CN201993108U - 尾矿库在线智能监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尾矿库在线智能监测系统，包括监控中心、与监控中心连接的数据采集中心和干滩监测并将监测数据传输到监控中心的干滩监测装置，数据采集中心分别连接有坝体位移测斜监测装置、浸润线监测装置、库内水位监测装置、降雨量监测装置和库区视频监测装置。本实用新型可精确的采集各种数据，得到精确的监测数据，并对监测数据进行完善的集中分析处理，从而判断尾矿库的运行条件。

Description

尾矿库在线智能监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种智能监测系统，尤其涉及一种尾矿库在线智能监测系统，适用于尾矿库的自动化监测。

背景技术

近年来，我国的尾矿库溃坝事故屡有发生，给人民群众生命财产造成重大损失，给环境污染构成重大威胁。分析事故原因，其中尾矿坝的监测及预警不到位不容忽视。要加强尾矿尾矿坝的监管，首先应对尾矿坝运行中的主要技术参数如浸润线、坝体位移及库水位等进行监测。

目前大多采用人工观测的方法。坝体位移人工观测,主要是利用全站仪、经纬仪等设备定期对坝面上设置的位移观测点进行定位，确定坝面该点变形变位；库水位观测主要是利用设置在尾矿库进水构筑物上的水位标尺,人工读取库水位高程；浸润线人工观测主要是利用已经打好的浸润线观测孔，采用人工方式对管内水深进行定期测量，以确定浸润线的埋深状况。

虽然人工观测方法能够取得大量数据，但人工观测存在着明显的不足：人工观测周期长，信息量小，工作量大；监测数据容易受天气、人为因素和现场条件等许多因素的影响，在恶劣气候条件下不能取得监测数据；根据监测数据无法对险情进行预测预报，不能充分应用监测成果为尾矿库的日常安全管理工作服务。

目前已经有一些厂家设计研制出在线监测系统来弥补人工监测的不足。然而这类产品一般得到的监视画面都不够清晰，且监控覆盖面窄存在死角，相关系统不能充分应用监测成果对尾矿库进行有效全面的防范，从而导致管理人员不能及时准确发现险情并进行分析处理。尾矿库安全隐患不得到治理，不改善尾矿库安全运行条件，尾矿库就不能长期安全运行。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有尾矿库在线监测系统存在的上述问题，提供一种尾矿库在线智能监测系统，本实用新型可精确的采集各种数据，得到精确的监测数据，并对监测数据进行完善的集中分析处理，从而判断尾矿库的运行条件。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种尾矿库在线智能监测系统，其特征在于：包括监控中心、与监控中心连接的数据采集中心和干滩监测并将监测数据传输到监控中心的干滩监测装置，数据采集中心分别连接有坝体位移测斜监测装置、浸润线监测装置、库内水位监测装置、降雨量监测装置和库区视频监测装置，所述坝体位移测斜监测装置包括与数据采集中心连接的位移传感器，所述浸润线监测装置包括与数据采集中心连接的渗压传感器，所述库内水位监测装置包括与数据采集中心连接的水位传感器，所述降雨量监测装置包括与数据采集中心连接的雨量计，所述库区视频监测装置包括与数据采集中心连接摄像机，所述干滩监测装置包括GPS接收仪。

所述监控中心包括数据监测机构、数据分析机构、数据管理机构和数据输出机构，数据监测机构接收数据采集中心发送的数据并输出至监测界面和实时数据库中，数据分析机构对接收的数据实时显示和报警处理，数据管理机构对历史数据进行处理。

所述位移传感器包括水平位移监测传感器和垂直位移监测传感器，水平位移监测传感器设置在尾矿库坝体上的监测剖面上，垂直位移监测传感器设置在尾矿库坝坡上的滑坡监测点上。

所述渗压传感器设置在测压管内，测压管设置在尾矿库的测量点处的测压孔内。

所述水位传感器设置尾矿库的库水位监测点处，并通过光缆与数据采集中心连接。

所述雨量计设置在尾矿库的降雨量监测点处，并通过电缆与数据采集中心连接。

所述GPS接收仪为多个，分别设置在尾矿库的基准桩和移动标杆上。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型可精确的采集各种数据，得到精确的监测数据，并对监测数据进行完善的集中分析处理，从而判断尾矿库的运行条件，对尾矿库安全隐患还可以进行报警。

