CN215593950U - 一种尾矿库溢洪井监测装置 - Google Patents

Abstract

一种尾矿库溢洪井监测装置，包括用于采集溢洪井内部图像信息的图像采集传感器、用于采集溢洪井位移变化的定位模块以及用于采集溢洪井外围水位变化的超声波物位计，该监测装置还包括悬挂横杆、卡紧组件和竖向支架，所述的悬挂横杆架设在溢洪井顶层的环形横梁上，所述卡紧组件设有两组，对称设置在悬挂横杆的两端并卡紧在环形横梁的外沿处将所述悬挂横杆固定，所述的图像采集传感器通过竖向支架设置在所述悬挂横杆的下侧。上述结构可以做到对溢洪井架的无损安装，最大限度降低对溢洪井的影响，大大降低恶劣的现场环境对监测设备的影响，增长设备使用寿命。

Description

一种尾矿库溢洪井监测装置

技术领域

本实用新型涉及尾矿库行业用安全运行监测设备技术领域，具体为一种尾矿库溢洪井监测装置。

背景技术

为了预防和减少尾矿库生产安全事故，保障人民群众生命和财产安全，要求对尾矿库的建设、运行、回采、闭库进行严格的安全管理与监督工作。尾矿库在线监测系统是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，实现对尾矿库监测指标数据实时、自动、连续采集、传输、管理及分析的监测技术。目前该系统通过对干滩、位移、浸润线、雨量等参数的实时监测，来判断尾矿库当前的运行状态。

虽然这些参数已经覆盖了尾矿库监测的众多方面，但是由于尾矿库大都采用上游法筑坝，这种坝体沉积密度偏低、浸润线高、渗流难控制、稳定性不足，导致许多尾矿库溃坝事故的发生。另外，近几年频频发生的溢洪井安全事故表明，很有必要对尾矿库内的溢洪井实时运行状态进行全方位的有效监测。

目前，溢洪井的监测方式主要采用：测斜仪或角度计测量井架倾斜；应变光纤光栅传感器监测井架变形；GPS或北斗监测溢洪井沉降；钢丝绳拉伸监测溢洪井变形。这些方式虽然可以在一定程度上监测溢洪井的运行状态，但是还存在以下几个方面的不足：大量的监测设备安装对溢洪井有一定损害；监测设备在溢洪井内长时间工作后易损坏；而且大部分设备安装在溢洪井内部，调试困难，安装过程有一定危险。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种尾矿库溢洪井监测装置，该监测装置利用可固定在溢洪井上的监测支架进行安装，可以做到对溢洪井架的无损安装，最大限度降低对溢洪井的影响。

本实用新型采用的技术方案是：一种尾矿库溢洪井监测装置，包括用于采集溢洪井内部图像信息的图像采集传感器、用于采集溢洪井位移变化的定位模块以及用于采集溢洪井外围水位变化的超声波物位计，该监测装置还包括悬挂横杆、卡紧组件和竖向支架，所述的悬挂横杆架设在溢洪井顶层的环形横梁上，所述卡紧组件设有两组，对称设置在悬挂横杆的两端并卡紧在环形横梁的外沿处将所述悬挂横杆固定，所述的定位模块设置在悬挂横杆的顶部，所述的超声波物位计设置在卡紧组件上，所述的图像采集传感器通过竖向支架设置在所述悬挂横杆的下侧。

作为优选方案，在所述竖向支架上还设有用于调整图像采集传感器视角位置的升降组件和旋转组件。

作为优选方案，还设有用于控制升降组件和旋转组件动作的控制器，可通过外部的控制系统远程控制图像采集传感器的升降高度和旋转角度。

作为优选方案，所述的竖向支架上设有至少两个图像采集传感器。

作为优选方案，所述的竖向支架上还设有用于给图像采集传感器提供照明的光源模块。

作为优选方案，所述的定位模块由GPS/北斗定位单元和电子罗盘单元组成。

作为优选方案，所述的超声波物位计设有两个，两个所述的超声波物位计对称设置在两侧的卡紧组件上。

作为优选方案，所述的监测装置中还设有用于接收数据并融合处理的计算机。

作为优选方案，所述的卡紧组件具有一插入至悬挂横杆侧面凹孔内的调整板，并可通过锁紧螺钉锁定调整板的位置。

本实用新型的有益效果是：

其一、本方案，该监测装置中监测设备的安装方式进行优化，利用可固定在溢洪井上的监测支架进行安装，具体为：包括悬挂横杆、卡紧组件和竖向支架，所述的悬挂横杆架设在溢洪井顶层的环形横梁上，所述卡紧组件设有两组，对称设置在悬挂横杆的两端并卡紧在环形横梁的外沿处将所述悬挂横杆固定，所述的图像采集传感器通过竖向支架设置在所述悬挂横杆的下侧；上述结构可以做到对溢洪井架的无损安装，最大限度降低对溢洪井的影响，大大降低恶劣的现场环境对监测设备的影响，增长设备使用寿命。

