CN202734866U - 尾矿库在线安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种尾矿库在线安全监测系统，其监测单元输出端与通信设施输入端连接，通信设施输出端与监测管理中心输入端连接。本实用新型实现了尾矿库的远程、实时、在线监测，具有高精度、少成本、安装简便，解决了传统的人工监测存在的多种问题以及改进了现有尾矿库在线监测存在的诸多缺陷，提高了系统的可靠性和实用性，通过对尾矿库安全进行重点监测，并将监测数据自动进行分级预警及实时报警，有利于及时了解尾矿库运行的安全状况，达到提高尾矿库安全管理和应急响应水平，为保障尾矿库的安全运行提供了有力的技术支持。

Description

尾矿库在线安全监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种安全监测系统，特别涉及尾矿库在线安全监测系统。

技术背景

尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的，用以贮存金属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。尾矿库在线安全监测对于加强尾矿库的安全监管、掌握尾矿库的工作状态、实现尾矿库的科学运行和管理都意义重大。目前我国尾矿库安全监测多由人工定期用传统仪器到现场进行测量，监测工作量大，受天气、人工、现场条件等许多因素影响，存在一定的系统误差和人工误差，同时人工监测还存在着不能实时监测尾矿库运行的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库安全运行的各项技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理。近年来虽有一些工程已开始采用在线监测来解决人工监测带来的问题，但还普遍存在监测方法监测精度不高、监测设备投入过大以及设备安装复杂等不足，导致其在线监测仍然存在诸多缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于解决尾矿库传统的人工监测存在的多种问题以及改进现有尾矿库在线监测存在的诸多缺陷，提供一种尾矿库在线安全监测系统，利用分布式监测网络，在尾矿库的不同位置分别设置不同功能的监测子单元，通过通信设施与监测管理中心之间实现监测数据的传输，在监测管理中心完成监测数据的汇总、储存、处理及显示，并将各监测数据与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警及实时报警。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是，尾矿库在线安全监测系统，包括监测单元、通信设施、监测管理中心和供电与防雷设施，监测单元输出端与通信设施输入端连接，通信设施输出端与监测管理中心输入端连接。

所述监测单元包括：表面位移监测子单元、内部位移监测子单元、浸润线监测子单元、库水位监测子单元、干滩监测子单元、降水量监测子单元、渗流量监测子单元、视频监测子单元；

所述表面位移监测子单元由棱镜和智能型全站仪组成，且棱镜和智能型全站仪建立光学信号联接；

所述内部位移监测子单元由固定式测斜仪传感器和数据采集装置组成，固定式测斜仪传感器的输出端与数据采集装置的输入端连接；

所述浸润线监测子单元由渗压传感器和数据采集装置组成，渗压传感器输出端与数据采集装置的输入端连接；

所述库水位监测子单元由水压传感器和数据采集装置组成，水压传感器输出端与数据采集装置的输入端连接；

所述干滩监测子单元由滩顶线和水边线、无合作目标性全站仪组成，且滩顶线和水边线与无合作目标性全站仪建立光学信号联接；

所述降水量监测子单元由雨量计和数据采集装置组成，雨量计输出端与数据采集装置输入端连接；

所述渗流量监测子单元由非接触式测距仪器或量水堰计和数据采集装置组成，非接触式测距仪器或量水堰计输出端与数据采集装置输入端连接；

所述视频监测子单元由高清网络摄像机和数据采集装置组成，高清网络摄像机输出端与数据采集装置输入端连接。

所述监测管理中心完成监测数据的汇总、储存、处理及显示，并将监测数据与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警及实时报警。

本实用新型的优点是：（1）实现了尾矿库的远程、实时、在线监测。（2）高精度、少成本、安装简便，解决了传统的人工监测存在的多种问题以及改进了现有尾矿库在线监测存在的诸多缺陷，提高了系统的可靠性和实用性。（3）可对尾矿库安全进行重点监测，并将监测数据自动进行分级预警及实时报警，有利于及时了解尾矿库运行的安全状况，可以提高尾矿库安全管理和应急响应水平，为保障尾矿库安全运行提供技术支持。

