CN105444804A - 一种尾矿库在线安全监测综合预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尾矿库在线安全监测综合预警系统，以尾矿坝安全系数计算结果为基础，建立尾矿库三级预警系统；进一步确定不同监测项目的具体预警方法，包括：浸润线数值、干滩长度数值、库水位数值、安全超高数值、表面位移和内部位移数值；采用光纤传感器监测、GPS监测和视频监控相结合，实现尾矿库安全状态综合监测和数据采集，通过软件管理终端数据信息；建立在线监测、数据分析、矿方管理、预报预警等多功能的信息发布平台。本发明具有脉络清晰、实施简单、预警可靠、扩展性好等特点。

Description

一种尾矿库在线安全监测综合预警系统

技术领域

本发明专利属于矿山监测技术领域，适用于金属和非金属矿山尾矿库安全状态的综合在线监测和预警。

背景技术

尾矿库属于矿山重大危险源。尾矿库安全监测目的在于实现对安全状态的预警预报，提前发现可能出现的安全隐患，及时分析原因，进行安全管理决策和制定相应的对策措施。根据《尾矿库安全监测技术规范(AQ2030-2010)》的要求，一等、二等、三等尾矿库应安装在线监测系统，四等尾矿库宜安装在线监测系统。但在该规范中仅对监测项目、内容和技术要求等进行规定，而未提出尾矿库安全预警的方法和要求，这主要是由于尾矿库监测项目较多，难以提出适用的统一预警标准。目前，尾矿库在线监测预警仍以人工判别为主，时效性差、精度低、易误判漏判。预警预报是尾矿库监测系统发挥作用的必要条件，只有将有效的预警预报系统与在线监测相结合，才能及时准确了解尾矿库的运行状况，实现事故预警和应急响应，确保尾矿库安全运行和下游人民群众的生命财产安全。

发明内容

本发明是提出一种新的尾矿库在线安全监测综合预警系统。

本发明的技术方案是：一、建立尾矿库三级预警系统，包括监测：浸润线数值、干滩长度数值、库水位数值、安全超高数值、位移数值；二、采用光纤传感器监测、GPS监测和视频监控相结合，实现尾矿库安全状态综合监测和数据采集，数据采集通过传输装置输出至数据软件管理终端，完成的数据采集；三、信息发布平台功能由在线监测、数据分析、矿方管理、预报预警和系统管理构成。

本发明的优点：本系统具有脉络清晰、实施简单、预警可靠、扩展性好等特点，可实现尾矿库安全状态的在线监测和预警预报，实现应急响应和安全管理，确保尾矿库安全运行和下游人民群众的生命财产安全。

附图说明

图1本发明典型尾矿库在线监测系统布置平面图。

图2本发明典型尾矿库浸润线监测剖面示意图。

图3本发明典型浸润线监测点埋深与安全系数关系曲线。

图4本发明典型尾矿库在线监测综合布线图。

图5本发明尾矿库在线监测系统拓扑图。

图6本发明典型浸润线监测点实时监测曲线。

图7本发明尾矿库在线监测信息管理框图。

具体实施方式

结合说明书附图对本发明进一步详细说明。

一种尾矿库在线安全监测综合预警系统，一、建立尾矿库三级预警系统，包括：浸润线数值、干滩长度数值、库水位数值、安全超高数值、位移数值；

二、采用光纤传感器监测、GPS监测和视频监控相结合，实现尾矿库安全状态综合监测和数据采集，数据采集通过传输装置输出至数据软件管理终端；

三、信息发布平台功能由在线监测、数据分析、矿方管理、预报预警和系统管理构成。

尾矿库三级预警系统是将尾矿库及其安全监测项目的安全预警级别划分为三级，一级为正常状态，二级为警戒状态，三级为危险状态；

当处于正常状态时，尾矿坝安全系数大于规范规定的最小值；当处于警戒状态时，尾矿坝安全系数小于规范规定的最小值、但大于警戒与危险状态的界限安全系数，此时尾矿库进入警戒阶段，应增加监测频次、分析原因、给出改善方案；

当处于危险状态时，尾矿坝安全系数小于警戒与危险状态的界限安全系数，此时尾矿库处于非常危险状态，有溃坝可能，必须暂停尾矿库作业，以最快速度采取措施保证坝体安全，并马上组织下游居民转移。

三级预警方法由浸润线数值、干滩长度数值、库水位数值、安全超高数值、位移数值的两个界限值确定，上述各个数值与尾矿坝安全系数计算结果建立联系，进一步体现尾矿库安全问题的本质特征，为监测项目预警值确定建立清晰的脉络；

1)浸润线数值：从设计和规范中分别读出规定的最小浸润线埋深值，然后从读取数值中选择最为安全的也就是最大的埋深值，作为正常状态与警戒状态的界限值；接下来不断减小浸润线埋深，计算出不同埋深值所对应的安全系数，当安全系数等于1.0时停止计算，将此时的浸润线埋深值作为警戒状态与危险状态的界限值；