其二、本方案中，所述图像采集模块通过一竖向连杆连接在所述横杆的下侧面，在所述竖向连杆上设有用于调整图像采集模块的视角位置的升降组件和旋转组件，可通过外部的控制系统远程控制图像采集模块的升降高度和旋转角度，该方法降低了安装人员调试过程中的人身安全风险，大大提高了系统的实用性、安全性。

其三，本方案中，定位模块由GPS/北斗定位单元和电子罗盘单元组成，其中，GPS/北斗定位单元和电子罗盘单元设置在悬挂横杆的顶部，两个超声波物位计设置在两侧的卡紧组件上，通过上述安装，可以做到对溢洪井架的无损安装，最大限度降低对溢洪井的影响。

附图说明

图1是本实用新型其中一种实施方式的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是本实用新型使用状态下的安装示意图。

附图标记：1、悬挂横杆，11、凹孔，2、卡紧组件，21、调整板，22、锁紧螺钉，3、竖向支架，31、升降组件，32、旋转组件，4、定位模块，41、GPS/北斗定位单元，42、电子罗盘单元，5、超声波物位计，6、图像采集传感器，7、光源模块，8、环形横梁，9、竖杆，10、拱板。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。

需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书中所使用的 “一个 ”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。

本实用新型提供一种尾矿库溢洪井监测装置，其中包含多个用于采集溢洪井关键信息的传感器模块，并设计一个用于安装上述传感器模块的支架总成，支架总成配合部分传感器模块对尾矿库溢洪井进行监测，对水面高度进行实时预测，同时对监测数据集中进行融合分析和处理，通过对数据处理的结果来对尾矿库溢洪井的安全性进行提前预警，确保下一步溢洪井的增高增强方案，有效防范和遏制重特大事故发生。

需要说明的是：本方案中，包括用于采集溢洪井内部图像信息的图像采集传感器、用于采集溢洪井位移变化的定位模块以及用于采集溢洪井外围水位变化的超声波物位计；对于多个传感器模块如何采集信息以及如何将获取的信息传输至计算机内部以及计算机如何处理并输出，上述内容并不属于本实用新型的改进部分，上述过程可以采用现有技术进行实现，本实用新型重点的改进部分是：优化安装上述传感器模块的支架总成以及部分传感器模块的安装位置的设置，具体为：

如图1所示，该监测装置还包括悬挂横杆1、卡紧组件2和竖向支架3，所述的悬挂横杆1架设在溢洪井顶层的环形横梁8上，所述卡紧组件2设有两组，对称设置在悬挂横杆1的两端并卡紧在环形横梁的8外沿处将所述悬挂横杆1固定，所述的定位模块4由GPS/北斗定位单元41和电子罗盘单元42组成，其中GPS/北斗定位单元41和电子罗盘单元42安装在在悬挂横杆1的顶部，超声波物位计5固定安装在卡紧组件2的外侧面上，所述的图像采集传感器6通过竖向支架3设置在所述悬挂横杆1的下侧。

为了提高该监测支架的适用性，可以做如下优化：如图2所示，所述的卡紧组件2具有一插入至悬挂横板1侧面凹孔11内的调整板21，并通过锁紧螺钉22锁定调整板21的位置，在需要调整监测支架时，可松开锁紧螺钉22，将卡紧组件的调整板21从凹孔11内拉出一段距离，即可实现检测支架的位置调整，该结构还可以适应多种型号溢洪井安装。

本实施例中,在所述竖向支架3上还设有用于调整图像采集传感器6视角位置的升降组件31和旋转组件32, 还设有用于控制升降组件31和旋转组件32动作的控制器，可通过外部的控制系统远程控制图像采集传感器6的升降高度和旋转角度。

此外，所述的竖向支架3上还设有用于给图像采集传感器6提供照明的光源模块7；考虑到溢洪井的深度问题，为了实现能够全方位采集到溢洪井的内部侧壁图像，可以考虑在竖向支架3上设有至少两个图像采集传感器6。

需要说明的是：由于溢洪井的建筑参数是根据具体的尾矿库以及在库内安装的位置而定，一般情况下，溢洪井的建筑位置是从库内低海拔处向高海拔处间隔一定的距离设置，溢洪井的高度为30米左右，直径在5米左右。如图3所示，溢洪井的初期采用砼浇筑多层框架结构，两层之间间隔2米左右，采用环形横梁8和多个竖杆9对两层进行连接。当监测到溢洪井外部水位高度超过阈值时，采用多条拱板10对溢洪井的框架进行填充至相应高度而成型。

一种尾矿库溢洪井监测方法，主要对尾矿库溢洪井进行监测，对水面高度进行实时预测，同时对监测数据集中进行融合分析和处理，通过对数据处理的结果来对尾矿库溢洪井的安全性进行提前预警，确保下一步溢洪井的增高增强方案，有效防范和遏制重特大事故发生。

