CN114942041A - 一种尾矿库安全监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尾矿库安全监测系统及方法，其中所述尾矿库安全监测系统，包括：干滩检测装置，用于检测尾矿坝的干滩坡度和干滩长度；浸润线检测装置，用于检测尾矿坝内的渗流；沉降检测装置，用于检测尾矿坝的沉降量。有益效果：本发明的尾矿库安全监测系统及方法通过干滩检测装置、浸润线检测装置、沉降检测装置、位移检测装置、降雨量检测装置和水位检测装置实现实时自动监测尾矿坝的干滩坡度和干滩长度、尾矿坝内的渗流、尾矿坝的沉降量、位移量、尾矿库区域的降雨量和库区水位信息，当监测信息异常时能够及时报警，省去了人工定时巡检的麻烦，而且不受天气影响，监测数据精准可靠发明的技术方案。

Description

一种尾矿库安全监测系统及方法

技术领域

本发明涉及尾矿库安全监测领域，特别涉及一种尾矿库安全监测系统及方法。

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。尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故。因此需要对其安全进行全天候监测。

现有技术中，为保证尾矿库安全运行，基本上都是靠人工定时上坝进行查看巡逻，一旦发现问题，及时上报处理。尤其在雨天等恶劣天气，为确保尾矿库安全运行，需要加大巡逻频次和密度，显然这将大大加重工作人员的负担，而且恶劣天气下视线不好，能见度差，监测质量下降。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种尾矿库安全监测系统及方法，以解决上述背景技术中提到的采用人工巡检尾矿库成本高，且恶劣天气下巡检质量下降的问题。

为解决上述问题，本发明提出了一种尾矿库安全监测系统，包括：

干滩检测装置，用于检测尾矿坝的干滩坡度和干滩长度；

浸润线检测装置，用于检测尾矿坝内的渗流；

沉降检测装置，用于检测尾矿坝的沉降量；

位移检测装置，用于检测尾矿坝的位移量；

降雨量检测装置，用于检测尾矿库区域的降雨量；

水位检测装置，用于检测尾矿坝内库区水位；

控制中心，用于获取干滩检测装置、浸润线检测装置、沉降检测装置、位移检测装置、降雨量检测装置、水位检测装置的检测数据并将数据信息显示在显示单元上；

报警单元，用于在控制中心的控制下发出报警信息。

在一实施例中，所述干滩检测装置包括气囊，所述气囊漂浮于尾矿坝内库区水面上；

所述尾矿坝的滩顶固设有护罩，所述护罩和气囊之间连接拉拽线，所述拉拽线上设有拉力传感器一和拉杆，所述拉杆上水平固定安装有安装杆，所述安装杆位于拉杆两侧，且与拉杆垂直，所述安装杆上远离拉杆的两端设有测距仪，所述测距仪用于检测其到护罩的距离；

所述气囊上均匀分布有多个螺旋桨和驱动螺旋桨转动使气囊在水面上移动的电机一；

所述气囊上设有测深装置，用于检测气囊到其正下方的尾矿坝的斜坡的距离，所述测深装置有多个，用于检测斜坡的坡度。

在一实施例中，所述拉力传感器一和测距仪位于护罩内，所述拉拽线的一端伸入护罩内并与护罩内壁固连。

在一实施例中，所述测距仪以可绕安装杆旋转的方式与安装杆连接。

在一实施例中，所述测深装置包括：

滑杆，与气囊固连，所述滑杆上竖直滑动安装有滑板，所述滑板上设有绕线辊和驱动绕线辊转动的电机二，所述绕线辊上缠绕有吊绳一，所述吊绳一的下端悬挂锚定；

吊绳二，上端与气囊固连，下端与滑板固连；

拉力传感器二，设于吊绳二上，用于检测滑板对吊绳二的拉力；

转角传感器，设于绕线辊上，用于检测绕线辊的旋转角度。

在一实施例中，所述气囊外固套有挡波圈，所述挡波圈上设有太阳能电池板和安装架，所述滑杆和吊绳二与安装架固连。

在一实施例中，所述安装架上竖直固设有立柱，所述立柱与拉拽线连接。

此外，为解决上述问题，本发明还提供了一种尾矿库安全监测方法，包括：

获取尾矿库的安全监测数据；

判断安全监测数据是否正常；

若不正常，则控制报警单元报警。

在一实施例中，所述安全监测数据包括尾矿坝的干滩坡度和干滩长度、尾矿坝内的渗流、尾矿坝的沉降量、位移量、尾矿库区域的降雨量和库区水位。

有益效果：本发明的尾矿库安全监测系统及方法通过干滩检测装置、浸润线检测装置、沉降检测装置、位移检测装置、降雨量检测装置和水位检测装置实现实时自动监测尾矿坝的干滩坡度和干滩长度、尾矿坝内的渗流、尾矿坝的沉降量、位移量、尾矿库区域的降雨量和库区水位信息，当监测信息异常时能够及时报警，省去了人工定时巡检的麻烦，而且不受天气影响，监测数据精准可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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是本发明尾矿库安全监测系统的示意图；