附图说明

图1 是本实用新型原理方框图。          

图2 是本实用新型监测单元组合方框图。

图中：1—监测单元，2—通信设施，3—监测管理中心，4—供电与防雷设施，11—表面位移监测子单元，12—内部位移监测子单元，13—浸润线监测子单元，14—库水位监测子单元，15—干滩监测子单元，16—降水量监测子单元，17—渗流量监测子单元，18—视频监测子单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，参见图1～2，尾矿库在线安全监测系统，包括：监测单元1、通信设施2、监测管理中心3和供电与防雷设施4，监测单元1输出端与通信设施2输入端连接，通信设施2输出端与监测管理中心3输入端连接。

所述监测单元1包括表面位移监测子单元11、内部位移监测子单元12、浸润线监测子单元13、库水位监测子单元14、干滩监测子单元15、降水量监测子单元16、渗流量监测子单元17、视频监测子单元18：

所述表面位移监测子单元11由棱镜111和智能型全站仪112组成，且棱镜111和智能型全站仪112建立光学信号联接；

所述内部位移监测子单元12由固定式测斜仪传感器121和数据采集装置122组成，固定式测斜仪传感器121的输出端与数据采集装置122的输入端连接；

所述浸润线监测子单元13由渗压传感器131和数据采集装置132组成，渗压传感器131输出端与数据采集装置132的输入端连接；

所述库水位监测子单元14由水压传感器141和数据采集装置142组成，水压传感器141输出端与数据采集装置142的输入端连接；

所述干滩监测子单元15由滩顶线和水边线151、无合作目标性全站仪152组成，且滩顶线和水边线151与无合作目标性全站仪152建立光学信号联接；

所述降水量监测子单元16由雨量计161和数据采集装置162组成，雨量计161输出端与数据采集装置162输入端连接；

所述渗流量监测子单元17由非接触式测距仪器或量水堰计171和数据采集装置172组成，非接触式测距仪器或量水堰计171输出端与数据采集装置172输入端连接；

所述视频监测子单元18由高清网络摄像机181和数据采集装置182组成，高清网络摄像机181输出端与数据采集装置182输入端连接。

所述监测管理中心3完成监测数据的汇总、储存、处理及显示，并将监测数据与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警及实时报警。

实施例：本实用新型的一种最佳方式，参见图1～2，监测单元1通过通信设施2与监测管理中心3之间实现监测数据的传输，监测管理中心3完成监测数据的汇总、储存、处理及显示，并将各监测数据与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警和实时报警，整个系统的供电及防雷由供电与防雷设施4提供。

监测单元1由表面位移监测子单元11、内部位移监测子单元12、浸润线监测子单元13、库水位监测子单元14、干滩监测子单元15、降水量监测子单元16、渗流量监测子单元17、视频监测子单元18组合而成，也可以是其中任意几个子单元的组合。

在表面位移监测子单元11内有监测点、监测基点、监测站。监测点设在尾矿库坝体监测断面上，在监测点设置棱镜111并安装保护装置；监测基点设在尾矿库坝体周边稳定位置，在监测基点也设置棱镜111并安装保护装置；监测站设在尾矿库可以通视监测点和监测基点的稳定位置，在监测站设置智能型全站仪112并建观测房。棱镜111与智能型全站仪112不需要连接，智能型全站仪112通过光学手段对各监测点进行精确测量，以实现对尾矿坝坝体表面位移进行监测。表面位移监测精度：角度测量可达1"，距离测量可达1mm+1ppm。

在内部位移监测子单元12内有监测点和监测站。监测点设在尾矿库坝体内部位移监测断面上，在监测点设置测斜管和固定式测斜仪传感器121并安装保护装置；监测站设在尾矿库坝体表面，在监测站设置数据采集装置122。固定式测斜仪传感器121通过通信线缆与数据采集装置122连接，由数据采集装置122对固定式测斜仪传感器121进行数据的采集，以实现对尾矿坝坝体内部位移进行监测。内部位移监测精度优于3mm。

