博客

露天矿山边坡在线监测项目复盘：从部署到预警闭环

> 本文案例基于某西南露天矿山实际项目整理，企业名称及部分参数已做匿名化处理，数据均来自项目验收报告与上线后统计。

某企业智能边坡监测实施案例项目背景

企业与项目概况

项目业主是一家年产约680万吨的露天矿山企业，矿区采场面积约3.2平方公里。

重点监测对象为采场东侧高边坡。该边坡最大高度186米，坡体由泥岩、砂岩及破碎带组成。

受开采扰动、季节性降雨和爆破施工影响，部分区域曾出现裂缝扩展及局部掉块。

项目涉及生产、安全、地测、机电和信息化五个部门，日常作业人员超过420人。

企业原有监测方式以人工巡检、全站仪测量和纸质记录为主，自动化程度较低。

原有监测方式面临的挑战

人工巡检每天进行两次，单次需要3名人员，覆盖全部监测点约需2.5小时。

遇到暴雨、大雾或夜间环境时，巡检频率和数据质量都会受到影响。

全站仪测量虽然精度较高，但受通视条件限制，部分点位无法连续获取数据。

不同部门使用独立表格记录，位移、雨量和爆破数据没有统一时间基准。

发生异常后，技术人员需要人工比对多份记录，单次研判通常需要2至4小时。

更关键的问题是，原有方式只能发现已经出现的明显变化，难以识别缓慢累积的趋势风险。

项目立项原因

2023年雨季前，边坡中部一处裂缝在10天内扩大约18毫米，引起管理层关注。

企业随即组织第三方开展稳定性评估，并决定建设全天候在线监测系统。

管理层关心的不只是“能不能监测”，还包括怎么做、多久上线、多少钱。

该智能边坡监测实施案例设定了明确目标：关键区域连续监测率达到95%以上。

项目还要求异常信息在1分钟内推送，预警记录能够追溯，并与应急流程联动。

系统建设预算控制在160万元以内，计划工期为90天，设计使用周期不少于5年。

智能边坡监测实施案例需求分析与方案设计

核心需求梳理

项目组用两周完成现场踏勘、历史资料整理及部门访谈，确认了六类核心需求。

第一类是位移监测，包括表面水平位移、垂直沉降和重点裂缝变化。

第二类是环境监测，需要持续采集雨量、土壤含水率、地下水位和现场温度。

第三类是视频复核。出现设备报警后，值班人员可以查看现场画面，减少误判。

第四类是多级预警。系统需支持蓝、黄、橙、红四级阈值及变化速率判断。

第五类是通信保障。矿区部分区域无运营商信号，不能只依赖4G网络。

第六类是管理闭环。报警需要自动生成事件，并记录确认、派单、处置和复盘过程。

采购部门还要求设备具备防雷、防水和低温运行能力，核心设备防护等级不低于IP67。

技术部门提出，传感器数据必须保留原始值，避免平台算法处理后无法核查。

方案设计思路

项目采用“感知层、传输层、平台层、应用层”四层架构，降低后期扩容难度。

感知层部署18套GNSS监测站、12套裂缝计和6套倾角传感器。

现场另设2套自动雨量站、5套土壤含水率设备及3套地下水位计。

重点危险区域安装3台高倍率摄像机，用于裂缝、落石及施工活动的远程复核。

传输层采用LoRa和4G组合方式，监测点先通过LoRa接入边缘网关。

网关再通过4G专网向云平台发送数据，弱信号区域增加定向天线和中继节点。

系统支持断点续传。通信中断时，网关可保存不少于30天的分钟级数据。

平台层部署在企业私有云，接收、清洗并存储各类监测数据。

应用层提供网页端和移动端，可查看边坡模型、实时曲线、预警记录及设备状态。

预警模型没有只使用固定阈值，而是叠加累计位移、变化速率和降雨量条件。

例如，单点日位移超过8毫米会触发黄色预警，连续加速则提升报警级别。

雨量达到设定条件后，系统自动提高巡检频率，并缩短关键设备采集周期。