2)干滩长度数值：以规范中规定的干滩长度作为正常状态与警戒状态界限值，当设计有明确规定，则以设计规定的干滩长度作为该界限值；警戒状态与危险状态界限值，根据洪水运行条件下，确定尾矿坝安全系数为1.0时，来反求确定；

3)库水位数值及安全超高数值：规范中规定的最小安全超高作为正常状态与警戒状态界限值，当设计有明确规定，则以设计规定的最小安全超高或库水位作为该界限值；警戒状态与危险状态界限值，根据洪水运行条件下，确定尾矿坝安全系数为1.0时，来反求确定；

4)位移数值包括表面位移和内部位移：通过稳定性数值计算，确定尾矿坝监测点的表面及内部位移值，并确定相应安全系数；调整尾矿坝安全系数，以规范规定最小安全系数值为依据，推求的监测点位移值作为正常状态与警戒状态界限值；安全系数为1.0时，确定的监测点位移值为警戒状态与危险状态界限值。

尾矿库安全状态综合监测和数据采集，采用光纤传感器监测、GPS监测和视频监控技术；既支持定时采集，又采用主动式触发数据发送，即保证数据的实时性，又保证数据的有效性；采集管理系统具有良好的扩展性及兼容性；

浸润线数值监测采用光纤渗压传感器；表面位移监测采用GPS系统；内部位移监测采用拉绳式光纤位移传感器；库水位数值监测采用光纤式渗压传感器；干滩长度数值监测采用视频监控结合图像识别技术；

数据采集和传输装置采用48通道高精度光纤监测仪，通过多芯光缆，实现对渗压传感器、位移传感器、库水位传感器的实时在线监测；采用日夜自动转换高清晰全方位变焦红外摄像机，实现库区24小时不间断视频监视，并解算干滩长度数值；

通过数据软件管理终端采集的数据信息，既支持定时采集，又采用主动式触发数据发送，既保证数据的实时性，又保证数据的有效性。

信息发布功能实现在线监测、数据分析、矿方管理、预报预警和系统管理等多项功能，及时准确监控尾矿库安全运行，确保库区下游人民群众的生命财产安全；

信息发布平台功能如下：

1)在线监测：以尾矿库平面图，模拟数据图，在线视频等多种方式，实时监控尾矿库运行情况；

2)数据分析：针对监测指标集中分析，提供历史数据查询及多个安全指标数据对比；

3)矿方管理：对尾矿库及其相应的预案信息、基础资料、周边环境、数据报表等集中管理，实现尾矿库管理的信息化、自动化；

4)预报预警：分析和解读监测数据，做出监测项目和尾矿库安全状态的三级预警判别，对出现的预报预警情况进行库区机房声光报警和联动短信群发，并建立预警消除机制；

5)系统管理：为信息发布平台提供管理和扩展支持。

实施例

1)针对某尾矿库，按照规范要求，进行在线监测系统布置，绘制在线监测平面布置图和各监测项目的监测剖面图，并安装传感器监测装置。典型尾矿库在线监测系统布置平面图，见图1；典型尾矿库浸润线监测剖面示意图，见图2。

2)建立各监测项目的预警值。以浸润线为例：建立尾矿库稳定性计算模型，先从设计和规范中分别读出规定的最小浸润线埋深值，然后从所有读取的最小值中选择最为安全的也就是最大的埋深值，作为正常状态与警戒状态的分界值；接下来不断地减小浸润线埋深，并计算出每一个浸润线埋深值所对应的安全系数，当安全系数等于1.0时停止计算，将此时的浸润线埋深值作为警戒状态与危险状态的分界值。以这两个分界点作为尾矿库监测三级预警的依据。典型浸润线监测点埋深与安全系数关系曲线，见图3。

3)综合监测和数据采集。浸润线监测采用光纤渗压传感器；表面位移监测采用GPS系统；内部位移监测采用拉绳式光纤位移传感器；库水位监测采用光纤式渗压传感器；干滩长度监测采用视频监控结合图像识别技术。典型尾矿库在线监测综合布线图，见图4；典型尾矿库在线监测系统拓扑图见附图5。

4)数据采集和预警。采用自动采集和软件绘制方法，绘制监测剖面浸润线监测点历史曲线，对历史监测过程中的预警等级进行分析，采取相应的稳定性措施。典型浸润线监测点实时监测曲线，见图6。

5)信息管理及发布。利用开发的信息管理系统软件，进行尾矿库在线监测信息管理、数据分析、预警预报。尾矿库在线监测信息管理框图，见图7。

该发明提出的尾矿库三级在线安全监测综合预警系统，具有脉络清晰、实施简单、预警可靠、扩展性好等特点。

Claims (5)

