程偉鵬 陳忠杰

（陜煤集團神南產業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300 ）

探析GPS技術在煤礦測量中的應用

程偉鵬 陳忠杰

（陜煤集團神南產業(yè)發(fā)展有限公司，陜西 榆林 719300 ）

GPS即全球定位系統(tǒng)的英文縮寫，它最初建立并發(fā)展起來其實是為了軍用領域，隨著社會的發(fā)展，在近幾十年里，GPS開始廣泛地應用到了民用領域。它的特點是24顆衛(wèi)星組成的能夠對全球絕大多數(shù)地區(qū)進行觀測，其能夠對地球上每一個地點進行準確的地理坐標標示并且這種定位和標示的精度高、時間短等等。因為它的這種特性，GPS技術在當代被廣泛地應用到各種工程地質的測量工作當中。煤礦的測量工作關系到整個煤礦的開采和礦區(qū)的安全，因此要把GPS全球定位系統(tǒng)應用到煤礦測量的工作中，提高測量的精確度，保證礦區(qū)安全，提高煤礦企業(yè)的效益。本文主要分析探討了GPS技術在煤礦測量中的應用。

全球定位系統(tǒng)；煤礦測量；新應用。

盡管近些年來，很多新興的能源已經代替了傳統(tǒng)的煤炭走入人們的生活當中，但是煤炭仍讓在發(fā)電、工業(yè)等等領域發(fā)揮著無可取代的作用。對于當前越來越多的煤炭需求量，越來越多的煤礦也建立起來。對于煤礦來說，最為重要的就是測量工作，測量工作的精確與否直接影響著后期開采的效率和安全問題，是整個煤炭行業(yè)能夠保證可持續(xù)發(fā)展的動力和保障。GPS技術對于工程測量具有十分重要的作用，它不僅能夠將人工從復雜的測量工作中解放出來，還能夠檢測到很多人力無法測量的區(qū)域，是現(xiàn)代煤礦測量中被廣泛應用的一項技術。

一、GPS技術

GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。最初的GPS技術嚴格意義上來說其實是應用到軍用領域的，它起源于二戰(zhàn)結束后的美國，在1958年-1964年短短6年的時間里，GPS開始研發(fā)并且投入使用。20世紀70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS。主要目的是為陸?？杖箢I域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報搜集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成。

GPS就是利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內實時進行定位、導航的系統(tǒng)，稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GPS導航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。運用GPS測量可以實時、精確的取得地質管理的基本數(shù)據(jù)。GPS測量雖然有很多優(yōu)越性，但在實際的地質測繪中還是出現(xiàn)了很多不足。GPS系統(tǒng)能夠精確定位是因為能對衛(wèi)星和接收器之間的距離進行準確的計算，在地質測繪中，信號要通過地質層，地質層不是真空狀態(tài)，信號就會受到干擾，進而影響定位的精確度。在地質測繪的工程測量控制點上，受到地質坐標的影響GPS測量的精確度也會出現(xiàn)誤差。

二、GPS技術在煤礦測量中的應用

（一）GPS技術在煤礦測量中的應用的重要性

我國當前的基礎能源仍然是煤炭，煤礦企業(yè)仍然是我國當前的基礎能源企業(yè)。煤礦企業(yè)的安全與我國當前的經濟發(fā)展是息息相關的。而煤礦的測量工作則是煤礦安全生產的必要保障。煤礦測量包括的內容很多，包括礦井聯(lián)系測量、礦塊施工和采場驗收測量、井下控制測量、礦區(qū)路線測量、采剝工程測量、礦山移動的觀測測量等。傳統(tǒng)的煤礦測量依賴于人工測量，工具和測量方法都非常落后，在這種情況下測量出的結果根本無法保證精度。并且測量工作往往需要大量的人工，對人力資源是極大的浪費。用傳統(tǒng)的測量方法和測量工具不僅需要很多工作人員來操作，還需要有嚴格的測點，需要多部門的配合，這就降低了煤礦測量的精確度和測量效率。

GPS全球定位系統(tǒng)具有能提供全球統(tǒng)一的地心坐標、定位精度高、觀測時間短、測站之間無需通視等特點，因此被廣泛的應用到包括煤礦測量的各種工程地質的測量當中。利用GPS全球定位系統(tǒng)，可以減少人力；煤礦各個測量站之間可以通視，節(jié)省了觀測所要測量地形、地貌的時間；GPS全球定位系統(tǒng)定位精度高，提高了煤礦測量的精確度?？偟膩碚f，利用GPS全球定位系統(tǒng)可以有效的節(jié)約煤礦測量工程的時間，節(jié)省煤礦測量所用的人力成本和經濟資源，提高煤礦測量的工作效率。

