基于GPS的矿井井架变形监测.pdf

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1、第2期矿山测量2012年4月MINESURVEYINGdoi：10．3969／j．issn．1001—358X．2012．02．020基于GPS的矿井井架变形监测刘英华，杨化超(1．山东省第一地质矿产勘查院，山东济南250014；2．中国矿业大学环境与测绘学院，江苏徐州221116)摘要：基于动态GPS定位技术，对井架进行实时变形监测。在分析传统监测方法的基础上，介绍了GPS动态定位的相关数据处理。通过对实际高频GPS井架监测数据的处理，结果表明，采用精度可达毫米级的GPS动态定位技术可以替代传统方法，在各种复杂条件下对井架进行实时

2、监测，为井架应力分析和故障评价提供充分的实用信息。关键词：井架变形；动态定位；Track中图分类号：P228．4文献标识码：B文章编号：1001—358X(2012)02—0068—03井架是冶金采矿、采煤、石油钻探等提升设备的切相关，随着距离的增大，流动站定位精度也随之降重要组成部分。井架实际工作中，在工作提升载荷、低，通常作业范围仅限制在20km范围内。而Track脉动风载荷等多种因素的影响下，使得井架产生平软件在数据处理时考虑了电离层折射改正，大气延面及高程方向三维摆动变形。当变形超过一定限迟改正，固体潮改正以及卫星和接收机天

3、线相位中值，会严重影响安全生产，成为工作过程中最危险的心改正，可满足长距离动态定位的要求。安全隐患¨。为此，必须掌握井架的动态变形，以为了获得高精度的坐标序列，模糊度的快速解便采取相应的安全预警措施。算与周跳的正确修复是必须被解决的关键问题。Track软件通过多个历元对与位置无关的一WL目前，井架的变形监测主要采取常规测量手段，如全站仪进行平面变形监测，水准仪测定高程变形。组合和Extra—WL组合进行平滑处理，反求初始模糊度，根据其精度在模糊度空间搜索出正确的整周然而常规测量方法监测周期长、劳动强度大，难以满模糊度值。足实时监测要

4、求。随着GPS动态定位技术的成熟发展，可在各种z一(+1-"2)(1)复杂条件下实时获取监测点动态三维坐标数据时间A序列。GPS自动化程度高、精度高、全天候等独特的Extra—WL=l一2(2)^1优越性，克服了传统方法的众多缺陷，为井架的实时式中，，、为载波相位观测值，P．、P：为伪距监测提供了有效的监测手段。本文采用GAMIT／观测值、Ai(i：1，2)分别为、L波段的载波频率GLOBK软件包中的差分动态定位模块Track进行高和波长。式(1)和式(2)具有较长的波长，可用于快频动态监测数据的单历元解算，用以分析井架的实速确定模

5、糊度值。同时，利用M一WL组合和Extra时形变，得到了一些有益的结论。—WL组合观测进行周跳的探测，某历元存在周跳的1GPS动态定位数据处理卫星作为新卫星重新计算整周模糊度值。对整周模糊度固定后的双差观测值，采用卡尔GPS实时动态测量技术，是以载波相位观测量为曼滤波将流动站位置、接收机钟差和大气延迟改正根据的实时差分GPS测量技术。由基准站与流动站看做随机过程进行单历元解算，最终获得各历元高的同步观测，采用相对定位原理，实时地计算流动站精度的三维坐标。可广泛用于动态载体飞机、汽的三维坐标。Track软件是麻省理工学院开发的一车等移

6、动平台，同时也可应用于各种实时动态监测。个长距离GPS动态定位数据处理模块。其处理模式2井架变形监测新方案分为：AIR、SHORT和LONG三种，可处理短基线达到毫米级精度，100km以上长基线厘米级精度。。本文引入动态GPS技术进行井架变形实时监动态定位的精度与基准站、流动站间的距离密测。高频GPS定位，可为井架变形监测提供实时性68第2期刘英华等：基于GPS的矿井井架变形监测2012年4月强、可靠性高的技术手段。观测简单方便，无需通视，可在各种复杂环境下进行。其基本思想是：在基础稳定区域设立GPS基准站，监测体合适位置安置GPS

7、流动站。通过长期静态观测，求得基准站与流动站已知初始坐标。监测过程利用载波相位差分技术，可实时获取流动站的三维坐标与变形值。为了分析GPS技术监测井架变形的可行性，2011年10月18日对河南省某矿山副井井架采用GPS进行动态变形监测。基准站Base选在受地下采煤影响较小的工业广场楼顶上，通过长时间静态t：pocns【1sirlter~alJ图3流动站Rove高程方向时间序列观测，采用GAMIT／GLOBK软件联合BJFS、SHAO、由于绞车房位于井架北方向，因此提升过程井架大WUHN三个IGS站进行解算，求得高精度WGS一84致向

8、北偏移2cm，之后井架恢复到平衡位置；下放重系下空间三维直角坐标，将此基准点作为已知点。物过程，井架向南偏移2cm，然后再次恢复到平衡位在井架铁塔上安置GPS流动站Rove，以1s采样率观置。另外，还可知，第6612历元到第7435历