二、本实用新型可按设定的时间间隔顺序显示矿山所有监测点实时视频信息，系统可以实现多台摄像机的显示，将指定的一个或多个摄像机实时图像显示在指定的一个或多个显示器上，对重要监控点可以进行固定显示，对其他位置进行滚动屏显示。可以选择多种画面分割，能提供多种分辨率，以适应各种场合要求，并可以实现全屏显示。

三、本实用新型可视频智能分析报警，可智能分析液面液位变化、坝体形变、虚拟警戒线等自动化报警功能，作为各数据传感器的辅助手段，对灾害事故等安全事件进行预警，并可根据预先设定的阈值自动启动应急预案系统，尾矿库发生数据异常可在监控中心实时调用相关视频信息，便于应急救援指挥调度工作进行。

三、本实用新型设置有数据管理机构，集中对各监测探头数据、各监控点位视频数据进行统一的多级联动采集、分析、报警处理，尾矿库企业对各类安全事件的异常数据、内部处理流程、处置措施等需全部记录留存，形成生产运行电子档案，完整电子档案包括但不限于尾矿库安全技术规程所规定的全生命周期工程建设档案、生产运行档案和闭库及闭库后再利用档案。

四、本实用新型具备安全事故应急预案管理能力，发生重大险情时可自动启动紧急预案；能够通过网络得到有关安全运行和报警数据。

五、本实用新型可实现多级报警联动，报警按照预设级别的不同，具有层次性和针对性，不同级别的监控中心处理响应不同程度的报警。

附图说明

图1为本实用新型结构框图。

具体实施方式

一种尾矿库在线智能监测系统，包括监控中心、与监控中心连接的数据采集中心和干滩监测并将监测数据传输到监控中心的干滩监测装置，数据采集中心分别连接有坝体位移测斜监测装置、浸润线监测装置、库内水位监测装置、降雨量监测装置和库区视频监测装置，所述坝体位移测斜监测装置包括与数据采集中心连接的位移传感器，所述浸润线监测装置包括与数据采集中心连接的渗压传感器，所述库内水位监测装置包括与数据采集中心连接的水位传感器，所述降雨量监测装置包括与数据采集中心连接的雨量计，所述库区视频监测装置包括与数据采集中心连接摄像机，所述干滩监测装置包括GPS接收仪。

本实用新型的优选实施方式为，监控中心包括数据监测机构、数据分析机构、数据管理机构和数据输出机构，数据监测机构接收数据采集中心发送的数据并输出至监测界面和实时数据库中，数据分析机构对接收的数据实时显示和报警处理，数据管理机构对历史数据进行处理。

本实用新型的优选实施方式为，位移传感器包括水平位移监测传感器和垂直位移监测传感器，水平位移监测传感器设置在尾矿库坝体上的监测剖面上，垂直位移监测传感器设置在尾矿库坝坡上的滑坡监测点上。

本实用新型的优选实施方式为，渗压传感器设置在测压管内，测压管设置在尾矿库的测量点处的测压孔内。

本实用新型的优选实施方式为，水位传感器设置尾矿库的库水位监测点处，并通过光缆与数据采集中心连接。

本实用新型的优选实施方式为，雨量计设置在尾矿库的降雨量监测点处，并通过电缆与数据采集中心连接。

本实用新型的优选实施方式为，GPS接收仪为多个，分别设置在尾矿库的基准桩和移动标杆上。

以下对本实用新型作具体说明

坝体位移测斜监测装置：

坝体位移测斜监测即坝体变形监测，主要包括水平位移监测和垂直位移监测，其目的是为了及时掌握尾矿坝坝体的变形情况及规律，研究其有无露坡、滑动和倾覆的趋势。对坝体位移监测，根据坝的长短至少选择3～7个监测剖面。一般在最大坝高处、地基地形地质变化较大处、坝体拐角处均应布置监测剖面，根据坝的高矮坝在坝坡表面从上到下均匀设置3～5个滑坡监测点，在每个监测点打固定桩，深度根据坝体进行调整，在每个固定桩之间安装位移传感器，通过位移传感器监测固定桩之间，从而监测整个坝体的位移。位移测斜监测精度可达2mm。

