煤矿开采地表移动变形自动化监测系统

摘要

一种煤矿开采地表移动变形自动化监测系统，GNSS基准站子系统的CORS专用接收机实时采集GNSS卫星数据，并传递到数据监控中心子系统。实时监测站子系统包括GNSS连续运行监测站和非连续实时监测站。GNSS连续运行监测站的GNSS监测专用接收机实时不间断上传观测数据至GNSS基准站子系统和接收GNSS基准站子系统提供的差分数据，并通过网络通讯子系统将观测的数据上传到GNSS基准站子系统。非连续实时监测站是外业采集终端系统；数据监控中心子系统与GNSS基准站子系统之间依靠信号馈线连接，与实时监测站子系统通过网络通讯子系统连接。本发明的优点在于：能实时采集监测点移动变形信息，并实时发送数据信息指导预测矿区的沉陷情况，大大增加了矿区沉陷监测的高效性。

主权项

一种煤矿开采地表移动变形自动化监测系统，其特征在于：包括GNSS基准站子系统、实时监测站子系统、数据监控中心子系统、网络通讯子系统；所述GNSS基准站子系统包括CORS专用接收机、CORS专用天线、馈线、避雷针、馈线避雷器、电源避雷器、强制对中装置、观测墩，架设在观测墩顶部强制对中装置的CORS专用天线用馈线连接CORS专用接收机的GNSS接口，馈线避雷器连接避雷针和电源避雷器，CORS专用接收机实时跟踪、采集、传输、存储GNSS卫星数据，并将结果传递到数据监控中心子系统，为实时监测站子系统逆向网络RTK提供差分数据，同时也为实时监测站子系统提供变形分析参照基准；所述实时监测站子系统包括GNSS连续运行监测站和非连续实时监测站；其中GNSS连续运行监测站包含GNSS监测专用接收机、大地测量型天线、UPS电源、馈线、倾斜仪、避雷针、馈线避雷器、电源避雷器、太阳能电池板、强制对中装置、网络摄像头、仪器设备箱和相关仪器支架、观测墩，架设在观测墩顶部强制对中装置上的CORS专用天线用馈线连接CORS专用接收机GNSS接口，馈线避雷器连接避雷针和电源避雷器，GNSS监测专用接收机，提供24小时不间断传输、存储GNSS卫星数据，实时接收GNSS基准站子系统提供的差分监测服务，并实时不间断上传观测数据至数据监控中心子系统，连续运行监测站分别布设于地表移动变形的关键部位，实时跟踪、采集、分析数据，实现网络RTK，并通过网络通讯子系统将接收机所观测的数据上传到GNSS基准站子系统；所述非连续实时监测站是以移动平台为控制终端，集GPS、全站仪、数字水准仪一体化的外业采集终端系统；数据监控中心子系统，主要由服务器、显示器、路由器、防火墙、软件组成，与GNSS基准站子系统之间依靠信号馈线连接，获取基准站所提供的数据并转发给实时监测站子系统，数据监控中心子系统与实时监测站子系统通过网络通讯子系统连接，数据监控中心子系统管理GNSS基准站子系统与实时监测站子系统，对所得数据进行数据处理、分析、成果输出；所述数据监控中心子系统的软件的模块及工作流程如下：①基准站串口通讯模块，实现数据监控中心子系统与GNSS基准站子系统之间的实时连接，实时接收实时监测站子系统的原始观测数据和差分信息，并实时将数据分类压缩存储至地表移动监测信息综合数据库；②基于NTRIP协议监测站网络通讯模块，实现数据监控中心子系统与GNSS连续运行监测站之间的实时连接，并将从实时接收GNSS基准站的差分信息转发给GNSS连续运行监测站使GNSS连续运行监测站实现RTK定位，并将其定位的结果以NMEA的数据格式传输至地表移动监测信息综合数据库；③基准站、监测站运行监测模块，通过串口通讯和网线网络实时对GNSS基准站子系统和实时监测站子系统进行完好性监测，主要监测观测数据的完整性、信噪比、精度因子主要指标以及设备运行状况；④数据处理分析模块，对连续运行监测站子系统的GNSS测量以及非连续运行监测站子系统的GNSS测量、导线测量、水准测量的外业成果进行数据处理和质量分析；⑤地表移动变形分析模块，利用GNSS基准站子系统准确位置和实时监测站子系统实时定位结果，解算出相对位移量、倾斜率、变形曲率地表移动变形信息，并将其存储至地表移动监测信息综合数据库；⑥煤矿开采沉陷参数解算模块，利用地表移动变形数据及地质条件参数，解算出开采沉陷参数，并将其存储至地表移动监测信息综合数据库，为类似地质采矿条件下的开采沉陷预计提供可靠依据；⑦地表移动变形预计模块，利用概率积分法预计模型，实现对单个或多个回采工作面开采引起的地表移动变形进行静态预计、动态预计和某一时间点的预计；⑧GIS空间信息管理、分析模块，实现对数据的高效管理和操作，提供高可靠性、高质量的数据处理成果，为煤矿安全生产、妥善地安排采动区上方村庄搬迁时间和顺序、安全地留设保护煤柱节约煤炭资源、矿区生态环境治理提供基础信息；⑨报表输出模块，对高质量的数据处理成果，采用一定的格式输出成报表进行保存。