广东省海洋地质调查院 广东 广州 510080

引言

边坡因其高差较大，支护结构失稳或变形的危害性较大，因此常常作为工程的监测重点。然而传统的人工监测费时费力，对于暴雨等突发状况也不能及时快速地获取实时的监测数据，暴露出不少缺陷。随着自动化技术的进展，运用各种传感器，物联网等手段建立起来的自动化变形监测发展迅猛，本文主要介绍露天边坡自动化变形监测相关技术。

1 监测项目及布设位置

边坡监测的主要监测内容为边坡表面位移、边坡竖向位移、深层水平位移、雨量等项目。其中边坡表面位移区别于传统的全站仪设临时站点观测，使用实时的GNSS卫星定位接收机进行监测，表面位移监测点一般布设在坡顶及每级平台上，沿竖向布置，布设在每段边坡的最高、最陡处。边坡竖向位移区别于传统的水准沉降观测，使用静力水准仪进行监测，竖向位移监测点一般布设在坡顶及每级平台、挡土墙顶部，布设间距视重要性确定，一般为10m，非重点区域可放宽至50m。深层水平位移一般布设在坡脚下方基坑支护桩内、边坡一级平台、挡土墙顶部，间距为30～50m左右。雨量监测使一体式雨量监测站布置，一般沿边坡平台布置[1]。

2 监测实施

2.1 边坡表面位移监测

使用GNSS技术对边坡进行表面监测，需要埋设基准点和监测点，其中基准点的埋设需要在场区南侧、东侧、北侧开阔处各设置一个GNSS基准站，进行数据完整性测试、周跳测试、监测站时钟测试、多路径测试等工作，通过测试后与各条边上的GNSS监测点组建变形监测网，监测点的埋设和基准点相同。

数据处理过程为，主机上保存的数据经数据无线传输上传到远程服务器，服务器上的解算软件具有GNSS位移监测高精度解算功能模块，可对接收的原始星历等测量数据进行静态高精度解算，从而获取测点的累计变化量。

2.2 边坡竖向位移监测

使用静力水准仪对边坡竖向位移进行监测，静力水准仪是测量两点间或多点间相对高程变化的精密仪器。两个静力水准仪之间用通水管、通气管相连，当坡面基岩遇水软化，在重力作用下，有向下崩滑的趋势，带动对应点处静力水准仪产生竖直向下的位移，在线监测系统可自动记录各静力水准仪的沉降量。

静力水准仪可实现自动化测试。配合总线采集模块和安装采集模块的密封箱，即可组成最小的自动化测试系统。总线采集模块可自动采集静力水准仪的测试数据，并储存在采集模块内电子硬盘中，也可随时下载测试数据，进行实时测量。

2.3 深层水平位移监测

在测斜管中沿一定的竖向间距埋设多只固定式测斜仪，组成深部位移监测系统。根据每个测斜仪测得倾角与测斜仪埋设间距计算得到边坡内部不同深度相对于管底的偏斜量，通过每期观测值与初始值的变化量，计算出每期桩体或墙体不同深度处的位移量。

2.4 雨量监测

通过布设一个雨量监测站实时监控边坡区内的雨量情况。含太阳能板、电池、保护罩等，用于雨量监测。主要采集内容为：设备编号、雨量值、采集时间、上传时间、传输方式、原始采集值、电池电压等[2]。

3 集成系统及通讯、供电支持

3.1 集成系统支持

集成系统主要包括深层水平位移监测站和边坡竖向位移监测站。深层水平位移监测站，主要完成测斜仪数据的采集，通过对多只倾斜仪的采集，更准确地监测建筑物的变形情况。边坡竖向位移监测站，主要完成静力水准仪数据的采集通常采用一体化模块化自动测量单元采集数据，通过有线或无线通信与计算机连接，从而实现自动化观测。

3.2 通讯、供电方案

无线通信系统主要指将各监测点采集的数据传输到数据处理单元的通信系统。系统各监控点均在野外，环境比较恶劣，所以不能采用传统的有线方式进行传输，只能采取无线传输。根据现场实际情况选择GPRS或4G的方式传输，各实时监测点将数据传输到距离用户最近的通信网络，并通过Internet得到传回的实时数据信息，实现现场监测仪器数据采集传输，保证监测成果实时上传。

室外设备统一采用太阳能供电。通过调整太阳板功率和蓄电池容量，来保证阴雨天气下的不间断供电时间。监控中心涉及设备用电较多，需提供多个电源接口，应采取中央统一供电，多级划分的方式，保证对用电系统的统一管理和安排。在遭遇突发状况下可立即将整个监测系统的供电切换到备用电源供电系统，保证监测系统连续运行[3]。

4 软件支持

监测生产管理系统应是界面友好、运行稳定的Web端监测生产管理平台，平台整合项目综合管理、人员、设备、数据分层管理，自动接入位移、沉降、降雨、水位、测斜等多类型设备数据，统一计算分析，自动判读预警，适用于各类监测生产项目。

5 结束语

本文首先介绍了边坡自动化监测常用的监测仪器以及仪器的布设位置，随后着重介绍了具体的监测实施步骤，包括仪器埋设方法和数据接收处理相关过程，此外，还介绍了采用的相关集成系统和通信、供电设施等，最后介绍了数据处理所需的软件要实现的功能等信息，为边坡自动化监测提供了一些参考。