科技成果——矿山边坡合成孔径雷达监测预警系统

科技成果——矿山边坡合成孔径雷达监测预警系统
技术开发单位 中国安全生产科学研究院研发中心
适用范围
边坡合成孔径雷达监测预警系统(简称边坡雷达或S-SAR)基于地基合成孔径雷达差分干涉测量技术,能够对地表微小形变进行高精度测量。该系统能够对露天矿边坡、排土场边坡、尾矿库坝坡、水电库岸和坝体边坡、山体滑坡、大型建筑物的形变、沉降等实施大范围连续监测,可广泛用于重要工程安全保障、健康评估和应急抢险,对各种坍塌灾害进行预警预报。和传统的全站仪、GPS等监测手段相比,具有全天时、全天候、大范围区域、远程、高精度监测的技术优势,开创了全新的边坡位移形变监测方式,具有十分广阔的推广应用前景。
成果简介
边坡雷达的基本原理是基于地基合成孔径雷达差分干涉测量技术。通过地基合成孔径雷达技术,在距离向利用脉冲压缩实现高分辨率,在方位向通过波束锐化实现高分辨率,从而获取
观测区域的二维高分辨率图像。通过差分干涉测量技术,把同一目标区域、不同时间获取的二维高分辨率图像结合起来,利用各像素点的相位差反演获得被测区域的高精度形变信息。再利用网络远程控制系统实现全天候自动监测,当边坡变形量和变形速率达到预警级别时,提前发出灾害预警。
曲度腰枕仪关键技术
关键技术一:高可靠自动化运行的高精度雷达系统技术。采用双通道一次变频,减少中间环节的噪声影响;采用具有镜频抑制能力的混频方案,减少前端滤波环节,降低噪声系数;采用高稳定时基,优化本振设计,提高频谱纯度指标;使得雷达在实现大带宽的同时,将雷达长期幅相误差控制到0.3dB和1°以内,满足了亚毫米级形变监测要求,突破了高稳定的宽频带雷达收发测量这一技术难题。
相较于星载、机载雷达测绘应用,同时兼顾近、远距的边坡监测需要是边坡监测雷达需要进一步解决特殊问题,提高隔离度和接收灵敏度,提高相位的同步性和处理速度。
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对运动控制系统、雷达系统及数据处理系统进行了高可靠集成,引入同步反馈控制机制,
实现高精度运动系统和雷达系统的同步集成控制;通过系统微型化、模块化设计,提高边坡雷达系统的可靠性和易维修性;采用全封闭结构设计,增强了可靠性和环境适应性。
抗裂抹面砂浆关键技术二:边坡监测雷达全流程自动化数据处理技术。矿山环境粉尘、气压、温度、水汽含量等因素是影响边坡监测精度的重要因素,利用永久散射体技术,通过分析观测数据误差影响,建立环境因素误差补偿技术,研究成像误差补偿和标定方法,开发了适用于矿用雷达的形变信息提取方法,解决了大气、烟尘和雨雾等外部环境影响系统测量精确的难题。
突破了高精度实时成像处理与高精度形变信息提取、高精度标定和地形匹配等数据处理关键技术,研制成功了可自动化运行的边坡监测雷达数据处理软件。
关键技术三:基于雷达监测的边坡位移分析及稳定性预警技术。提出了一套基于雷达监测的边坡位移分析及预警方法流程。首先确定预警值为搜索阈值,对每次监测数据进行数据搜索,确定所有大于该阈值的数据点,对搜索到的数据点进行邻域搜索和面积计算,当计算的连续邻域面积大于预设阈值时,系统向用户进行报警。
主要技术指标
挂包钩
(1)工作频率:17GHz。
(2)工作带宽:500MHz。
(3)作用距离:0.3-5km。
(4)监测范围:60°j biol chem×20°
(5)监测精度:0.1mm;
(6)分辨率:0.3m×3m@1km。
(7)单帧测量周期:10min。
(8)轨道长度:2.8m。
(9)防护等级:IP65。
(10)最大功耗:500W。
(11)供电电源:220V/50Hz。
(12)工作温度:-30℃到50℃。
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目前,边坡雷达已在我国多处矿山企业成功开展边坡安全监测应用:在北京首云铁矿露天坑采场东帮南部边坡的监测应用中,提前三天成功预测到危险区域的滑坡趋势并进行预警;在福建紫金山金铜矿排土场边坡监测应用中,通过分析排土区域滑移趋势指导排土作业,保障企业的正常生产,取得了巨大的经济和社会效益;在东川落雪铜矿的监测应用中,时刻监测滑移带的变化情况,保障了企业及作业人员的生命财产安全。
此外,边坡雷达在滑坡灾害应急救援过程中也发挥了重要作用。2015年11月13日晚,浙江省丽水市莲都区雅溪镇里东村发生山体滑坡,造成重大人员伤亡和财产损失。边坡雷达抵达救援现场后,连续监测滑坡体152个小时,采集了852帧雷达监测图像,获得了约1.6亿个有效的测点数据,处理了14.6G的海量信息,完成了24个滑坡监测分析报告,拉响预警警报3次,成功预报一万立方米滑坡险情1次,有效保障了救援工作的安全进行;2015年12月20日11时40分,广东省深圳市光明新区凤凰社区恒泰裕工业园发生受纳场渣土堆填体滑坡事故,造成重大人员伤亡和财产损失,边坡雷达在参与此次应急救援过程中,连续监测1
20小时,获得形变图像600帧,采集数据14G,提交监测报告17份,向指挥部提交了定量三级预警和加密监测方案建议并受到采纳,有效防止了二次滑坡灾害,保障了残余边坡下方救援人员的安全。

本文发布于:2024-09-22 01:19:44,感谢您对本站的认可!

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