尾矿库在线监测系统

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1、前言尾矿库在线监测系统是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，实现对尾矿库监测指标数据实时、自动、连续采集、传输、管理及分析的监测技术。1.1 系 统 简 介 系 统 建 立 综 合 性 的 监 管 平 台 ， 依 托 智 能 的 软 件 系 统 ， 当 尾 矿 库 监 控 内 容出 现 异 常 时 ， 及 时 预 报 预 警 ， 提 醒 企 业 尽 快 启 动 相 应 的 处 理 措 施 及 预 案 ， 保障 尾 矿 库 的 安 全 运 行 。 1.2 系 统 应 用 技 术 系 统 通 过 六 大 技 术 组 合 ， 实 现 监 测 信 息 的 采 集 、 处 理 及 发 布 。 GPS

2、卫星 定 位 技 术 、 传 感 器 自 动 采 集 技 术 、 GPRS 无 线 分 组 传 输 技 术 、 高 清 晰 图 像监 控 技 术 、 无 线 网 络 传 输 技 术 、 计 算 机 技 术 等 。 1.3 系 统 监 测 指 标 内 、 外 部 坝 体 位 移 （ 分 别 监 测 水 平 及 垂 直 位 移 ） 浸 润 线 库 水 位 干 滩 长 度 、 安 全 超 高 降 雨 量 库 区 影 像 1.4 系 统 组 成 系 统 由 库 区 数 据 采 集 装 置 、 信 号 接 收 及 处 理 装 置 、 库 区 机 房 及 计 算 机 管理 系 统 、 无 线 信 号 传

3、输 装 置 、 企 业 及 省 局 指 挥 中 心 五 部 分 组 成 。 系 统 总 体 拓 扑 图 1.5 系 统 特 点 监 测 指 标 的 全 面 性 包 括 位 移 监 测 、 浸 润 线 监 测 、 库 水 位 及 干 滩 指 标 等 关 键 参 数 监 测 ， 结 合无 线 库 区 图 像 ， 做 到 各 数 据 监 测 的 无 缝 结 合 。 信 息 采 集 时 效 性 系 统 支 持 主 动 式 及 应 答 式 采 集 数 据 模 式 ， 即 保 证 数 据 的 实 时 性 ， 又 保 证数 据 的 有 效 性 。 强 大 的 专 家 分 析 系 统 专 家 预 警 分 析

4、系 统 实 现 实 时 分 析 和 解 读 各 监 测 数 据 ， 做 出 单 项 或 多 项 对比 报 警 功 能 ， 同 时 能 够 根 据 各 监 测 数 据 的 变 化 ， 综 合 分 析 出 坝 体 的 安 全 运 行状 况 ， 辅 助 矿 方 决 策 。 对 异 常 监 测 指 标 通 过 短 消 息 发 送 到 矿 方 管 理 人 员 监 测 指 标 达 到 预 报 值 时 ， 联 动 短 信 群 发 平 台 ， 给 矿 方 有 关 人 员 和 领 导 短信 提 示 ， 使 矿 方 能 够 及 时 采 取 相 关 的 处 理 措 施 ， 消 除 安 全 隐 患 ， 确 保 尾 矿

5、 库的 安 全 运 行 。 节 省 投 资 ， 降 低 运 行 维 护 费 用 系 统 的 选 用 的 组 件 都 是 免 维 护 、 寿 命 长 的 产 品 ； 系 统 依 托 的 网 络 采 用 有线 与 无 线 联 合 组 网 的 方 式 ， 不 仅 投 资 少 ， 且 拥 有 良 好 的 扩 展 性 和 整 合 性 。 其中 部 分 设 备 采 用 太 阳 能 供 电 ， 降 低 了 运 行 维 护 的 成 本 ， 节 能 高 效 。 良 好 的 兼 容 性 及 扩 展 性 本 系 统 可 兼 容 原 有 LED 大 屏 等 终 端 ， 具 有 良 好 的 扩 展 性 。 1.6 系