图2是本发明干滩检测装置的使用示意图；

图3是本发明图2中的A部放大图；

图4是本发明图3中的C部放大图；

图5是本发明图2中的B部放大图；

图6是本发明图5中的D部放大图;

图7是本发明图6中的E部放大图；

图8是本发明测距仪的安装示意图。

附图标记说明如下：

1、尾矿坝；2、水面；3、拖拽线；4、护罩；5、拉力传感器一；6、拉杆；7、安装杆；8、测距仪；9、控制器一；10、挡波圈；11、气囊；12、太阳能电池板；13、安装架；14、立柱；15、电机一；16、螺旋桨；17、控制器二；18、滑杆；19、滑板；20、电机二；21、绕线辊；22、辊架；23、吊绳一；24、锚定；25、吊绳二；26、拉力传感器二；27、转角传感器；28、导线；29、斜坡。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出了一种尾矿库安全监测系统。

在发明一实施例中，如图1所示，所述尾矿库安全监测系统包括：

干滩检测装置，用于检测尾矿坝1的干滩坡度和干滩长度；

浸润线检测装置，用于检测尾矿坝1内的渗流；

沉降检测装置，用于检测尾矿坝1的沉降量；

位移检测装置，用于检测尾矿坝1的位移量；

降雨量检测装置，用于检测尾矿库区域的降雨量；

水位检测装置，用于检测尾矿坝1内库区水位；

控制中心，用于获取干滩检测装置、浸润线检测装置、沉降检测装置、位移检测装置、降雨量检测装置、水位检测装置的检测数据并将数据信息显示在显示单元上；

报警单元，用于在控制中心的控制下发出报警信息，当干滩检测装置、浸润线检测装置、沉降检测装置、位移检测装置、降雨量检测装置、水位检测装置的检测数据超出控制中心预设的正常范围后，控制中心控制报警装置报警，以提醒工作人员及时处理。

本实施例的尾矿库安全监测系统通过干滩检测装置、浸润线检测装置、沉降检测装置、位移检测装置、降雨量检测装置和水位检测装置实现实时自动监测尾矿坝1的干滩坡度和干滩长度、尾矿坝1内的渗流、尾矿坝1的沉降量、位移量、尾矿库区域的降雨量和库区水位信息，当监测信息异常时能够及时报警，省去了人工定时巡检的麻烦，而且不受天气影响，监测数据精准可靠。

在本实施例中，如图5所示，所述干滩检测装置包括气囊11，所述气囊11漂浮于尾矿坝1内库区水面2上；

在本实施例中，如图3所示，所述尾矿坝1的滩顶固设有护罩4，所述护罩4和气囊11之间连接拉拽线，优选的，所述拉拽线的一端伸入护罩4内并与护罩4内壁固连，所述拉拽线上设有拉力传感器一5和拉杆6，所述拉力传感器一5用于检测拉拽线受到的拉力，所述拉杆6接入拉拽线，且拉杆6的长度方向与拉拽线的长度方向平行，如图4和图8所示，所述拉杆6上水平固定安装有安装杆7，所述安装杆7位于拉杆6两侧，且与拉杆6垂直，所述安装杆7上远离拉杆6的两端设有测距仪8，所述测距仪8用于检测其到护罩4的距离，优选的，如图3和图4所示，所述拉力传感器一5和测距仪8位于护罩4内，这样设计，可通过护罩4保护拉力传感器一5和测距仪8，使其免受风吹日晒雨淋，延长使用寿命，保证其可靠稳定的工作，此时，所述测距仪8可采用激光测距仪8，护罩4的设置可避免恶劣天气影响测距仪8的测量精度，如图3和图4所示，所述测距仪8可向护罩4内壁发射激光束，测量其到护罩4内壁的距离。

在本实施例中，优选的，所述测距仪8以可绕安装杆7旋转的方式与安装杆7连接，如图4所示，测距仪8悬挂于安装杆7下方，并能够绕安装杆7旋转，这样设计，不管安装杆7如何转动，测距仪8总能保持水平，当拉拽线倾斜至图4所示位置时，拉拽线与水平面的夹角β可根据安装杆7到拉拽线靠近护罩4内壁的一端的距离和测距仪8测得的距离计算得到。

在本实施例中，如图8所示，其为图4中安装杆7的俯视图，从图8中可以看出当测距仪8的测距方向与护罩4内壁垂直时，两个测距仪8测得的距离值相等，反之，若两个测距仪8测得的距离值不相等，则说明测距仪8的测距方向与护罩4内壁不垂直。

