CN111397685B - 一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，属于浸润线位置预测技术领域，包括以下步骤：(1)初步预测浸润线的分布线并根据分布线布设三个观察孔；(2)在三个所述观察孔内放入装配式自动化水位测管装置，提高三个所述观察孔内的水位值的监测精度；(3)通过所述装配式自动化水位测管装置将水位值传递给浸润线智能监测仪；(4)在所述浸润线智能监测仪内通过智能预测原理预测整个浸润线的位置。本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，能够避免传统方法上的开设多个观察孔的弊端，并且还能使预测的浸润线的位置更加贴近实际中浸润线的位置。

Description

一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法

技术领域

本发明属于浸润线位置预测技术领域，更具体地说，是涉及一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法。

背景技术

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。尾矿库浸润线的位置至关重要，目前尾矿库都建立了监测浸润线的设施，一般采用在坝面上设置水位井的方式进行，传统的方法一般是采用水位井均布的方法，即沿着坝面每隔一定距离布置一口浸润线的观察孔，尾矿库的浸润线位置分布只是将各个观察孔的水位简单用直线连接，实际上尾矿库浸润线往往是曲线，因此，准确确定尾矿的浸润线位置，需要在尾矿库内布设很多水位观察孔，由于设置水位井费用高，实际上尾矿库坝面上设置水位井的数量极其有限。所以传统的方法确定出来的浸润线分布往往和真实情况有很大的差别，容易对尾矿库安全状态产生误判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，旨在解决传统方法上需要开设很多观察孔才能预测出较为真实的浸润线的位置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，包括以下步骤：

(1)初步预测浸润线的分布线并根据分布线布设三个观察孔；

(2)在三个所述观察孔内放入装配式自动化水位测管装置，提高三个所述观察孔内的水位值的监测精度；

(3)通过所述装配式自动化水位测管装置将水位值传递给浸润线智能监测仪；

(4)在所述浸润线智能监测仪内通过智能预测原理预测整个浸润线的位置。

作为本申请另一实施例，所述三个观察孔分别位于初步预测浸润线埋深较大的位置、坝体中间的位置和地形变化剧烈的位置。

作为本申请另一实施例，所述智能预测原理预测浸润线的位置的公式为：

H(s)＝h(s)+Δh(s)

式中，h(s)为初步预测浸润线位置函数，Δh(s)为水位调差函数；

其中，所述初步预测浸润线位置函数h(s)的公式为：

式中，θ为等效底坡线与水平面的夹角；

其中，所述水位调差函数Δh(s)的公式为：

Δh(s)＝s⁵+a₁s⁴+a₂s³+a₃s²+a₄s

式中，a1、a2、a3、a4为智能调差水位方程系数。

作为本申请另一实施例，所述初步预测浸润线位置函数h(s)中的c由以下公式得到：

式中，h₀₁为已知量，i＝sinθ；

所述初步预测浸润线位置函数h(s)中的

由以下两个公式迭代得到：

式中，β为初期坝内坡与水平面的夹角，s₀为已知量，j取正整数。

作为本申请另一实施例，所述智能调差水位方程系数a1、a2、a3、a4由以下矩阵算出：

式中，s₀为已知量，s₁、s₂和s₃均为浸润线在Δh₁、Δh₂和Δh₃处的对应值。

作为本申请另一实施例，所述Δh₁、Δh₂和Δh₃由所述观察孔实测数据减去初步预测浸润线在该位置的水位得到。

作为本申请另一实施例，其特征在于，所述观察孔的实测数据由无线通信技术传递给所述浸润线智能监测仪。

作为本申请另一实施例，所述装配式自动化水位测管装置可更换反滤装置。

本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的有益效果在于：与现有技术相比，初步预测浸润线的分布规律并且依据这个规律布设三个观察孔，这样的设置形式大大降低了传统方法上观察孔的数量，有利于降低成本；在观察孔内布设能够提高观察孔水位值监测精度的装配式自动化水位测管装置，观察孔内的水位值的监测精度提高了，有利于反应出真实的浸润线的位置，装配式自动化水位测管装置将三个观察孔内的水位值传递给浸润线智能监测仪，浸润线智能监测仪通过智能预测原理预测整个浸润线的位置。本发明中的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，能够避免传统方法上的开设多个观察孔的弊端，并且还能使预测的浸润线的位置更加贴近实际中浸润线的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种尾矿库及周边的结构示意图；