6、统 监 测 精 度 优 于 国 家 尾 矿 库 安 全 监 测 技 术 规 范 要 求第 一 章 设 备5.监 测 系 统 的 组 成尾 矿 库 安 全 监 测 系 统 主 要 由 现 场 信 号 监 测 仪 器 设 备 、 远 程 监 测 单 元 、 监 测中 心 数 据 处 理 与 分 析 三 部 分 构 成 。 技 术 构 架 图 如 下 所 示5.1 现 场 信 号 监 测 仪 器 设 备现 场 信 号 传 感 器 按 监 测 项 目 参 数 的 性 质 主 要 有 以 下 三 个 部 分 ：1) 坝 体 浸 润 线 测 量 传 感 器 ， 可 采 用 渗 压 计 。2) 坝 体 内

7、部 变 形 测 量 传 感 器 ， 可 采 用 固 定 式 测 斜 仪 。 坝 体 或 地 表 变 形 位 移测 量 ， 可 采 用 GPS 位 移 监 测 系 统 。3) 库 水 位 测 量 传 感 器 ， 可 采 用 适 于 水 位 量 程 的 水 位 计 。 土 壤 含 水 量 的 测 量 可 选 用 含 水 计 。以 下 介 绍 了 一 些 可 应 用 在 尾 矿 库 安 全 监 测 系 统 中 的 性 能 可 靠 的 监 测 仪 器 设 备 ，在 实 际 应 用 中 还 可 根 据 实 际 的 环 境 、 范 围 以 及 使 用 成 本 选 用 适 合 的 仪 器 。5.1.1 坝

8、体 浸 润 线 测 量 传 感 器对 于 坝 体 浸 润 线 的 监 测 ， 一 般 选 择 尾 矿 库 坝 上 最 大 断 面 或 者 一 旦 发 生 事 故 将对 下 游 造 成 重 大 危 害 的 断 面 为 监 测 剖 面 。 大 型 尾 矿 库 在 一 些 薄 坝 段 也 应 设 有监 测 剖 面 。 每 个 监 测 剖 面 应 设 置 5 个 以 上 的 监 测 点 ， 并 应 根 据 设 计 资 料 中 坝体 下 游 坡 处 的 孔 隙 水 压 力 变 化 梯 度 灵 活 选 择 监 测 点 。垂 直 方 向 含 水 量 测 量 处 可 选 用 加 拿 大 ROCTEST 公 司

9、 的 PW 系 列 弦 式 渗 压 计 用来 测 量 孔 隙 水 压 力 。PW 型 渗 压 计 是 一 个 振 动 膜 压 力 传 感 器 ， 传 感 元 件 是 把 柔 软 的 压 力 膜 焊 接 在 坚固 的 圆 柱 体 空 腔 上 而 组 成 的 ， 除 振 弦 外 的 所 有 部 分 都 是 由 高 强 不 锈 钢 组 成 ，高 强 度 的 振 动 弦 一 端 夹 在 膜 的 中 间 ， 其 另 一 端 夹 在 空 腔 的 另 一 端 ， 在 制 造 过程 中 振 弦 预 紧 到 一 定 的 张 力 状 态 然 后 密 封 确 保 寿 命 和 稳 定 。传 感 器 安 装 有 防 水

10、 保 护 ： 防 水 接 头 、 陶 瓷 、 带 O 型 线 圈 的 防 水 头 。使 用 过 程 中 ， 压 力 导 致 膜 的 变 形 而 使 弦 的 张 紧 度 和 共 振 频 率 改 变 ， 采 用 渗 压计 的 压 力 计 算 公 式 便 可 以 计 算 压 力 。 PWL 型 渗 压 计 直 径 较 小 ， 可 以 安 装 在 土体 和 混 凝 土 中 或 者 安 装 在 钻 孔 中 ， 甚 至 直 径 小 到 38mm 的 管 内 。渗 压 计 内 有 压 力 传 感 器 和 温 度 电 阻 ， 其 一 端 装 有 高 通 或 低 通 过 滤 器 ， 另 一 端是 电 缆 接 口

11、 ， 用 环 氧 密 封 。 所 有 部 件 都 由 不 锈 钢 制 造 而 成 。渗 压 计 的 过 滤 器 用 O 型 线 圈 密 封 ， 由 于 有 过 滤 器 的 隔 离 作 用 ， 压 力 膜 可 以 免遭 外 界 微 小 颗 粒 的 破 坏 ， 传 感 器 就 仅 仅 可 以 测 量 到 液 体 的 压 力 。 在 需 要 率 定和 浸 润 饱 和 时 过 滤 器 可 以 很 容 易 卸 开 ， 当 作 为 压 力 传 感 器 使 用 时 ， 可 以 用 管螺 纹 接 头 代 替 过 滤 器 。技 术 规 格 测 量 范 围 0.170Mpa 或 1510000psi 分 辨 率