在本实施例中，如图5和图6所示，所述气囊11上均匀分布有多个螺旋桨16和驱动螺旋桨16转动使气囊11在水面2上水平移动的电机一15，优选的，所述气囊11呈圆环形，多个螺旋桨16以圆环形的圆心为中心呈中心对称分布，这样设计，控制不同的螺旋桨16转动可驱动气囊11在水面2上向不同的方向水平移动；比如当需要检测拉拽线与水平面的夹角β时，若拉力传感器一5检测到的拉力小于预设值，则说明拉拽线没有拉直，此时可控制相应的电机一15驱动螺旋浆转动推动气囊11移动将拉拽线拉直，直至拉力传感器检测到的拉力值达到预设值为止。

进一步的，在检测拉拽线与水平面的夹角β时，若拉力传感器检测到的拉力值达到预设值后，两个测距仪8测得的距离值不相等，则可控制相应的电机一15驱动螺旋浆转动推动气囊11移动使两个测距仪8测得的距离值恢复相等，然后再测量拉拽线与水平面的夹角β。

在本实施例中，所述气囊11上设有测深装置，用于检测气囊11到其正下方的尾矿坝1的斜坡29的距离，由于气囊11漂浮于水平上，固拉拽线靠近气囊11的一端到测深装置的距离是固定不变的，比如图5所示，拉拽线靠近气囊11的一端到测深装置的距离，也即立柱14的高度是固定不变的。

进一步的，所述测深装置有多个，多个测深装置可用于检测斜坡29的坡度，比如图5-图7所示，所述测深装置包括滑杆18、吊绳二25、拉力传感器二26和转角传感器27，所述滑杆18与气囊11固连，所述滑杆18上竖直滑动安装有滑板19，所述滑板19上设有辊架22、绕线辊21和驱动绕线辊21转动的电机二20，所述绕线辊21安装在辊架22上并与电机二20传动连接，所述绕线辊21上缠绕有吊绳一23，所述吊绳一23的下端悬挂锚定24，控制电机二20转动带动绕线辊21转动可收放吊绳一23，所述吊绳二25上端与气囊11固连，下端与滑板19固连，所述拉力传感器二26设于吊绳二25上，用于检测滑板19对吊绳二25的拉力，所述转角传感器27设于绕线辊21上，用于检测绕线辊21的旋转角度，当拉力传感器检测到的拉力值达到预设值，且两个测距仪8测得的距离值相等后，控制电机二20转动带动绕线辊21转动下放锚定24，在锚定24未落到斜坡29上时，拉力传感器二26检测到的拉力值是固定不变的，当锚定24落到斜坡29上后，拉力传感器二26检测到的拉力值突然减小，据此可控制电机二20不再转动，通过锚定24使气囊11在水面2上不水平移动，当绕线辊21开始展开吊绳一23时，转角传感器27开始检测其旋转角度，当锚定24落到斜坡29上、电机二20停止转动后，根据转角传感器27检测到的绕线辊21的旋转角度和绕线辊21的直径计算出吊绳一23的展开长度，也即锚定24下降高度L，此高度即是气囊11到斜坡29在竖直方向上的距离，该距离加上前述的立柱14的高度之和就是拉拽线的下端到其正下方的斜坡29上的F点的距离。

在本实施例中，当多个测深装置测得多个锚定24下降高度L时，根据该多个锚定24下降高度L可计算出斜坡29的坡度，相应的，拉拽线、斜坡29和立柱14的之间的夹角都可以计算得到，在知道了拉拽线的下端到其正下方的斜坡29上的F点的距离后就可以根据三角函数计算出F点到滩顶的长度；图2中G点为水面2和斜坡29的交点，F点到G点的距离可以根据前述数据得出，用F点到滩顶的长度减去F点到G点的距离就得到了干滩长度。

在本实施例中，如图3所示，所述护罩4内设有控制器一9，所述拉力传感器一5和测距仪8测得的数据信息可实时传递给控制器一9，所述控制器一9通过导线28连接设置在气囊11上的控制器二17，如图5所示，所述导线28埋设在斜坡29上，所述控制器二17用于接受控制器一9的控制指令控制电机一15和电机二20动作，所述拉力传感器二26和转角传感器27检测到的数据信息经导线28传给控制器一9，由控制器一9进行分析计算得出干滩长度并发回控制中心，比如，当拉力传感器检测到的拉力值未达到预设值和/或两个测距仪8测得的距离值不相等时，控制器一9给控制器二17发送控制指令，由控制器二17控制电机一15转动带动螺旋桨16转动停止气囊11的位置，使拉力传感器检测到的拉力值达到预设值和/或两个测距仪8测得的距离值相等，而后，控制器一9根据测距仪8的测量值计算出拉拽线与水平面的夹角β、根据多个锚定24下降高度L计算出斜坡29的坡度、根据拉拽线的下端到其正下方的斜坡29上的F点的距离、F点到G点的距离计算出干滩长度。

