劉磊

摘 要：伴隨科技的迅速發(fā)展，衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)（GPS技術(shù)）不斷推陳出新。GPS技術(shù)憑借自身精度高、實(shí)時(shí)迅速、無(wú)需通視等特征，在諸多領(lǐng)域得到廣泛推廣，在煤礦測(cè)量中也不例外。煤礦測(cè)量工作貫穿于煤礦開(kāi)采生產(chǎn)全面環(huán)節(jié)，煤礦生產(chǎn)開(kāi)采可安全有序運(yùn)行與否受煤礦測(cè)量精確度高低很大程度影響，過(guò)去傳統(tǒng)技術(shù)已然無(wú)法滿足現(xiàn)代煤礦事業(yè)發(fā)展需求，因此迫切需要對(duì)煤礦測(cè)量技術(shù)開(kāi)展創(chuàng)新。文章通過(guò)介紹GPS技術(shù)概述，對(duì)GPS技術(shù)在煤礦測(cè)量中的應(yīng)用、GPS技術(shù)在煤礦測(cè)量中的發(fā)展前景展開(kāi)探討，旨在為如何促進(jìn)煤礦事業(yè)有序健康發(fā)展研究適用提供一些思路。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù) 煤礦測(cè)量 應(yīng)用 發(fā)展

中圖分類號(hào)：X752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（b）-0010-02

即便近年來(lái)，傳統(tǒng)煤炭能源不斷被新興能源所代替，然而不可否認(rèn)，煤炭在工業(yè)、發(fā)電等領(lǐng)域依舊發(fā)揮著難以替代的作用?，F(xiàn)如今社會(huì)發(fā)展對(duì)煤炭需求量日益攀升，使得新型煤礦不斷建立。就煤礦而言，測(cè)量工作是十分重要的一環(huán)，即煤礦生產(chǎn)開(kāi)采可安全有序運(yùn)行與否受煤礦測(cè)量精確度高低很大程度影響，同樣決定了全面煤炭行業(yè)是否能夠有序健康發(fā)展。GPS 技術(shù)就工程測(cè)量而言可發(fā)揮極為重要的作用，它一方面可將人工自復(fù)雜的測(cè)量工作中解脫出來(lái)，還一方面可檢測(cè)出大部分人力難以測(cè)量到的區(qū)域，是現(xiàn)代煤礦測(cè)量中被廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)新興技術(shù)[1]。

1 GPS技術(shù)概述

GPS即全球地位系統(tǒng)，Global Positioning System的簡(jiǎn)稱。GPS技術(shù)發(fā)展起源于二戰(zhàn)結(jié)束后的美國(guó)，在20世紀(jì)50年代末至20世紀(jì)60年代初，GPS逐步研發(fā)并投入應(yīng)用，那時(shí)候主要被應(yīng)用于軍用領(lǐng)域。發(fā)展至70年代，美國(guó)陸?？杖娧邪l(fā)出新型衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS，以為全面軍事領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、全球性的導(dǎo)航服務(wù)，此外還應(yīng)用于核爆監(jiān)測(cè)、信息搜集、應(yīng)急通訊等相關(guān)軍事領(lǐng)域，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，至1994年，世界范圍覆蓋率實(shí)現(xiàn)98.0%20余顆GPS衛(wèi)星星座全面布設(shè)完成[2]。

作為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，GPS是指借助GPS定位衛(wèi)星在世界范圍開(kāi)展定時(shí)動(dòng)態(tài)定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行原理是經(jīng)由測(cè)量已知位置衛(wèi)星至用戶接收機(jī)相隔的距離，再對(duì)多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)開(kāi)展綜合，便能夠獲悉接收機(jī)的具體位置。GPS測(cè)量能夠?yàn)榈刭|(zhì)監(jiān)測(cè)管理提供科學(xué)有利的數(shù)據(jù)，不變即便GPS技術(shù)具備可觀的優(yōu)越性，但在地質(zhì)測(cè)繪實(shí)踐中仍然存在一系列問(wèn)題。之所以GPS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)科學(xué)定位，是憑借對(duì)衛(wèi)星到接收器相互間隔進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，而在地質(zhì)測(cè)繪中，信號(hào)要面對(duì)地質(zhì)層，要知道地質(zhì)層并非真空狀態(tài)，如此意味著信號(hào)會(huì)遭受影響，進(jìn)一步加大了獲取精確定位的難度。