12、0.01ms 或 0.1L.U. (MB-6TL)0.1Hz.(PALMETO VW)0.1 精 度 0.1%F.S.(0.5%和 0.25%选 项 ) 温 度 飘 移 0.1%F.S./C 最 大 超 载 两 倍 量 程 范 围 型 号 PWS PWP PWC PWF 外 壳 袖 珍 型 推 进 式 EW 螺 纹 螺 纹 式 厚 壁 式 材 料 不 锈 钢 外 径 (mm) 19 33 19 28 长 度 (mm) 200 260 213 225 透 水 石 50 微 米 低 气 压 烧 结 的 不 锈 钢 式16 微 米 高 气 压 的 陶 瓷 式 测 量 范 围 -4065C 精 度 0

13、.5%F.S. 热 感 应 电 阻 热 常 量 1 分 /C（ 2 分 /F） 电 缆 标 准 双 绞 线 22AWG， IRC-41 屏 蔽 式 备 选 双 绞 屏 蔽 线 ， 中 心 有 合 成 纤 维 （ 2PK-13 或 2PK-15） 浸 润 线 监 测 仪 器 埋 设 位 置 的 选 择 ， 应 根 据 尾 矿 库 安 全 技 术 规 程 （ AQ2006 2005） 中 规 定 的 计 算 工 况 所 得 到 的 坝 体 浸 润 线 位 置 来 埋 设 。5.1.2 坝 体 内 部 变 形 测 量 传 感 器对 于 坝 体 内 部 变 形 ， 一 般 在 最 大 坝 高 处 、

14、地 基 地 形 地 质 变 化 较 大 处 均 布 置 监测 剖 面 。 每 个 剖 面 上 根 据 坝 的 高 矮 ， 在 坝 坡 表 面 从 上 到 下 均 匀 设 置 4 6个 监 测 点 。 最 下 面 一 个 点 应 设 置 在 坝 脚 外 5 10m 范 围 内 的 地 面 上 ， 以 用 于监 测 尾 矿 坝 发 生 整 体 滑 动 的 可 能 性 。可 选 用 美 国 AGI 公 司 的 906 little dipper 双 轴 固 定 测 斜 仪 来 测 量 坝 体 内 部 变 形 。906 little dipper 双 轴 固 定 测 斜 仪 由 一 个 玻 璃 瓶 和

15、 装 入 瓶 内 的 5 个 内 置 电 极 组 成 ，当 传 感 器 倾 斜 时 ， 电 极 的 浸 入 深 度 不 同 ， 电 极 之 间 的 直 流 电 阻 就 不 同 ， 因 而四 个 象 限 的 电 极 就 可 以 测 量 平 面 X 和 Y 方 向 的 倾 斜 。 输 出 信 号 为 直 流 电 压 ，并 且 和 倾 斜 量 及 温 度 成 正 比 。 固 定 测 斜 仪 可 以 多 个 串 接 安 装 ， 固 定 测 斜 仪 的导 向 片 可 以 用 于 保 证 传 感 器 在 管 内 的 安 装 方 向 ， 通 常 安 装 在 孔 深 小 于 45米 的 浅 孔 内 监 测 结

16、 构 位 移 。主 要 技 术 参 数 轴 数 2 分 辨 率 20 弧 秒 (0.01mm/m) 角 量 程 12.5 响 应 时 间 0.15 秒 工 作 温 度 -10+50 输 出 电 压 2.5 V DC or 0-5 V DC 比 例 因 子 大 约 4/V 温 度 传 感 器 输 出 为 0.1 /mV， 0mV=0 精 度 ： 0.75 输 出 电 阻 270 ohms， 短 路 保 护 电 源 要 求 8 24 VDC/7mA， 最 大 纹 波 Vp-p=250mV， 电 压 极 性 反 转 保 护 外 部 连 接 多 芯 镀 锡 铜 线 电 缆 尺 寸 及 重 量 33mm208mm， 最 大 规 格 长 3 米 5.1.3 库 水 位 测 量 传 感 器对 于 库 水 位 的 测 量