技术选型考量

GNSS设备选用毫米级静态解算方案，兼顾精度、功耗和长期运行稳定性。

裂缝计量程按现场最大预测变形的1.5倍配置，避免短期内出现量程不足。

供电采用太阳能板、蓄电池和低功耗控制器组合，可支持连续阴雨7天。

平台选择开放接口架构，支持MQTT、Modbus TCP和标准REST API。

设备采购没有只比较单价，而是核算五年校准、通信、备件和维护费用。

经测算，项目硬件、平台及实施费用为148万元，低于批准预算12万元。

智能边坡监测实施案例实施过程与关键节点

第一阶段：环境准备与部署

项目启动后，实施团队先建立边坡三维底图，并统一全部点位的坐标基准。

点位选择结合地质剖面、历史裂缝、排水通道和采矿计划，避免只按等距离布点。

18个GNSS点中，8个布置在重点变形区，6个用于外围趋势观察。

其余4个作为基准与校核点，并设置在地质稳定、视野开阔的位置。

现场施工需要处理岩壁打孔、立杆基础、防雷接地和太阳能板朝向等问题。

部分区域无法通车，设备采用人工转运，每个点位平均施工时间约为5小时。

雷雨天气下，边坡顶部感应电压较高。项目补充了接地网和三级浪涌保护。

设备箱进线口使用防水接头，并做滴水弯，解决雨水沿线缆进入箱体的问题。

安装完成后，每个点位拍摄全景、近景和编号照片，形成电子化资产档案。

第一阶段历时26天，比原计划多3天，主要原因是连续降雨导致基础无法浇筑。

第二阶段：数据迁移与联调

原有全站仪和人工巡检数据分散在37个Excel文件中，时间格式并不统一。

项目组先建立数据字典，对测点编号、坐标、单位和采集时间进行清洗。

共迁移历史数据约86万条，其中2.7%的记录存在重复、缺失或单位错误。

异常数据没有直接删除，而是增加质量标识，保留原始记录供后续核查。

平台联调重点检查采集频率、时间同步、数据丢包率和报警推送速度。

GNSS原始数据每15秒采集一次，平台输出15分钟及1小时两类分析结果。

普通环境数据每5分钟上传，达到降雨条件后自动切换为1分钟上传。

联调初期发现两处LoRa节点丢包率超过12%，原因是运输道路遮挡。

实施团队调整天线高度，并增加一台中继网关，丢包率降至0.8%以下。

预警测试采用模拟数据和现场小幅位移试验，共执行48个测试场景。

测试覆盖阈值报警、设备离线、低电量、通信中断及数据突变等情况。

报警从平台生成到手机收到消息，平均耗时38秒，最长耗时56秒。

第三阶段：上线与运维

系统试运行周期为30天，期间要求新旧监测方式并行，防止直接切换带来风险。

技术人员每日对比GNSS、全站仪和人工巡检数据，确认趋势及误差范围。

试运行期间发现6次短时数据跳变，主要由卫星遮挡和爆破振动造成。

平台增加滑动窗口和多点关联判断后，非真实位移报警减少了72%。

正式上线前，企业编制了蓝、黄、橙、红四级预警处置流程。

黄色预警由值班人员复核，橙色预警通知安全负责人并组织现场检查。

红色预警会同步通知矿长、安全总监和调度中心，并触发人员撤离评估。

项目还对28名管理和技术人员开展培训，每人完成平台操作及应急演练。

运维方面实行月度远程巡检、季度现场巡检和年度设备校准。

平台每天自动生成设备健康报告，连续两次缺数就创建维护工单。

常用备件存放在矿区仓库，包括通信模块、电源控制器、天线和裂缝计。

系统上线第45天通过验收，项目实际总工期为87天，没有超过合同期限。

智能边坡监测实施案例实施效果与数据

效率提升数据

系统运行6个月后，关键区域在线监测覆盖率由原来的61%提高到98.6%。