本方法中所用的监测设备除了图像采集传感器、定位模块以及超声波物位计外，还可以设置浑浊度监测传感器和流速检测模块，上述监测设备采集获得的信息实时传输至计算机内；

其中，由图像采集传感器完成视觉监测，可以采用现有的摄像头或者相机等，可通过竖向支架连接在横杆的下侧面，同时在竖向支架上设有提供照明的光源模块，控制图像采集模块在同一位置连续多次拍照，利用视觉检测技术分析对比照片中是否存在侧壁裂缝现象和漏水现象，根据检测结果进行报警；为了更好的实现远程控制，还可以在竖向连杆上设有用于图像采集传感器的视角位置的升降组件和旋转组件，通过外部的控制系统远程控制图像采集模块的升降高度和旋转角度，实现溢洪井侧壁全方位拍照监测，此外，需要根据溢洪井的深度来合理确定图像采集模块设置的数量，以确保溢洪井内部所有侧壁均能被拍摄到；

由定位模块完成溢洪井位移监测，定位模块4包括GPS/北斗定位单元41和电子罗盘单元42，通过GPS/北斗定位单元实时输出定位信息，配合电子罗盘单元42监测的溢洪井的倾斜角度参数，实时监测溢洪井发生的位移，并根据倾斜角度计算出水平位移和垂直位移，并将监测结果与设定的三级位移阈值进行比较，位移结果超过阈值就进行报警，报警等级分为高、中、低三种等级；

由超声波物位计完成库水位高程监测，在实际安装中，超声波物位计5可设置两个，两个所述的超声波物位计对称设置在两侧的卡紧组件的外侧面，实时监测水位高程，当水位上升超过设定阈值时进行库水位高程报警，报警等级分为高、中、低三种等级；

由浑浊度监测传感器完成浑浊度监测，在溢洪井内部水下安装浑浊度监测传感器，监测井内水质浑浊度变化情况，辅助判断井内是否有险情；在泄洪渠下游安装泄洪量监测装置，辅助判断溢洪井运行状态；

由流速检测模块泄洪量流速监测，在溢洪井排水通道下游，实时监测泄洪量流速数据，当泄洪量流速超过设定阈值时进行泄洪量流速报警，报警等级分为高、中、低三种等级；

综合以上监测的几个指标中，图像对比、溢洪井位移、浑浊度监测是核心指标，溢洪井外部水面高度、泄洪量流速是辅助指标。对各项监测指标进行阈值判断并单独报警的同时，在监测算法中，又将这五项指标设置不同的权重，图像对比、溢洪井位移、浑浊度监测设置为高权重，溢洪井外部水面高度、泄洪量流速设置为中低权重；其中，权重可以看成不同检测设备准确性和有效性的度量，其权重值的计算过程可以采用现有的算法进行计算或得，本方案不再一一描述；

并按照不同权重对五个监测指标的状态进行加权计算，得出溢洪井安全运行状态的最终安全系数，再将该系数按不同的区间，把运行状态分为低风险、中风险、高风险三个层次，针对不同层次的情况做出不同的预警提示和处理。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本实用新型进行了描述，然而本实用新型还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本实用新型所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种尾矿库溢洪井监测装置，包括用于采集溢洪井内部图像信息的图像采集传感器、用于采集溢洪井位移变化的定位模块以及用于采集溢洪井外围水位变化的超声波物位计，其特征在于：该监测装置还包括悬挂横杆、卡紧组件和竖向支架，所述的悬挂横杆架设在溢洪井顶层的环形横梁上，所述卡紧组件设有两组，对称设置在悬挂横杆的两端并卡紧在环形横梁的外沿处将所述悬挂横杆固定，所述的定位模块设置在悬挂横杆的顶部，所述的超声波物位计设置在卡紧组件上，所述的图像采集传感器通过竖向支架设置在所述悬挂横杆的下侧。

2.根据权利要求1所述的一种尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：在所述竖向支架上还设有用于调整图像采集传感器视角位置的升降组件和旋转组件。

3.根据权利要求2所述的一种尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：还设有用于控制升降组件和旋转组件动作的控制器，可通过外部的控制系统远程控制图像采集传感器的升降高度和旋转角度。

4.根据权利要求1所述的一种尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：所述的竖向支架上设有至少两个图像采集传感器。

5.根据权利要求1所述的尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：所述的竖向支架上还设有用于给图像采集传感器提供照明的光源模块。

6.根据权利要求1所述的尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：所述的定位模块由GPS/北斗定位单元和电子罗盘单元组成。

7.根据权利要求1所述的尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：所述的超声波物位计设有两个，两个所述的超声波物位计对称设置在两侧的卡紧组件上。

8.根据权利要求1所述的尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：所述的监测装置中还设有用于接收数据并融合处理的计算机。

9.根据权利要求1-8任一项所述的尾矿库溢洪井监测装置，其特征在于：所述的卡紧组件具有一插入至悬挂横杆侧面凹孔内的调整板，并可通过锁紧螺钉锁定调整板的位置。

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