1.一种尾矿库在线安全监测综合预警系统，其特征在于：

一、建立尾矿库三级预警系统，包括：浸润线数值、干滩长度数值、库水位数值、安全超高数值、位移数值；

二、采用光纤传感器监测、GPS监测和视频监控相结合，实现尾矿库安全状态综合监测和数据采集，数据采集通过传输装置输出至数据软件管理终端；

三、信息发布平台功能由在线监测、数据分析、矿方管理、预报预警和系统管理构成。

2.根据权利要求1所述的一种尾矿库在线安全监测综合预警系统，特征在于：

尾矿库三级预警系统是将尾矿库及其安全监测项目的安全预警级别划分为三级，一级为正常状态，二级为警戒状态，三级为危险状态；

当处于正常状态时，尾矿坝安全系数大于规范规定的最小值；当处于警戒状态时，尾矿坝安全系数小于规范规定的最小值、但大于警戒与危险状态的界限安全系数，此时尾矿库进入警戒阶段，应增加监测频次、分析原因、给出改善方案；

当处于危险状态时，尾矿坝安全系数小于警戒与危险状态的界限安全系数，此时尾矿库处于非常危险状态，有溃坝可能，必须暂停尾矿库作业，以最快速度采取措施保证坝体安全，并马上组织下游居民转移。

3.根据权利要求1所述的一种尾矿库在线安全监测综合预警系统，特征在于：

三级预警方法由浸润线数值、干滩长度数值、库水位数值、安全超高数值、位移数值的两个界限值确定，上述各个数值与尾矿坝安全系数计算结果建立联系，进一步体现尾矿库安全问题的本质特征，为监测项目预警值确定建立清晰的脉络；

1)浸润线数值：从设计和规范中分别读出规定的最小浸润线埋深值，然后从读取数值中选择最为安全的也就是最大的埋深值，作为正常状态与警戒状态的界限值；接下来不断减小浸润线埋深，计算出不同埋深值所对应的安全系数，当安全系数等于1.0时停止计算，将此时的浸润线埋深值作为警戒状态与危险状态的界限值；

2)干滩长度数值：以规范中规定的干滩长度作为正常状态与警戒状态界限值，当设计有明确规定，则以设计规定的干滩长度作为该界限值；警戒状态与危险状态界限值，根据洪水运行条件下，确定尾矿坝安全系数为1.0时，来反求确定；

3)库水位数值及安全超高数值：规范中规定的最小安全超高作为正常状态与警戒状态界限值，当设计有明确规定，则以设计规定的最小安全超高或库水位作为该界限值；警戒状态与危险状态界限值，根据洪水运行条件下，确定尾矿坝安全系数为1.0时，来反求确定；

4)位移数值包括表面位移和内部位移：通过稳定性数值计算，确定尾矿坝监测点的表面及内部位移值，并确定相应安全系数；调整尾矿坝安全系数，以规范规定最小安全系数值为依据，推求的监测点位移值作为正常状态与警戒状态界限值；安全系数为1.0时，确定的监测点位移值为警戒状态与危险状态界限值。

4.根据权利要求1所述的一种尾矿库在线安全监测综合预警系统，特征在于：

尾矿库安全状态综合监测和数据采集，采用光纤传感器监测、GPS监测和视频监控技术；既支持定时采集，又采用主动式触发数据发送，即保证数据的实时性，又保证数据的有效性；采集管理系统具有良好的扩展性及兼容性；

浸润线数值监测采用光纤渗压传感器；表面位移监测采用GPS系统；内部位移监测采用拉绳式光纤位移传感器；库水位数值监测采用光纤式渗压传感器；干滩长度数值监测采用视频监控结合图像识别技术；

数据采集和传输装置采用48通道高精度光纤监测仪，通过多芯光缆，实现对渗压传感器、位移传感器、库水位传感器的实时在线监测；采用日夜自动转换高清晰全方位变焦红外摄像机，实现库区24小时不间断视频监视，并解算干滩长度数值；

通过数据软件管理终端采集的数据信息，既支持定时采集，又采用主动式触发数据发送，既保证数据的实时性，又保证数据的有效性。

5.根据权利要求1所述的一种尾矿库在线安全监测综合预警系统，特征在于：

信息发布功能实现在线监测、数据分析、矿方管理、预报预警和系统管理等多项功能，及时准确监控尾矿库安全运行，确保库区下游人民群众的生命财产安全；

信息发布平台功能如下：

1)在线监测：以尾矿库平面图，模拟数据图，在线视频等多种方式，实时监控尾矿库运行情况；

2)数据分析：针对监测指标集中分析，提供历史数据查询及多个安全指标数据对比；

3)矿方管理：对尾矿库及其相应的预案信息、基础资料、周边环境、数据报表等集中管理，实现尾矿库管理的信息化、自动化；

4)预报预警：分析和解读监测数据，做出监测项目和尾矿库安全状态的三级预警判别，对出现的预报预警情况进行库区机房声光报警和联动短信群发，并建立预警消除机制；

5)系统管理：为信息发布平台提供管理和扩展支持。