图2为图1中的与浸润线相关的结构示意图；

图3为图2的局部视图；

图4为在线监测系统的结构示意图；

图5为图1中的装配式自动化水位测管装置的结构示意图。

图中：1、初期坝；2、尾矿坝；3、智能预测浸润线；4、初步预测浸润线；5、放矿水面线；6、等效地坡线；7、装配式自动化水位测管装置；701、无线发射采集仪；702、传感器吊绳；703、传感器保护架；704、水位管构件；705、过滤构件；706、装配式保护箱；707、过滤构件吊绳；708、水位传感器；709、孔；710、泥沙收集构件；8、真实浸润线；9、在线监测系统；901、浸润线智能监测仪；902、无线通信设备；903、通信电缆。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图3，现对本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法进行说明。所述一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，包括以下步骤

(1)初步预测浸润线的分布线并根据分布线布设三个观察孔；

(2)在三个所述观察孔内放入装配式自动化水位测管装置7，提高三个观察孔内的水位值的监测精度；

(3)通过所述装配式自动化水位测管装置7将水位值传递给浸润线智能监测仪；

(4)在所述浸润线智能监测仪内通过智能预测原理预测整个浸润线的位置。

本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，与现有技术相比，先对尾矿库进行初步预测浸润线的分布线，然后在这个分布线布设三个观察孔，并且在观察孔内放入装配式自动化水位测管装置7，以便提高观察孔内水位值的监测精度，然后通过装配式自动化水位测管装置7将监测到的数据传递给浸润线智能监测仪，在浸润线智能监测仪内通过智能预测原理预测出整个浸润线的位置；采用智能预测的方式，能在浸润线智能监测仪上更加准确的得到整个浸润线的位置。

作为本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的一种具体实施方式，三个观察孔分别位于初步预测浸润线埋深较大的位置、坝体中间的位置和地形变化剧烈的位置。在具有代表性的位置上开设观察孔，能更准确的反应出真实浸润线的位置。

作为本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的一种具体实施方式，智能预测原理预测浸润线的位置的公式为：

H(s)＝h(s)+Δh(s)

式中，h(s)为初步预测浸润线位置函数，Δh(s)为水位调差函数；

其中，初步预测浸润线位置函数h(s)的公式为：

式中，θ为等效底坡线与水平面的夹角；

其中，水位调差函数Δh(s)的公式为：

Δh(s)＝s⁵+a₁s⁴+a₂s³+a₃s²+a₄s

式中，a1、a2、a3、a4为智能调差水位方程系数。

作为本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的一种具体实施方式，初步预测浸润线位置函数h(s)中的c由以下公式得到：

式中，h₀₁为已知量，i＝sinθ；

初步预测浸润线位置函数h(s)中的

由以下两个公式迭代得到：

式中，β为初期坝内坡与水平面的夹角，s₀为已知量，j取正整数。

上面两个公式相互迭代，然后可以求出

作为本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的一种具体实施方式，智能调差水位方程系数a1、a2、a3、a4由以下矩阵算出：

式中，s₀为已知量，s₁、s₂和s₃均为浸润线在Δh₁、Δh₂和Δh₃处的对应值。

本发明采用智能化预测浸润线的方法，大大提高浸润线预测精度，避免对尾矿库安全状态的误判，装配式自动化水位测管装置便于安装和维护，并能提高监测精度。

考虑到坝体布设的浸润线测管(水位测管)为永久性测管，随着使用时间的增加，测管中反滤层必然会发生淤堵，从而影响浸润线的监测精度，为了增加精度，本发明中使用了装配式自动化水位测管装置7，它的反滤层为一个反滤构件，可以在淤堵时更换，保证浸润线测管正常工作，从而保证了浸润线(地下水位)的监测精度。

