测创造了有利条件。
为了实现这种无人职守的安全自动的工作模式，需要开发远程自动化监控系统。
应顾及海量GPS原始数据传输技术及成本。
GPS一机多天线无线远程自动化监测系统
新研制的GPS一机多天线监测系统解决了以上问题，它利用多天线控制器，使一台GPS接收机能连接8个天线，可以监测8个点的变形，大大降低了设备投入。
利用快速静态定位理论和滤波技术，能在快速确定整周模糊度；采用专用天线减弱了多路径效应的影响，大大提高了观测精度。
此系统可以根据需要进行定时或实时监测。
一机多天线监测系统综合了微波技术、计算机实时控制技术、大地测量数据处理和定位算法等，在保证每个GPS天线能同时至少观测到4颗卫星的情况下，由计算机控制对数据进行自动采集，并基于快速静态定位理论和卡尔曼滤波技术进行数据处理，以实现实时监测的变形分析和预报。
另外，考虑到高边坡多属危险地区，为了保证人身安全，需要实现无人职守的工作模式，对监测的原始数据采用无线传输的数据链路，提出了基于GPS一机多天线的无线远程自动化监测系统。
使系统从观测、采集、传输、解算分析都
实现全自动化，从而
快速准确地预报边坡的变形。
图1 GPS一机多天线方法示意图
边坡远程自动化安全监测系统由数据采集、数据通讯、计算机网络、应用软件、趋势分析及预警五个子系统组成。
见图1。
图2 GPS一机多天线远程自动化监测系统示意图
(1)原始监测数据采集部分主要负责各监测点GPS数据的接收和存储。
其核心部分是一机多天线控制器。
它由硬件和软件控制两大部分构成。
硬件部分包括多通道微波开关及相应的控制电路、一台GPS接收机及相应的处理芯片组成。
软件部分实现控制多通道工作方式并可设置测点的观测时间、与GPS接收机通讯和数据发送等功能。
实时控制技术等有机结合，使接收机能够互不干扰地接收若干个GPS天线传输来的信号。
并通过嵌入式系统PC-104更为有效的控制系统工作和数据的存储与传输。
常规GPS 形变监测，每个GPS 天线对应一台GPS 接收机，天线与接收机之间距离较近(一般为3米)，利用接收机厂家提供的信号传输电缆便可完成日常工作。
使用GPS 一机多天线控制器在边坡这样大范围区域内进行形变监测，连接GPS 天线与控制器之间电缆线受现场条件和点位布置关系的限制, GPS 天线与控制器以及GPS 接收机间的距离较远, 如图2.10所示，通常可达几百米甚至上千米。
为解决因传输电缆较长造成GPS 信号衰减的问题，我们开发了低噪音信号放大器，如图2.11所示，以确保GPS 原码数据能正常处理。
一般情况下，需要在电缆线中间加入低噪音信号放大器，另一方面还需要利用PVC 管或铝合金管保护连接电缆和低噪音信号放大器,以防止施工或鼠类动物等的破坏。
图3 基于PC/104控制的GPS 多天线控制器
(2)数据无线传输主要负责将采集到的原始监测数据通过无线网络传输到控制中心，主要利用GPRS 技术实现。
GPRS 是Gerneral Packer Radio Service 的英文缩写，中文译为通用无线分组业务，具体来讲，GPRS 是一项高速数据处理的科技，即以分组的形式把数据传送到用户手上。
相对于GSM 的9.6kbps 的访问速度而言，GPRS 拥有171.2kbps 的访问速度；在连接建立时间方面，GSM 需要10-30秒，而GPRS 只需要极短的时间就可以访问到相关请求；而对于费用而言，GSM 是按连接时间计费的，而GPRS 只需要按数据流量计费；GPRS 对于网络资源的利用率而相对远远高于GSM 。
因此，GPRS
技术具有省时、省力、省花
图5 低噪声信号放大器
费优势。
针对无线公网GPRS所提供的服务优势，用户只要在数据发送端保证有通讯信号覆盖，在接收端保证接入到INTERNET网络，并有一个固定的IP地址，就可以将数据源源不断地发送到目的地。
而且GPRS通讯可以将多个发送端的数据发送到同一个IP地址的接收端。
这种“多对一”的传输模式，便于系统的升级扩展。
另外，无线公网GPRS传输不受距离限制，用户可以灵活选择接收端位置。
这样就有利于安全监控系统的控制中心远离测区现场恶劣环境，有效保障系统的正常运行。
此外，在必要时作为决策平台的监控中心还可以根据情况转移到专家聚集地，发挥系统方便、灵活的特点。
GPRS天线
图6 GPRS通讯终端及天线
(3)计算机网络子系统以监控中心为核心建立一管理局域网。
局域网内设中心服务器、数据接收工作站、数据处理工作站以及成果显示工作站。
中心服务
器具备文件服务器、数据库服务器等多种功能，在局域网内可以实现办公自动化和信息共享。
边坡上实时采集监测数据发送至数据接收工作站，工作站根据数据标识将数据整理归类后发送到中心服务器入库备份。
数据处理工作站通过相应的应用软件对接收到的监测数据进行解算分析
.
成果显示终端
中心服务器
通讯服务终端
打印机交换器
(4)应用软件子系统包含了监测数据解算、分
析、管理为一体的高边坡安全监测专用软件。
从而实现资料录入、计算分析、查询、统计、图形绘制、报表打印等。
界面友好、功能强大，使用方便。
资料录入实现数据自动更新，并将数据按处理时段合并整理后通过网络发送到中心服务器进行备份；GPS 数据解算软件通过获得监测点的三维坐标,并将解算数据纳入数据库，通过相应的算法分析拟合作出预报；功能强大的报表生成器和图形绘制软件生成各种报表和过程线、统计曲线。
图7 监控中心示意图
图8 控制中心现场控制终端
图9 测点成果可视化
图10 点位三维位移曲线
(5)预警子系统根据边坡监测成果，建立预警机制，以便及时为决策部门提供情报，使决策部门作出最迅速的反应，避免造成不必要的损失。