GPS在露天礦開采中的應用

摘 要:GPS在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮著越來越重要的作用，本文通過分析GPS的定位精度，結(jié)合露天礦實際情況，介紹了GPS在露天礦地表測量，車輛調(diào)度系統(tǒng)和地表滑坡監(jiān)測中的具體應用。

關鍵詞:GPS 露天礦 車輛調(diào)度 滑坡監(jiān)測

中圖分類號:TD17文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)11(c)-0034-01

1 引言

美國GPS全球定位系統(tǒng)自投入運行以來，以其定位精度高，觀測時間短，測站間無須通視，提供三維坐標，操作簡便，可全天候作業(yè)等優(yōu)勢得到廣泛的應用。因美國在2000年取消了SA(實時選擇可用性-Selective Availability)政策，民用單點定位精度可達到20～40m，差分定位精度可達到3-5m的精度[1]，滿足了更多用戶的需求。隨著GPS接收機價格的下降，許多企業(yè)紛紛引進GPS來提高自身的經(jīng)濟效益。本文主要針對GPS在露天礦中的應用做探討。

2 GPS在露天礦地表測量中的應用

現(xiàn)在GPS可以完全取代傳統(tǒng)測量儀器所進行的地表測量工作。并且精度高，觀測時間短，大大減小了測量投資，取得了很好的經(jīng)濟效果。

(1)GPS應用于地表控制測量。大量實驗表明，目前在小于50km的基線上，GPS測量的相對定位精度可達1～2×10-6，而在100～500km的基線上可達10-6～10-7[2]。

(2)GPS應用于地形圖的測量。大量實驗證明，GPS實時動態(tài)(RTK)測量技術的快速靜態(tài)測量的定位精度可達到1～2cm，這能夠滿足礦山的控制測量和圖根控制測量要求;另外GPS RTK的準動態(tài)測量測量模式下也可達到厘米級的定位精度，并且能夠?qū)崟r解算出流動站的三維坐標，在礦區(qū)的碎步測量和點位放樣中有廣泛的應用。

3 GPS在露天礦車輛調(diào)度系統(tǒng)中的應用

隨著露天礦產(chǎn)量規(guī)模的不斷擴大及設備的大型化、機械化、自動化程度的不斷提高，采運成本占礦山生產(chǎn)成本的比例也越來越高，統(tǒng)計資料表明大多數(shù)露天礦山的運輸成本占作業(yè)成本40%，因此國內(nèi)外有條件的大型露天礦開始采用計算機智能車輛調(diào)度系統(tǒng)來規(guī)劃車輛運行。計算機車輛調(diào)度系統(tǒng)的主要由車載終端、無線通訊網(wǎng)絡、監(jiān)控中心三部分構(gòu)成如圖1所示。

工作原理為，GPS車載智能終端實時采集車輛的位置、速度信息，并每隔10s通過無線網(wǎng)絡向監(jiān)控中心發(fā)送一次位置信息。監(jiān)控中心根據(jù)接收到的車輛位置信息，經(jīng)過坐標變換，道路匹配等程序處理，能夠在大屏幕上實時監(jiān)測車輛的運行狀況，并通過內(nèi)部的優(yōu)化程序處理，實時動態(tài)地向有關設備、人員發(fā)送信息和各種調(diào)度指令，以控制整個生產(chǎn)系統(tǒng)處于優(yōu)化和高效的運行中。

該系統(tǒng)的車輛終端GPS定位屬于單點動態(tài)導航定位，其定位精度約為20-40m。為了提高定位精度，可采用集中差分GPS技術(圖2)。因為采用集中差分技術不僅可以減小監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理，并且還可以減小車載終端的經(jīng)濟投資。集中差分工作原理為:將監(jiān)控中心設在坐標精確已知的基準站上，并安裝GPS接收機，通信電臺、計算機、電子地圖、大屏幕顯示器等設備。工作時，監(jiān)控中心將車載終端發(fā)送的位置信息與基準站GPS定位結(jié)果進行差分求出差分改正數(shù)，對車輛位置進行改正，計算出精確坐標，經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換后，顯示在大屏幕上。

4 GPS在露天礦滑坡外觀變形監(jiān)測中的應用

將GPS技術應用于露天礦滑坡變形監(jiān)測，因其觀測速度快，效率高，能夠全天候作業(yè)，并可實現(xiàn)全自動化監(jiān)測。其費用僅為常規(guī)方法的1/3～1/6，而得到廣泛應用。

GPS用于滑坡外觀變形監(jiān)測，應分二級布網(wǎng)。一是測區(qū)的GPS基準網(wǎng)，二是各滑坡的監(jiān)測單體網(wǎng)—監(jiān)測點。

露天礦滑坡變形GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)由2個基點、若干個監(jiān)測點組成，基準點至監(jiān)測點的距離在3km左右，最好在2km范圍以內(nèi)。在基準點與監(jiān)測點上都安置GPS接收機和數(shù)據(jù)傳輸設備，實時把觀測數(shù)據(jù)傳至控制中心，在控制中心計算機上，可實時掌握這些監(jiān)測點的三維變形。通常可采用定期監(jiān)測的方法對滑坡體進行監(jiān)測。GPS基準網(wǎng)采用靜態(tài)測量方法，測邊相對精度可達10-9;對于監(jiān)測點可采用快速靜態(tài)測量方法，水平位移可達±3～±5mm，垂直位移可達±5～±8mm，監(jiān)測點也可采用動態(tài)測量法，其定位精度可達到1～2cm[2]。可根據(jù)具體滑坡情況，選擇合適的監(jiān)測方法對監(jiān)測點進行監(jiān)測。

5 結(jié)語

綜上所述，GPS在露天礦的生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用，在保持“無線通視”，上方凈空的前提下，可以完全取代傳統(tǒng)測量儀器，有著更廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]周忠謨，易杰軍，周琪.GPS衛(wèi)星測量原理與應用[M].北京.測繪出版社，2004.

[2]徐紹全，張華海，楊志強等.GPS測量原理及應用.[M].武漢.武漢大學出版社，2010.