（二）GPS技術在煤礦測量中的具體應用

1利用GPS全球定位系統(tǒng)布設煤礦近井控制網

煤礦井筒是礦井中煤礦主要的運輸渠道，因此對于井筒精確度的要求要高于其他的巷道貫通工程。為了確保新建礦區(qū)主副斜井的精確貫通，需要利用GPS全球定位系統(tǒng)在新建礦區(qū)地表上建立地面近井控制網。要嚴格的按照GPS全球定位系統(tǒng)的相關操作規(guī)范對煤礦井筒進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，建立網絡結構和井筒位置建網的方案，然后根據(jù)建網方案完成布設煤礦近井控制網。

2設計煤礦測量區(qū)的GPS控制網

GPS控制網適合以邊連接為主，并以點連接相輔助，這樣的話既能夠最大程度地減少工作量，又可以達到多榆核的目的。GPS控制網的設計一般選用3個約束點的近似長方形帶狀的煤礦區(qū)，其中，兩個約束點應該分布在帶狀煤礦區(qū)的兩側，一個約束點位于測量礦區(qū)的中心。這樣的設計的網型有利于較準確地推算出煤礦測量區(qū)的坐標換算參數(shù)，也有利于以后煤礦區(qū)控制網的擴展和連接。

3運用GPS全球定位系統(tǒng)選擇測量地點并進行埋石

嚴格的按照《全球GPS定位系統(tǒng)測量規(guī)范》來選擇GPS控制點。首先所選控制點要便于安裝、操作接受設備。其次控制點還必須是開闊的地方，以方便 GPS全球定位系統(tǒng)工作，該控制點一般選擇在被測衛(wèi)星高度角大于15°的地方。第三，要保證煤礦測點與無線電發(fā)射源之間的距離大于400m。第四，選擇GPS控制點的時候要避免大面積的水域或者其他的干擾衛(wèi)星信號接受的物體。

利用GPS全球定位系統(tǒng)選擇測量地點之后要進行埋石。在采礦勘探規(guī)劃設計中，三角點的標石一般是用混凝土摻入石料灌制而成，標石的灌注過程就是埋石。首先要選擇適合埋石的混凝土材料，然后按照地面測點的相關規(guī)格，使用規(guī)范的模具在地面的測量點上進行澆筑；在澆筑的過程中需要使用特定的鋼釘對其進行加固。最后在混凝土筑成的水泥板頂部鑿上原點作為標石的標記，完成埋石工作。

4利用GPS全球定位系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)觀測和采集

要嚴格的按照數(shù)據(jù)接受器的相關操作規(guī)范進行數(shù)據(jù)觀測操作，當接收器完成記錄之后，需要專門的觀測員認真核對接收衛(wèi)星的數(shù)量、定位結果的信息，并及時的填寫好各種測量項目的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集就是通過GPS全球定位系統(tǒng)中的傳感器和其它待測設備，自動采集非電量或者電量信號,并送到上位機中進行分析和處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。在利用GPS全球定位系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集的時候，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)置于被監(jiān)控的設備處，通過傳感器對設備的電壓或者電流信號進行采樣、保持，并送入A/D轉換器變成數(shù)字信號，然后將該信號送到FIFO中。當FIFO中存放的數(shù)據(jù)到了一定數(shù)目時，由ARM7從FIFO中讀出，然后通過ARM7的以太網接口或者RS232送給上位機，之后經過上位機進行分析和處理，得出測量采集的數(shù)據(jù)。

三、結語

GPS也就是全球定位系統(tǒng)因為其定位精準、定位迅速等等特點成為了當今工程測量領域的新寵，特別是在煤礦測量中，處于工程效率和人身安全的考慮，需要更為精確、更為科學的測量。當前我國的民生領域已經基本上脫離了煤炭，開始使用各種替代性的能源，但是在工業(yè)領域，煤炭在未來很長一段時間之內將還會是主要能源，為了保證煤礦的安全，必須要進行精確的測量工作，提升煤礦企業(yè)的效益。當前GPS對于煤礦測量的應用也僅僅是很簡單的應用，在未來應當更加充分地應用該技術，推動整個煤礦測量乃至煤炭行業(yè)的向前發(fā)展。

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1007-6344（2015）08-0151-01