浸润线监测装置：

浸润线即渗流流网的自由水面线，浸润线监测的目的是为了了解尾矿坝坝体内浸润线的位置和变化情况，以判断坝体是否处于稳定状态，确保坝体的安全运行并验证设计。

在尾库坝剖面上布置多个测量点，每个测量点上先打ф80mm孔，将ф70mm测压管（镀锌钢管或硬塑料管）埋入孔中，测压管的透水段，一般长1～2m，当用于点压力监测时应小于0.5m，测压管的沉积段，一般长0.5～1m。外部包扎足以防止周围土体颗粒进入的无纺土工织物，透水段与孔壁之间用反滤料填满。测压管的导管段应顺直，内壁光滑无阻，接头应采用外箍接头。管口应高于地面，并加防止雨水进入和人为破坏的保护装置。测压管的埋设，除必须随坝体堆筑适时埋设外，可钻孔埋设。随坝体堆筑施工埋设时，应确保管壁与周围土体结合良好和不因施工遭受破坏。

再将渗压传感器安装到测压管内。通过测量测压管内水压，计算出测压管内水位H1，根据埋入测压管的长度H，最后计算出该测量点浸润线深度。渗压监测精度可达10mm。一般测压传感器应该安装在浸润线以下。

库内水位监测装置：

水位传感器安装到溢水塔上，设1～2个监测点，然后通过水下光缆与数据采集中心相连。水位传感器监测水位数据等，并把数据传输到数据采集中心。库水位测点的布置根据坝型、筑坝及排尾方式确定，应设置在基本能代表库内平稳水位，并能满足工程管理和监测资料分析需要的地方。一般宜布置在库内排水构筑物（如排水井、排水斜槽等）上。

降雨量监测装置：

对于尾矿库，降雨量是影响其安全的最重要的环境因素，应在排水井处设置一个监测点，放置雨量计。将雨量计安装于尾矿库坝的监控室或者值班房的顶部，通过电缆将信号传至监控主机。可预先将雨量计安装底座用混凝土浇铸好。保证雨量计上方45°的仰角范围内无遮挡物。通过雨量计实现雨量信息的自动采集，存贮实时接收自动测报站雨量数据，并将数据传输到数据采集中心，再输送到监控中心，监控中心对接收到的数据进行处理，建立实时雨水情数据库，显示、打印各种数据报告，根据历史降雨量绘制尾矿库坝水位变化趋势图绘制历史曲线图。

干滩监测装置：

结合使用GPS卫星定位技术进行尾矿库干滩监测。采用多个安装高精度GPS接收仪的基准桩和移动标杆，通过卫星数据进行干滩长度等干滩监测，并将监测数据传输到监控中心。卫星预测是根据测区的地理位置以及最新的卫星星历，对卫星状况进行预报，作为选择合适的观测时间段的依据。静态观测前先使用星历预报软件选取最佳的观测时段进行观测。监测时，卫星截至高度角设置为1O度，数据采样率为5 S。监测周期为每月1次，对位移变化量和运动速度较大的时期，应缩短监测周期。监测时5台机器同时开始进行静态数据采集，为确保精度，数据记录时间为2小时以上。

库区视频监测装置

在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置若干台200万像素高清网络摄像机和一定数量的500万像素高清网络摄像机，通过现场摄像头实时拍摄并快速传输至监控中心的显示屏幕上，能够直观地显现尾矿库放矿及筑坝运行等情况。确保能够对库水位及干滩的变化，各种设施、构筑物的变形、位移、损毁、淤堵等异常状况进行监控，可进行远程设防，设置报警规则，实现对以上异常状况的智能检测和报警。各视频探头安装需保证稳固可靠，除全库区监控探头外，对坝体、各排洪构筑物、放矿设施进行监控的探头，角度和位置需进行固定，确保对重点安全设备设施的连续监控。尾矿库视频监控装置需具备智能分析报警功能，可智能分析液面液位变化、坝体形变、虚拟警戒线等自动化报警功能，作为各数据传感器的辅助手段，对灾害事故等安全事件进行预警。