在本实施例中，进一步的，如图5所示，所述气囊11外固套有挡波圈10，用于阻挡水波，避免水波引起气囊11上下晃动影响拉拽线稳定性，所述挡波圈10上设有太阳能电池板12和安装架13，通过太阳能电池板12发电为控制器二17、电机一15、电机二20、拉力传感器二26和转角传感器27工作供电，当然，于其它实施例中，也可以通过导线28为上述用电设备供电，安装架13的设置方便安装固定滑杆18和吊绳二25，所述滑杆18和吊绳二25与安装架13固连。

在本实施例中，所述安装架13上竖直固设有立柱14，所述立柱14与拉拽线连接。

本实施例的干滩检测装置相比现有技术中采用CCD光电器件检测干滩长度和干滩坡度的方法适应性好，在各种恶劣天气下仍能保持正常工作，不受天气影响，监测数据精准可靠，实用性好。

此外，为解决上述问题，本发明还提供了一种尾矿库安全监测方法，包括：

获取尾矿库的安全监测数据，所述安全监测数据包括尾矿坝1的干滩坡度和干滩长度、尾矿坝1内的渗流、尾矿坝1的沉降量、位移量、尾矿库区域的降雨量和库区水位；

判断安全监测数据是否正常，若不正常，则控制报警单元报警，提醒工作人员及时处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种尾矿库安全监测系统，其特征在于，包括：干滩检测装置，用于检测尾矿坝的干滩坡度和干滩长度；浸润线检测装置，用于检测尾矿坝内的渗流；沉降检测装置，用于检测尾矿坝的沉降量；位移检测装置，用于检测尾矿坝的位移量；降雨量检测装置，用于检测尾矿库区域的降雨量；水位检测装置，用于检测尾矿坝内库区水位；控制中心，用于获取干滩检测装置、浸润线检测装置、沉降检测装置、位移检测装置、降雨量检测装置、水位检测装置的检测数据并将数据信息显示在显示单元上；报警单元，用于在控制中心的控制下发出报警信息。

2.如权利要求1所述的尾矿库安全监测系统，其特征在于，所述干滩检测装置包括气囊，所述气囊漂浮于尾矿坝内库区水面上；所述尾矿坝的滩顶固设有护罩，所述护罩和气囊之间连接拉拽线，所述拉拽线上设有拉力传感器一和拉杆，所述拉杆上水平固定安装有安装杆，所述安装杆位于拉杆两侧，且与拉杆垂直，所述安装杆上远离拉杆的两端设有测距仪，所述测距仪用于检测其到护罩的距离；所述气囊上均匀分布有多个螺旋桨和驱动螺旋桨转动使气囊在水面上移动的电机一；所述气囊上设有测深装置，用于检测气囊到其正下方的尾矿坝的斜坡的距离，所述测深装置有多个，用于检测斜坡的坡度。

3.如权利要求2所述的尾矿库安全监测系统，其特征在于，所述拉力传感器一和测距仪位于护罩内，所述拉拽线的一端伸入护罩内并与护罩内壁固连。

4.如权利要求2所述的尾矿库安全监测系统，其特征在于，所述测距仪以可绕安装杆旋转的方式与安装杆连接。

5.如权利要求2所述的尾矿库安全监测系统，其特征在于，所述测深装置包括：滑杆，与气囊固连，所述滑杆上竖直滑动安装有滑板，所述滑板上设有绕线辊和驱动绕线辊转动的电机二，所述绕线辊上缠绕有吊绳一，所述吊绳一的下端悬挂锚定；吊绳二，上端与气囊固连，下端与滑板固连；拉力传感器二，设于吊绳二上，用于检测滑板对吊绳二的拉力；转角传感器，设于绕线辊上，用于检测绕线辊的旋转角度。

6.如权利要求5所述的尾矿库安全监测系统，其特征在于，所述气囊外固套有挡波圈，所述挡波圈上设有太阳能电池板和安装架，所述滑杆和吊绳二与安装架固连。

7.如权利要求6所述的尾矿库安全监测系统，其特征在于，所述安装架上竖直固设有立柱，所述立柱与拉拽线连接。

8.一种尾矿库安全监测方法，其特征在于，包括：获取尾矿库的安全监测数据；判断安全监测数据是否正常；若不正常，则控制报警单元报警。

9.如权利要求8所述的尾矿库安全监测方法，其特征在于，所述安全监测数据包括尾矿坝的干滩坡度和干滩长度、尾矿坝内的渗流、尾矿坝的沉降量、位移量、尾矿库区域的降雨量和库区水位。

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