尾矿库安全监测方案

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1、TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY计算机学院计算机科学与技术专业尾矿库在线自动监测系统解决方案2010/2011 学年 第一学期）学生姓名：学生班级：学生学号：指导老师：杨靖计算机072002班200720010227周晓波2011 年 1 月 10 日目录第一章 前言 1第二章 设备介绍 22.1 位移监测技术 22.2 浸润线监测 32.3 库水位监测技术 42.4 干滩监测 42.5 降水量监测 52.6 视频监控技术 62.7远程监测单元（MCU） 62.8 数据采集器 6第三章 原理 83.1 监测系统的组成 83.2 监测中心数

2、据处理与分析系统 83.3 现场信号监测仪器设备 103.3.1 坝体浸润线测量传感器 103.3.2 坝体内部变形测量传感器 113.3.3 库水位测量传感器 123.4 电源系统 133.5 GPRS/CDMA 无线数据传输终端 13第四章 功能描述154.1 尾矿库安全监测系统功能 154.2 系统硬件基本功能 154.3 系统软件主要功能 15第一章 前言随着现代高科技的发展，尾矿库的日常监测管理也面临着更新换代。在我国， 尾矿库数量多、分布广，大部分尾矿库的管理是采用人工观测，不仅观测精度受 人员的经验及天气等自然因素的限制，不能进行全日实时的预警，存在安全隐患， 同时，资料数据的整

3、理分析往往会滞后于生产运行，影响了安全生产。尾矿库的 安全监测对于加强尾矿库的安全监管，把握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事 故发生等具有重要意义。当前，我国尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变 位移、库水位、浸润线埋深等，均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全 监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误 差和人工误差。同时，人工监测还存在不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难 以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产安 全管理水平。目前，我国很多矿山企业，尾矿库已运行了多年，库容量在逐渐减小，抵制 自然灾害的能力不断下降，安全隐患日

4、益增多，尤其在雨季，洪水、滑坡、溃坝 隐患时刻威胁着尾矿坝的安全。因此，采用现代通信、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、自动监测，是对尾矿库的安全监管一条 必由之路。具有信息化、实时化、网络化特点的尾矿库自动化监测系统的出现完全可以 解决这些问题， 投入使用自动化监测系统，可以及时直观的掌握坝体的实际动 态，进行安全评价、预警预报，为加固工程设计、管理及消除隐患提供依据，为 尾矿坝的安全监测与管理决策提供有力支持，发挥工程效益，实现安全生产。通过对尾矿库进行自动化的安全监测，分析坝体的结构健康状态，及时发现 不正常现象并提出警示，评估结构的可靠性，为尾矿库的管理与维护

5、等提供数据 依据。此尾矿库安全自动化监测系统，具有精度高、性能稳定、可靠性高、适应 恶劣环境等特点，满足尾矿库实时、有效的安全监测需求。第二章 设备介绍对于尾矿库，主要的监测项目有以下几项：2.1 位移监测技术尾矿库发生溃坝灾害，坝体位移是灾害演化过程中直观反应指标。对坝体下 游坡变形的掌握，可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度，并及时采取相应对策 措施。具体的监测方法主要采用满足测量精度的 GPS 系统，根据尾矿坝的实际情 况选择若干个监测断面，在每个断面最上面或初级坝坝顶安装一个 GPS 装置，在 坝外稳定山体上建立 GPS 参考站，通过多个 GPS 装置，采用差分方法，确定该处 的绝对坐标

6、。然后根据坝的高矮，在该点下的坝坡上均匀布置若干滑坡监测点， 其上随各级子坝的逐步形成增设若干滑坡监测点，总数约410个，最下面一个 点应设置在坝脚外510m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。通过位移计监测固定桩之间、固定桩与GPS装置之间的位移变化，从而 监测整个坝坡的位移，监控坝坡稳定。坝体位移定期检测技术定期采用满足坝体 位移测量精度的仪器通过测量布置在坝体上的固定桩之间、固定桩与基准桩之间 的位移变化，从而检测整个坝体的位移变化情况。依据尾矿库安全技术规程 要求，尾矿坝的位移监测每年不少于4次。 坝体位移监测1）监测部位：在东坝最大坝高剖面G1和西坝最大坝高剖面G

7、2的坝坡上各 布设4个监测点。4个监测点的位置分别设在坝脚、第一、三、五期子坝顶上。2）监测仪器：GPS3）仪器数量：一个基站、八个测点。 坝内位移监测（如图2.1）1）监测部位：每个断面3个位移监测点。2）监测仪器：单点测斜计仪。3）仪器数量：单点测斜计（15个），测斜管若干长度。图 2.1 坝内位移监测2.2浸润线监测坝体浸润线监测（如图2.2）,主要针对浸润线监测点的渗流压力 监测部位选择了 Q1 （位于钻孔K1以东35m处）、Q2 （位于钻孔K2以东35m处）、Q3 （位于钻孔K3以东35m处）、Q4 （位于钻孔K4以东35m处）。在QI、Q3剖面的第一、三、五期子坝顶各布设两个浸润线

8、观测点（两点间距0.5m ），每个点埋设1个传感器。第一期子坝顶两个传感器的埋深分别为6m 和10m （自孔口地面算起）；第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和13m； 第五期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和15m。在Q2、Q4剖面的第三、五期子坝顶各布设1个浸润线观测点，每个点埋设 1个传感器。第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为13m；第五期子坝顶两个传 感器的埋深分别为15m。 监测仪器振弦式孔压传感器、渗压仪。 仪器数量振弦式孔压传感器（10个），渗压仪（6个）。图 2.2 浸润线监测2.3 库水位监测技术尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，库水位监测目的是根据其水位高低可判断 是否满足安