高清网络摄像机具有1/2寸以上传感器，支持FAV智能视频分析功能，有良好的夜间监控效果。具备在停断电、断网等情况下的不间断工作能力。历史录像数据保留30天以上存档，报警历史数据及截图至少保留5年以上以备查询分析。高清摄像机无比锐利的画面细节将让所有画面细节纤毫毕现，为后期信息处理甚至案件分析提供最充分的保障。监控图像是市场上最好的模拟摄像机的24倍。配备先进的全动态逐行扫描技术，每秒可扫描22幅1600x1200的视频图像，专利视频处理架构可每秒并行处理60亿个数学运算。超高的清晰度及锐利的图像品质使得等至少可以取代24台普通摄像机，因此可大大减少安装的支出。甚至，摄像机都不需要外接电源，低成本的PoE交换机将通过网线向摄像机提供电力供给。应用全景式高清摄像机的监控装置可在实时或事后进行高清晰度的数字图像缩放，具备强大的数字图像缩放功能，可同时观看放大及全景的视频图像。

监控中心的处理流程如下：

数据监测机构：采集各类传感器的监测数据，并对采集到得数据信号进行分析，根据建立好的数学模型进行物理量计算，并输出至监测界面和实时数据库中。可采集的传感器信号类型主要包括坝体位移监测、坝体浸润线监测、库水位监测、干滩长度监测、雨量监测、视频监测。

数据分析机构：通过快速不间断的对坝体安装的传感器进行信号采集存储后后，可统一对所有数据进行实时显示。对现场传感器安装情况进行模拟平面图显示，实时显示各点监测数据，并根据报警级别显示报警状态并定位到具体传感器位置。提供传感器实时数据列表显示，并根据报警级别显示报警状态并定位到具体传感器位置。

数据管理机构：可通过数据查询界面对所有传感器在某时段的历史数据和报警数据，输出至Excel表进行进一步比较分析。根据现场安装情况设置传感器参数，很方便的对传感器进行在线修改和调零设置。

数据输出机构：通过对历史数据的分析，可以对所有传感器的监测数据进行统计分析，整理形成日报表、月报表和年报表输出到Excel进行进一步分析、打印。对每个传感器可形成数据变化曲线，直观的对统计结果进行分析评价。

本实用新型中，雨量计通过雨水收集器收集降水信息，然后定量化降水的水量，通过数据采集中心转化为数字信号再传递到监控中心进行处理。

本实用新型中，在传感器收集到的数据出现超过系统配置的警戒限值的时候，系统能够通过传感器的安装位置和摄像机的视频覆盖区域进行比对，从而自动切换到相关的高清视频。并且通过系统设定的通知方式通知相关人员。

Claims (6)

1. 一种尾矿库在线智能监测系统，其特征在于：包括监控中心、与监控中心连接的数据采集中心和干滩监测并将监测数据传输到监控中心的干滩监测装置，数据采集中心分别连接有坝体位移测斜监测装置、浸润线监测装置、库内水位监测装置、降雨量监测装置和库区视频监测装置，所述坝体位移测斜监测装置包括与数据采集中心连接的位移传感器，所述浸润线监测装置包括与数据采集中心连接的渗压传感器，所述库内水位监测装置包括与数据采集中心连接的水位传感器，所述降雨量监测装置包括与数据采集中心连接的雨量计，所述库区视频监测装置包括与数据采集中心连接摄像机，所述干滩监测装置包括GPS接收仪。

2.根据权利要求1所述的尾矿库在线智能监测系统，其特征在于：所述位移传感器包括水平位移监测传感器和垂直位移监测传感器，水平位移监测传感器设置在尾矿库坝体上的监测剖面上，垂直位移监测传感器设置在尾矿库坝坡上的滑坡监测点上。

3.根据权利要求2所述的尾矿库在线智能监测系统，其特征在于：所述渗压传感器设置在测压管内，测压管设置在尾矿库的测量点处的测压孔内。

4.根据权利要求3所述的尾矿库在线智能监测系统，其特征在于：所述水位传感器设置尾矿库的库水位监测点处，并通过光缆与数据采集中心连接。

5.根据权利要求4所述的尾矿库在线智能监测系统，其特征在于：所述雨量计设置在尾矿库的降雨量监测点处，并通过电缆与数据采集中心连接。

6.根据权利要求5所述的尾矿库在线智能监测系统，其特征在于：所述GPS接收仪为多个，分别设置在尾矿库的基准桩和移动标杆上。

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