2 GPS技術(shù)在煤礦測(cè)量中的應(yīng)用

煤礦測(cè)量工作貫穿于煤礦開(kāi)采生產(chǎn)全面環(huán)節(jié)，煤礦生產(chǎn)開(kāi)采可安全有序運(yùn)行與否受煤礦測(cè)量精確度高低很大程度影響，過(guò)去傳統(tǒng)技術(shù)已然無(wú)法滿足現(xiàn)代煤礦事業(yè)發(fā)展需求，因此迫切需要對(duì)煤礦測(cè)量技術(shù)開(kāi)展創(chuàng)新。全面煤礦行業(yè)在時(shí)代發(fā)展新形勢(shì)下，要與時(shí)俱進(jìn)，大力進(jìn)行改革創(chuàng)新，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)、知識(shí)理論不斷優(yōu)化煤礦測(cè)量。如何進(jìn)一步促進(jìn)煤礦事業(yè)有序健康發(fā)展可以從以下相關(guān)內(nèi)容著手。

2.1 GPS技術(shù)在布設(shè)煤礦近井控制網(wǎng)中的應(yīng)用

煤礦井筒在煤礦運(yùn)輸渠道中不可或缺，相對(duì)于其他巷道貫通工程，煤礦井筒被提出了極為嚴(yán)苛的精確度要求。要想為新建礦區(qū)主副斜井提供精確貫通的保障，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用GPS系統(tǒng)于新建礦區(qū)地表位置構(gòu)筑地面近井控制網(wǎng)。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)切實(shí)依據(jù)GPS系統(tǒng)對(duì)應(yīng)操作準(zhǔn)則對(duì)煤礦井筒開(kāi)展測(cè)量，結(jié)合所得數(shù)據(jù)信息制定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、井筒位置建網(wǎng)計(jì)劃，再按照建網(wǎng)計(jì)劃開(kāi)展煤礦近井控制網(wǎng)布設(shè)工作[3]。

2.2 GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)在煤礦測(cè)量區(qū)中的應(yīng)用

GPS控制網(wǎng)應(yīng)當(dāng)主要以邊連接，輔助以點(diǎn)連接，如此一來(lái)一方面可盡可能縮減工作量，一方面可實(shí)現(xiàn)高效的目的。GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì)通常選取3個(gè)約束點(diǎn)的近似長(zhǎng)方形煤礦區(qū)，即一處約束點(diǎn)處在煤礦區(qū)中心，兩處約束點(diǎn)處在帶狀煤礦區(qū)兩端。如此設(shè)計(jì)的GPS控制網(wǎng)一方面能夠促進(jìn)較為準(zhǔn)確獲取煤礦測(cè)量區(qū)坐標(biāo)換算參數(shù)，一方面能夠促進(jìn)后續(xù)煤礦區(qū)控制網(wǎng)的連接、建設(shè)。

2.3 GPS技術(shù)在選取測(cè)量地點(diǎn)并開(kāi)展埋石中的應(yīng)用

選取GPS控制點(diǎn)應(yīng)當(dāng)切實(shí)依據(jù)全球GPS系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范來(lái)開(kāi)展執(zhí)行。第一步，選取GPS控制點(diǎn)應(yīng)當(dāng)具備便于接受設(shè)備安裝、操作特征。第二步，GPS控制點(diǎn)應(yīng)當(dāng)盡可能選取在寬敞的位置，方便GPS系統(tǒng)運(yùn)行，這一控制點(diǎn)通常選取于被測(cè)衛(wèi)星高度角超過(guò)15°的位置。第三部，應(yīng)當(dāng)確保煤礦測(cè)點(diǎn)與無(wú)線電發(fā)射源相互間隔超過(guò)400 m。最后，選取GPS控制點(diǎn)期間應(yīng)當(dāng)防止大范圍的水域或者其他對(duì)衛(wèi)星信號(hào)接收構(gòu)成影響的物體。