9、全要求。对于库水位位置的监控和把握，可以直接防止尾矿库在汛期 因洪水漫顶发生溃坝事故。具体的监测方法主要应用超声波,太阳能供电及无线 传输技术。监测系统能实时、自动监测尾矿库水位，实现尾矿库库水位采集、储 存数据的自动化，系统能自动跟踪监测，并及时发出预警，系统能绘制库水位历 史曲线图；能对任一时间内的库水位进行统计。依据尾矿库安全技术规程要 求，尾矿库水位检测，其测量误差应小于20mm。 监测部位：尾矿库溢水塔上。 监测仪器：孔隙水压计（水位计）、雨量计。 仪器数量：1个。2.4干滩监测干滩监测（如图2.3）内容包括滩顶高程、干滩长度。滩顶高程测定尾矿库滩顶高程的测点布设，应沿坝（滩）顶方向

10、布置测点，当滩顶一端高 一端低时，应在低标高段选较低处检测13个点；当滩顶高低相同时，应选较 低处不少于3个点；其它情况，每100m坝长选较低处检测12个点，但总数不 少于 3 个点。各测点中最低点的标高作为尾矿库滩顶标高。滩顶高程根据滩顶上 升情况，定时做好检测，随时掌握滩顶高程，汛前必须检测一次。干滩长度测 定：视坝长及水边线弯曲情况，选干滩长度较短处布置 13 个断面。测量断面 应垂直于坝轴线布置，在几个测量结果中，选最小者作为该尾矿库的沉积滩干滩 长度。在干滩设立干滩长度标尺，干滩较长时以50m为间隔，较小者以10m为间隔。在干滩长度发生较大变化时，实时检测，随时掌握干滩长度。干滩最高

11、洪水位堆积坝初期坝最小干滩长度子坝滩顶最小安I图 2.3 干滩监测2.5 降水量监测监测设备用雨量器。有条件时，可用自记雨量计、遥测雨量计或自动测报雨 量计。 检查内容构筑物有无变形、位移、损毁、淤堵，排水能力是否满足要求等。 检查次数分为日常巡视检查、定期巡视检查和特别巡视检查三类。日常巡视检查：在尾矿库生产运行期，宜每天或每两天一次；但每周不 少于两次；尾矿库闭库后，一般宜每周一次，或每月不少于两次，但汛期应增加 次数。年度巡视检查：在每年的汛前汛后、冰冻较重的地区的冰冻期和融冰期、 有蚁害地区的白蚁活动显著期等，由管理单位负责人组织领导，对尾矿库进行比 较全面或专门的巡视检查。视地区不同

12、而异，一般每年不少于二至三次。特别巡视捡查：当尾矿库遇到严重影响安全运行的情况（如发生暴雨、 洪水、地震、强热带风暴，以及库水位骤升骤降或持续高水位等）、发生比较严 重的破坏现象或出现其他危险迹象时，应由主管单位负责组织特别检查，必要时 应组织专人对可能出现险情的部位进行连续监视。2.6 视频监控技术可监视并记录指定监测点的视频图像。尾矿库视频监控主要用来取代人工坝区日常巡检，实时掌握尾矿库库区的情况 和运行状况。通常在坝体、排洪口、溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部 位设置视频监控装置，通过现场摄像及数据传输系统，在主控制机能够高清晰的 观察尾矿库生产放矿及筑坝等运行情况。根据实际情况，

13、可以选择其中重点监测项目，还可以增加必要的监测项目。2.7远程监测单元（MCU）远程监测单元（MCU）系统主要由数据采集系统、电源系统、GPRS/CDMA无 线数据传输终端、防雷器件、接线与通讯接口、防水工业机箱等组成。各种传感器信号按顺序接入输入信号模块中，经由防雷板处理后，进入DT 采集器中传感器采集通道，采集的数据通过串口与GPRS/CDMA无线数据传输终端 连接后，便可按TCP/IP协议远程与数据存储与处理系统进行通讯了。远程监测单元的工作、结构示意图如图 2.4。必丸科战| USE 播 口1曲源+自1通道扩展模块DT 机箱图 2.4 远程监测单元2.8 数据采集器采用澳大利亚 dat

14、aTaker 公司生产的 DT80G/DT85G 型岩土智能可编程数据采集器及其扩展模块CEM20,动态采集可使用DT800数据采集器。DT80G/DT85G 具有如下特点：支持振弦式及其它岩土型传感器，独立工作或 使用强大的内置通讯选项组网，以各种期望的方式及地点访问数据；支持U盘； 坚固的设计与结构，提供了在极端的岩土环境应用下可靠的操作；低成本高效， DT80G具有515个模拟通道，DT85G具有1648个模拟通道，通过与CEM20 扩展模块连接，DT80G可扩展到100个通道，DT85G可扩展到300个通道。实时 浏览数据和存储到高达五百万个数据点。数据存储和恢复可以通过U盘、FTP、

15、 手机，适合于SCADA的Modbus，以太网或网页实现。DT80G/85G可以连接到大部分的传感器和数据测量设备，包括智能传感器， SDI-12传感器组成的网络，GPS，PLC和其他智能设备。测量结果可以被比例缩 放，存储以及返回工程单位或者进行统计报表。所有通道都可以进行报警设置。 支持 Windows 版软件。CEM20是DT80g系列的通道扩展模块，它具有紧凑小巧的尺寸,极低的能耗， 可以低成本方式增加数据采集器通道，每个连接到数据采集器模拟通道的 CEM20 都可以扩展20个模拟通道。第三章 原理3.1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。技术构架图如图 3.1 所示：尾矿库现场监测仪器设备CRS2323 C RS4B5 (ggg )测斜搁 斜tfc * t仪112LH库水11/含水量监测单元组(光纤或电潢1图