如图3，先根据Δh₁、Δh₂和Δh₃求出智能调差水位方程系数a1、a2、a3、a4，然后再求出水位调差函数Δh(s)，并且通过已知量在公式内求出初步预测浸润线位置函数h(s)，最终求出智能预测原理预测浸润线的位置函数H(s)。

本实施例中，如图4所示，浸润线智能监测仪901和无线通信设备902以及两者之间的用于电连接的通信电缆903组成在线监测系统9，这个在线监测系统9用于接收装配式自动化水位测管装置7反馈的信号，并能预测出浸润线的位置。

本实施例中，装配式自动化水位测管装置7的结构简图如图所示5，装配式自动化水位测管装置7包括无线发射采集仪701、传感器吊绳702、传感器保护架703、水位管构件704、过滤构件705、装配式保护箱706、过滤构件吊绳707、水位传感器708、孔709和泥沙收集构件710组成。无线发射采集仪701用于发射信号，孔709用于容纳水。

作为本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的一种具体实施方式，Δh₁、Δh₂和Δh₃由观察孔实测数据减去初步预测浸润线在该位置的水位得到。这样的设置方式使Δh₁、Δh₂和Δh₃更加准确，最终使浸润线的预测位置更加贴近实际的浸润线的位置。

作为本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的一种具体实施方式，观察孔的实测数据由无线通信技术传递给浸润线智能监测仪。使用无线通信技术将数据传递给浸润线智能监测仪，避免了使用线缆，方便了数据的传递，由于观察孔的实测数据是由装配式自动化水位测管装置7发给浸润线智能监测仪，因此，当采用无线通信技术，可以方便的将装配式自动化水位测管7放置在观察孔不同高度的位置上，不会受到线缆的牵制。

作为本发明提供的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法的一种具体实施方式，装配式自动化水位测管装置可更换反滤装置。当装配式自动化水位测管7能够更换反滤装置，能保证即使反滤装置被堵塞了，更换成新的反滤装置能保证观察孔内水位值的检测精度值，确保了自动化水位测管装置的适用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)初步预测浸润线的分布线并根据分布线布设三个观察孔；

(2)在三个所述观察孔内放入装配式自动化水位测管装置，提高三个所述观察孔内的水位值的监测精度；

(3)通过所述装配式自动化水位测管装置将水位值传递给浸润线智能监测仪；

(4)在所述浸润线智能监测仪内通过智能预测原理预测整个浸润线的位置,

所述智能预测原理预测浸润线的位置的公式为：

H(s)＝h(s)+Δh(s)

式中，h(s)为初步预测浸润线位置函数，Δh(s)为水位调差函数；

其中，所述初步预测浸润线位置函数h(s)的公式为：

式中，θ为等效底坡线与水平面的夹角；

式中，h₀₁为已知量，i＝sinθ；

由以下两个公式迭代得到：

式中，β为初期坝内坡与水平面的夹角，s₀为已知量，j取正整数，其中，所述水位调差函数Δh(s)的公式为：

Δh(s)＝s⁵+a₁s⁴+a₂s³+a₃s²+a₄s

式中，a1、a2、a3、a4为智能调差水位方程系数。

2.如权利要求1所述的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，其特征在于，所述三个观察孔分别位于初步预测浸润线埋深较大的位置、坝体中间的位置和地形变化剧烈的位置。

3.如权利要求1所述的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，其特征在于，所述智能调差水位方程系数a1、a2、a3、a4由以下矩阵算出：

式中，s₀为已知量，s₁、s₂和s₃均为浸润线在Δh₁、Δh₂和Δh₃处的对应值。

4.如权利要求3所述的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，其特征在于，所述Δh₁、Δh₂和Δh₃由所述观察孔实测数据减去初步预测浸润线在该位置的水位得到。

5.如权利要求1-4任意一项所述的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，其特征在于，所述观察孔的实测数据由无线通信技术传递给所述浸润线智能监测仪。

6.如权利要求1所述的一种基于在线监测系统尾矿库浸润线的智能预测方法，其特征在于，所述装配式自动化水位测管装置可更换反滤装置。

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