應(yīng)用GPS系統(tǒng)選取測(cè)量地點(diǎn)后，應(yīng)開(kāi)展埋石工作。于采礦勘探規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，三角點(diǎn)標(biāo)石通常經(jīng)由混凝土摻入石料灌制得到，埋石工作即為標(biāo)石灌注。第一步應(yīng)選取便于埋石的混凝土材料，第二步依據(jù)地面測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，選取合格的模具于地面測(cè)量點(diǎn)位置開(kāi)展?jié)仓煌瑫r(shí)，澆筑期間應(yīng)當(dāng)選取專門(mén)的鋼釘對(duì)其開(kāi)展加固處理[4]。最后一步，于混凝土筑成的水泥板頂板獲取原點(diǎn)，并用以標(biāo)石標(biāo)記，埋石工作結(jié)束。

2.4 GPS技術(shù)在數(shù)據(jù)觀測(cè)、采集中的應(yīng)用

應(yīng)切實(shí)依據(jù)數(shù)據(jù)接收機(jī)對(duì)應(yīng)操作標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展數(shù)據(jù)觀測(cè)工作，待接收機(jī)記錄結(jié)束后，觀測(cè)員需對(duì)接收衛(wèi)星數(shù)量、定位結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行全面核對(duì)，并第一時(shí)間登記完備一系列測(cè)量項(xiàng)目數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集，即為經(jīng)由GPS系統(tǒng)中的傳感設(shè)備及其他待測(cè)設(shè)備，對(duì)非電量或者電量信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)采集，并傳輸至上位機(jī)中開(kāi)展研究分析。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是以電子計(jì)算機(jī)或者其他特定測(cè)試平臺(tái)測(cè)量軟硬產(chǎn)品為基礎(chǔ)，來(lái)達(dá)成用戶自定義、自由的測(cè)量系統(tǒng)。應(yīng)用GPS系統(tǒng)開(kāi)展數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集部署在被監(jiān)控設(shè)備位置，經(jīng)由傳感器對(duì)設(shè)備的電壓或電流信號(hào)開(kāi)展采樣，并傳輸至A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再把信號(hào)送至FIFO中。當(dāng)FIFO中存放數(shù)據(jù)到相應(yīng)數(shù)目時(shí)，通過(guò)ARM7至FIFO中轉(zhuǎn)化出，再經(jīng)由ARM7以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)傳輸至上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)開(kāi)展研究、分析，獲取最終采集數(shù)據(jù)[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，伴隨科技的迅速發(fā)展，GPS技術(shù)不斷推陳出新。GPS技術(shù)憑借自身精度高、實(shí)時(shí)迅速、無(wú)需通視等特征，在諸多領(lǐng)域得到廣泛推廣，且在煤礦領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)廣泛推廣應(yīng)用。

在煤礦生產(chǎn)開(kāi)采期間，煤礦測(cè)量是必不可少的一項(xiàng)工作，因此一定要應(yīng)用到煤礦測(cè)量技術(shù)，無(wú)論是煤礦規(guī)模有多大，測(cè)量技術(shù)均為開(kāi)采測(cè)量工作的重要前提，憑借GPS技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到有效的促進(jìn)作用。即便GPS技術(shù)已收獲一定成效，然而受信號(hào)接收影響，依舊存在應(yīng)用不完善等問(wèn)題，相關(guān)人員務(wù)必要清楚認(rèn)識(shí)GPS技術(shù)內(nèi)涵，強(qiáng)化GPS技術(shù)在煤礦測(cè)量中的應(yīng)用，不斷鉆研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極促進(jìn)煤礦事業(yè)有序健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳德領(lǐng)，廉孟超.GPS技術(shù)在礦山控制測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].價(jià)值工程，2012，31（21）：87-88.

[2] 李凱明，粟禮均.淺析GPS—RTK技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技投資，2014（A5）：151.

[3] 李妍，張?jiān)苹?GPS 技術(shù)在煤礦勘探平面控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013（15）：156.

[4] 李川川，郭小輝，李永剛，等.探析煤礦測(cè)量中GPS技術(shù)的應(yīng)用[J].科技傳播，2014（13）：202-203.

[5] 韋昭傳，常興仁，李昌鵬.淺析煤礦測(cè)量中GPS技術(shù)的應(yīng)用[J].低碳世界，2015，12（7）：108-109.