在浸润线监测子单元13内有监测点和监测站。监测点设在尾矿库坝体浸润线监测断面上，在监测点钻孔至稳定水位以下1～2m再设置测压管和渗压传感器131并安装保护装置；监测站设在尾矿库坝体表面，在监测站设置数据采集装置132。把渗压传感器131放置在钻孔里（与测压管结合使用），当被测钻孔里的水压荷载作用在渗压传感器131上，即可测出水荷载的压力值；通过测量渗压传感器131的压力，再转换成水深，即可得到单个浸润线监测孔内的水位高度或位置，通过一个断面上不同位置的监测孔即可反映出尾矿坝监测断面的浸润线，通过多个断面的监测即可反映出整个尾矿坝的渗流状态。渗压传感器131通过通信线缆与数据采集装置132连接，由数据采集装置132对渗压传感器131进行数据的采集，以实现对整个尾矿库坝体的渗流状态进行监测。浸润线监测精度优于10mm。

在库水位监测子单元14内有监测点和监测站。监测点设在尾矿库排水构筑物处或需要监测库水位的位置，在监测点设置水压传感器141并安装保护装置；监测站设在监测点附近的稳定位置，在监测站设置数据采集装置142。水压传感器141通过通信线缆与数据采集装置142连接，由数据采集装置142对水压传感器141进行数据的采集，以实现对尾矿库库水位高程进行监测。库水位监测精度优于10mm。

在干滩监测子单元15内有监测点和监测站。监测点设在尾矿库干滩滩顶线和水边线151（尾矿库干滩面与库水面交界线）上，监测站设在尾矿库可以通视监测点的稳定位置，在监测站设置无合作目标性全站仪152并建观测房。尾矿库干滩滩顶线和水边线151与无合作目标性全站仪152不需要连接，无合作目标性全站仪152通过光学手段对尾矿库干滩滩顶线和水边线151（尾矿库干滩面与库水面交界线）进行连续的测量，再根据公式计算得到最小干滩长对应的滩顶高程、干滩坡度和最小安全超高，以实现对尾矿库干滩进行监测。干滩监测精度：安全超高优于10mm，干滩长度优于1m。

在降水量监测子单元16内有监测点和监测站。监测点设在尾矿库排水构筑物附近或需要监测降水量的位置，在监测点设置雨量计161并安装保护装置；监测站设在监测点附近的稳定位置，在监测站设置数据采集装置162。通过监测点的雨量计161收集降水信息，然后定量化降水的水量，如果连续降水，雨量计161可自动控制进水电动阀和排水电动阀，连续降水计量。雨量计161通过通信线缆与数据采集装置162连接，由数据采集装置162对雨量计161进行数据的采集，以实现对尾矿库内降水的水量进行监测。降水量监测精度优于0.1mm。雨量计161是容栅式雨量计。

在渗流量监测子单元17内有监测点和监测站。监测点设在初期坝坝脚渗流出水口位置，在监测点设置矩形量水堰堰槽，在槽上安装一个非接触式测距仪器或量水堰计171并安装保护装置；监测站设在监测点附近的稳定位置，在监测站设置数据采集装置172。通过非接触式测距仪器或量水堰计171自动测得量水堰堰上水头，再根据公式计算得到渗流量。非接触式测距仪器或量水堰计171通过通信线缆与数据采集装置172连接，由数据采集装置172对非接触式测距仪器或量水堰计171进行数据的采集，以实现对尾矿库内量水堰堰上水头及其渗流量进行监测。渗流量监测精度优于10ml/s。

在视频监测子单元18内有监测点和监测站。监测点设在库内排水井、堆积坝、滩面及尾矿排放管等重要区域，在监测点设置立杆并安装高清网络摄像机181及保护装置；监测站设在监测点附近的稳定位置，在监测站设置数据采集装置182。通过设置高清网络摄像机181，使生产、管理人员以直观形式监控尾矿库实时运行情况，同时要求24小时在线智能监控，并有良好的夜视能力、历史数据存档期不少于30天，报警数据及截图至少保留5年以上，具有智能分析报警功能。高清网络摄像机181通过视频线及通信线缆与数据采集装置182连接；由数据采集装置182对高清网络摄像机181进行数据的采集，以实现对尾矿库实时运行情况进行监测。视频监测支持实时录像、回放和定时定点巡航。球机白天观测距离不小于300m，枪机白天观测距离不小于150m，夜晚红外照射距离都不小于100m，有效像素都不小于130万。

