露天矿山边坡监测现状及项目设计总体系统架构

我国露天矿山滑坡灾害监测正处于从单体到区域、从群测群防到专业自动化、从单一地面监测向空-天-地多源立体监测过渡发展阶段。近年来物联网和传感器技术的迅速发展，遥感、地球物理、水文地质、地球化学、岩土工程、地貌学等多学科领域多手段联合的多传感器立体综合探测和动态观测，为露天矿山滑坡灾害成灾机理、滑坡隐患早期识别，以及实时预测预警等持续提供时空分辨率越来越高的滑坡灾害链全链条多因素的多源动态监测数据。

文章核心要点提炼：

1.从监测技术、监管体系、监管平台三个角度，详细阐述当前我国露天矿山边坡监测监管现状。
2.以露天矿山边坡监测监管现状为出发点，进一步探讨、总结我国当前露天矿山边坡监测存在的核心问题。
4.提出边坡监测项目四大设计原则：强调问题导向；推动业务创新；注重安全稳定；确保标准通用。
5.提出露天矿边坡“空天地一体化”监管项目的总体系统架构，包括系统功能架构、系统逻辑架构、部署实施架构。
6.为满足露天矿山边坡空天地一体化监管系统运作，作者提出详实的实施技术路线，以及关键技术需求。

露天矿山边坡监测现状

露天矿山边坡监测可以控制和预防矿山边坡的滑坡、崩塌等地质灾害，目前主要采用传统监测手段、遥感监测技术和地面监测系统完成边坡形变的监测工作。

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1.传统监测手段
传统监测手段依赖于人工巡视、定点观测和定期测量等技术，定期巡视边坡，观察和记录边坡变化情况，使用测量仪器进行地质构造和位移测量，需要投入大量的人力和时间成本，且只能提供有限的监测数据。

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2.遥感监测技术

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遥感监测技术具有高效、快速、无接触的优势，能够实现大面积的边坡监测，利用卫星遥感和无人机摄影测量技术可以获取大范围的矿山边坡影响数据，建立实景三维模型，自动提取边坡参数，识别潜在的地质灾害风险。

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3.地面监测系统
矿山边坡的地面监测系统由GNSS观测站、位移传感器、雨量计等物联网监测设备构成，能够远程实时获取边坡的位移、变形和诱发因素等参数，提供精确的监测数据，即时预警潜在的地质灾害。

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边坡整治监管现状

露天矿山边坡监测可以控制和预防矿山边坡的滑坡、崩塌等地质灾害，目前主要采用传统监测手段、遥感监测技术和地面监测系统完成边坡形变的监测工作。

1.监管政策与法规

为认真贯彻落实习近平总书记关于安全生产重要批示精神，深刻吸取阿拉善盟露天矿山坍塌事故教训，加强露天矿山安全管理工作，国家有关部委出台了《煤炭工业露天矿山边坡工程设计标准》、《露天矿边坡稳定性分析及岩移监测方法》、《金属非金属露天矿高陡边坡变形监测技术规范》、《矿山安全生产标准化基本要求及评分办法》、《露天矿山边坡变形监测技术规范》等相关规范文件，建立相应的监管机制和责任体系，要求企业对边坡进行定期检查、评估和整治。

2.监管部门和机构

国家和地方政府设立矿山安全监管部门或机构，负责矿山边坡整治工作的监管和执法，通过制定监管标准、批准整治方案等方式，确保边坡整治工作符合规范和要求。

3.监测和预警系统

矿山企业建立监测和预警系统，包括位移传感器、监测设备和数据处理平台，能够实时监测边坡的位移、变形和地质构造等参数，及时发现边坡变形和潜在的地质灾害风险，并采取相应整改措施。

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4.执法监管与处罚

监管部门对问题边坡的整改措施和整改效果进行评价，对违反整治要求和法规的矿山企业进行执法检查和处罚。对未按时整治边坡、不符合规范要求的整治工程等违规行为做出罚款、责令停产整顿等处罚措施，以确保边坡整治工作的有效实施。

边坡监管平台现状

边坡形变数字监测平台包括数据采集与集成、数据分析与决策支持、实时监控与预警、远程监控与操作和数据共享与协同工作等功能。数据采集与集成模块通过传感器和监测设备采集矿山边坡形变参数，并将数据集成到一个统一的平台进行管理和分析；数据分析与决策支持模块利用大数据分析、机器学习和人工智能等技术，对采集的数据进行实时分析和处理，出具边坡形变报告；实施监控与预警模块通过设立预警机制，及时发现异常情况和潜在的安全隐患；远程监控和操作模块通过远程传输和控制技术，实现对边坡传感器和监测设备的远程控制、操作和维护。

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现存问题分析

目前，我国露天矿山边坡监测仍面对许多问题，监测手段单一，监测数据有限，监管信息管理粗放等问题越来越突出，给露天矿山边坡监测工作带来许多不便。详细来看主要问题包含以下几种：

边坡监测手段单一

目前部分露天矿山中，边坡遥感监测手段和地面监测系统已经逐渐替代传统监测手段，在很大程度上改善了边坡监测效果，但仍没有统筹运用卫星遥感、无人机激光雷达、摄影测量和地面监测系统，使用单一监测手段会导致监测结果不精确、监测工作量大、监测效率不高的问题。

监管执法尚未电子化

1.现有的边坡整治监管执法采用传统纸质文书为主要载体，由卫星遥感、无人机摄影测量、地面核查等产生的大量多媒体数据及执法证据收集和存储较为困难，且存储介质分散，存在数据遗失和损害风险。难以实现直观地分期数据比对、历史数据追溯等目标。亟需建立全域边坡数据库及可视化体系。

2.部门内部沟通方式传统，业务数据主要依靠传统公文交换，非涉密的业务内容缺乏统一高效的业务系统。

3.行政审批和流程报批复杂，流程较长，层层审核耗时较多，缺乏有效的电子办案手段。

4.现场核验和现场办案无法出具文书，审报周期较长，为现场执法带来一定的办案难度。

智能分析及决策应用水平低

1.缺少矿山边坡形变普查以及灾害的智能分区、分级工作，利用地面监测系统监管所有矿山边坡，需要投入大量成本，且在非问题边坡产生大量数据冗余。

2.露天矿山单位自行建设的边坡物联网实时预警系统布设位置具有盲目性和不合理性，监测效果大打折扣。且各矿山边坡预警系统独立分散，系统运行状态及预警信息不明，尚未接入全区域露天矿山监管总系统。

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3.二维地理信息平台、三维地理信息平台和统一移动监管软件等智能技术手段尚未在边坡监测过程中得到综合应用，尚未建立各矿山电子项目及全域露天矿山一张图系统，各矿山近实时开采进度、所处地质环境、边坡赋存条件及边坡风险信息不明，不利于宏观掌握矿山运行情况及紧急情况时的指挥调度。

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