监测频率由每天两次人工记录，提升为分钟级采集和15分钟级趋势分析。

日常巡检人员由每班3人调整为1人，单次巡检时间从2.5小时降至50分钟。

技术人员制作日报的时间由每天90分钟缩短至15分钟，数据由平台自动汇总。

异常事件平均研判时间从2.8小时降至23分钟，缩短约86%。

雨季期间，系统识别出11次位移速率异常，其中3次触发现场排水处置。

一次强降雨过程中，某监测点12小时累计位移达到21毫米。

平台在达到黄色阈值时自动报警，现场提前疏通排水沟并限制车辆通行。

后续位移速率逐步下降，没有升级为橙色事件，也未造成生产停工。

成本节约数据

项目上线后，每年减少人工巡检及数据整理工时约4200小时。

按照综合人工成本每小时75元计算，直接节约约31.5万元。

全站仪专项测量频次由每周两次调整为每月两次，年节约外协费用约18万元。

远程诊断替代部分现场维护，预计每年减少交通及差旅费用约6万元。

因预警更及时，雨季计划外停产时长同比减少26小时。

按矿山内部核算口径，减少的生产影响折算约为78万元。

扣除通信、平台服务和设备维护费用，项目年净收益约110万元。

按148万元的项目投入计算，静态投资回收期约为16个月。

该数据没有把安全事故避免收益计入，便于采购和财务部门审慎评估。

用户反馈

安全部门认为，系统最大的价值是让每次报警都有数据依据和处置记录。

地测人员反馈，历史曲线可以快速关联降雨、爆破及开采活动，判断效率更高。

调度中心认可移动端推送，但提出夜间报警需要区分风险消息与设备故障。

采购部门关心多少钱，也关心五年费用。项目把备件和校准费纳入合同，减少了追加预算。

管理层希望平台继续接入无人机巡检和微震数据，形成更完整的风险视图。

智能边坡监测实施案例实施经验总结

做对了什么

项目没有直接采购设备，而是先完成地质调查、风险分区和点位论证。

监测点与危险区域一一对应，避免出现设备数量多却无法支撑判断的问题。

平台保留原始数据、修正数据和报警结果，后续复盘时可以还原完整过程。

项目把通信、电源和防雷作为独立系统设计，没有只关注传感器精度。

新旧方式并行运行30天，也为数据校核和人员适应留出了时间。

预警不是一条消息，而是发现、确认、派单、处置和复盘的闭环。

踩了什么坑

前期低估了连续降雨对基础施工的影响，导致部分点位安装计划被打乱。

少数设备采用默认采集参数，试运行时出现电量消耗过快的问题。

初版预警规则过于敏感，车辆振动和短时卫星遮挡也会触发报警。

企业后来引入持续时间、多点关联和变化速率条件，才降低误报数量。

培训初期偏重平台功能，没有讲清报警后怎么做，值班人员一度只确认不派单。

后续通过两次应急演练，才把系统操作与企业安全制度真正接起来。

给其他企业的建议

准备建设类似项目时，应先明确监测对象、风险类型和处置责任人。

供应商报价需要拆分硬件、施工、平台、通信、校准和五年运维费用。

不要只问设备多少钱，还要问误报怎么处理、断网怎么办、数据归谁。

合同中应写清在线率、丢包率、报警时延、数据保存周期和验收方法。

点位数量不宜直接照搬其他矿山，应根据地质条件和风险分区确定。

建议保留10%至15%的预算，用于中继、基础加固和现场条件变化。

项目上线后，每季度复核一次阈值，并结合降雨、爆破和开采进度调整模型。

这类项目是否有效，不看大屏做得多漂亮，而看异常发生后能否及时采取行动。

声明：本站发布的内容（图片、视频和文字）以原创、转载和分享为主，文章观点不代表本网站立场，如果涉及侵权请联系站长邮箱：sales@idmakers.cn删除，任何个人或组织，需要转载可以自行与原作者联系。