在通信设施2内采用有线电缆、有线光纤、无线中的任一种通信模式或几种联合通信模式，将监测单元1内的各数据采集装置与监测管理中心3之间实现监测数据的传输。

在监测管理中心3内有数据采集与处理系统、视频监控及信息发布系统和分级预警及实时报警系统。数据采集与处理系统负责监测单元1各监测数据的采集，并对采集到的监测数据进行储存和分析，根据建立好的数学模型自动进行计算，并输出至实时数据库中；视频监控及信息发布系统负责高清网络摄像机181的视频信号采集与显示和监测数据的实时发布以及统计分析后的信息发布；分级预警及实时报警系统负责设置预警值并将实时监测或统计分析后的数据与预警值进行分析和比对，再自动分级预警及实时报警，且将定位到具体监测位置。

在尾矿库在线安全监测系统中，配备了供电与防雷设施4，包括供电设施和防雷设施。供电设施负责整个尾矿库在线安全监测系统所有监测单元1、通信设施2和监测管理中心3的电力供应。监测管理中心3一般设在矿企业办公楼内，采用工业用电专线供电，为满足在断电情况下连续工作不得小于72小时，需配备UPS电源；而监测单元1和通信设施2一般设在尾矿库库区内，采用工业用电、太阳能供电、风能供电中的任一种供电方式或几种组合供电方式 ，同样为满足在断电情况下连续工作不得小于72小时，需配备UPS电源；防雷设施负责整个尾矿库在线安全监测系统监测单元1、通信设施2和监测管理中心3的防雷保护，包括直击雷防护、电源线路强电防雷保护以及通信线路强电防雷保护。直击雷的防雷主要采用避雷针引雷的方式；电源线路强电防雷保护主要采用电源进口端加强电防雷模块的方式；通信线路强电防雷保护若采用有线光纤传输则选用金属加强芯的光纤并应对金属加强芯两端接地的方式，若采用有线电缆传输则在通信电缆两端分别加装防雷器的方式，若采用无线传输则在无线通信设备处加装避雷针的方式。

Claims (3)

1.尾矿库在线安全监测系统，包括：监测单元（1）、通信设施（2）、监测管理中心（3），并配置供电与防雷设施（4），其特征在于：监测单元（1）输出端与通信设施（2）输入端连接，通信设施（2）输出端与监测管理中心（3）输入端连接。

2.根据权利要求1所述的尾矿库在线安全监测系统，其特征在于：所述监测单元（1）包括表面位移监测子单元（11）、内部位移监测子单元（12）、浸润线监测子单元（13）、库水位监测子单元（14）、干滩监测子单元（15）、降水量监测子单元（16）、渗流量监测子单元（17）、视频监测子单元（18）；

所述表面位移监测子单元（11）由棱镜（111）和智能型全站仪（112）组成，且棱镜（111）和智能型全站仪（112）建立光学信号联接；

所述内部位移监测子单元（12）由固定式测斜仪传感器（121）和数据采集装置（122）组成，固定式测斜仪传感器（121）的输出端与数据采集装置（122）的输入端连接；

所述浸润线监测子单元（13）由渗压传感器（131）和数据采集装置（132）组成，渗压传感器（131）输出端与数据采集装置（132）的输入端连接；

所述库水位监测子单元（14）由水压传感器（141）和数据采集装置（142）组成，水压传感器（141）输出端与数据采集装置（142）的输入端连接；

所述干滩监测子单元（15）由滩顶线和水边线（151）、无合作目标性全站仪（152）组成，且滩顶线和水边线（151）与无合作目标性全站仪（152）建立光学信号联接；

所述降水量监测子单元（16）由雨量计（161）和数据采集装置（162）组成，雨量计（161）输出端与数据采集装置（162）输入端连接；

所述渗流量监测子单元（17）由非接触式测距仪器或量水堰计（171）和数据采集装置（172）组成，非接触式测距仪器或量水堰计（171）输出端与数据采集装置（172）输入端连接；

所述视频监测子单元（18）由高清网络摄像机（181）和数据采集装置（182）组成，高清网络摄像机（181）输出端与数据采集装置（182）输入端连接。

3.根据权利要求1所述的尾矿库在线安全监测系统，其特征在于：所述监测管理中心（3）完成监测数据的汇总、储存、处理及显示，并将监测数据与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警及实时报警。

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