解决方案丨尾矿库在线监测系统_

一、概述

安全生产事关广大人民群众的根本利益，事关改革发展和稳定的大局。我国在确立了“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产基本方针和“安全发展”的指导原则后，从安全法制、安全责任、安全投入、安全科技和安全文化等方面入手，强化安全监管工作。但受我国现阶段生产力发展水平较低、企业安全生产基础薄弱、从业人员安全意识不强、安全法制不健全等因素的影响，我国安全生产形势依然严峻，工矿领域安全生产重特大事故时有发生，特别是近年来尾矿库事故多发，已引起了国家的高度重视。

具有信息化、实时化、网络化特点的YS尾矿库安全在线监测系统的出现为企业和安全监管部门快速掌握与尾矿库安全密切相关的技术指标的最新动态，及时掌握尾矿库的运行状况和安全现状，提供了可靠地手段。尾矿库安全在线监测系统的实施，可以及时直观的掌握坝体的实际动态，进行安全评价、预警预报，为加固工程设计、管理及消除隐患提供依据，为尾矿坝的安全监测与管理决策提供有力支持，发挥工程效益，实现安全生产。

二、监测内容

1）坝体表面位移监测

尾矿库发生溃坝灾害，坝体位移是灾害演化过程的直观反应指标，因此，对于坝体下游坡变形的掌握，可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度，有利于安全监管部门和企业进行科学的应急决策，并及时采取应急对策措施，从而避免灾害的发生或者减少灾害发生造成的危害。坝体表面位移的监测选用*或者静力水准仪。

2）坝体内部位移监测

坝体内部位移监测采用固定式测斜仪，通过对倾斜角度的变换，计算出内部水平位移的变化。坝体内部位移监测采用固定式测斜仪。

3）浸润线监测

尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，水位相对比较稳定；同时，从尾矿坝坝顶排放尾矿时，矿浆向库内流淌的过程中，矿浆水不断向下渗透；此外，汛期大量降雨。这些因素在尾矿坝体内形成一个庞大渗流场。再者，尾矿沉积体属非均值体，排矿部位又需要经常调换；坝体又在不断增高；况且在尾矿库整个服务期间内，矿源及选矿流程有可能改变，尾矿性能自然也会变化。这就是尾矿坝渗流场异常复杂的原因。浸润线即渗流流网的自由水面线，是尾矿坝安全的生命线，浸润线的高度直接关系到坝体稳定及安全性状，因此，对于浸润线位置的监测是尾矿库安全监测的重要内容之一。浸润线监测采用振弦式渗压计。

4）库水位监测

库水位监测的目的是根据其水位的高低可判断该库防洪能力是否满足安全要求。具体地说：一个完善的设计在设计文本中会给出防洪所需的调洪水深，并要求在设计洪水位（即最高洪水位）时，要同时满足设计规定的最小安全超高和最小安全干滩长度的要求。因此，对于库水位位置的把握可以直接防止尾矿库在汛期避免洪水漫顶溃坝事故的发生，有利于安全监管部门和企业在汛期来临之前，直观地了解和掌握库水位是否达到了设计要求的汛前限制水位。由此可见，库水位的连续动态监测也是尾矿库安全监测的重要内容之一。库水位监测采用振弦式渗压计。

5）干滩监测

在定量评价尾矿库的防洪能力时，需要测定滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，当前的检测方法较难准确并快速测定这两个指标，问题在于水边线的界线很不明显，该处又无法进人，通常只能目测。据此推算出来的总干滩长度和调洪干滩长度自然也是极不可信的。因此，在尾矿库安全自动化监测系统中，应增加快速并简捷的标高测定方法。滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，是尾矿库安全监测需要测定的指标。干滩监测采用激光位移传感器或者超声波液位计。

6）降雨量监测

库区降雨量的情况对于尾矿库坝体安全也有着至关重要的作用，是尾矿库安全在线监测的主要指标之一。降雨量监测采用雨量计。

7）视频监测

在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。

综合以上内容，尾矿库在线监测项目及采用设备汇总如下表：

三、系统构成

尾矿库在线监测系统主要有以下几部分组成：1) 数据感知部分（各监测指标各类型传感器）；2) 数据采集部分；3) 数据传输部分；4）控制分析部分。系统拓扑结构示意图见图2。

系统功能

1）实现对尾矿库重要运行数据的实时采集、传输、计算、分析。

2）直观显示各项监测数据，监测数据的历史变化过程及当前状态。

3）一旦出现紧急情况，系统能及时的发出预警信息。

4）可实现库区安全监测信息的多级共享。

5）可实现安全预警信息的发布。

系统特点

1）数据采集快，可根据客户的要求进行指定时间采集、按时间表采集等各种采集方式；

2）监测精度高，YS尾矿库监测系统都采用长期应用证明稳定的国内、国外传感器、保证了监测精度；

3）硬件层次少，系统组成简单、结构清晰、运行稳定、维护方便；

4）分析手段多，* 可解算出监测点的三维坐标，能生成各种报表、曲线、图片；

5）信息发布快，能对监测数据进行初步的分析和简单的评价，并可根据事先设定的预警值进行报警，报警可实现手机短信、邮件、声光报警器等方式。

四、监测系统主要设备介绍

N200接收机内置OEMStar单频板卡，该板卡是加拿大NovAtel公司推出的一款高性能低成本的GNSS 接收板卡，是目前市场上体积最小、功耗最低、可支持*+GLONASS的高精度、高灵敏度、高稳定性的板卡。 N200型*主要技术参数如下：

静力水准仪

静力水准仪沉降监测系统是由静力水准仪、数据采集仪、数据通信电缆、数据采集软件等组成，通过监控室内监控主机控制数据的采集，并可进行数据的分析、整理等工作。

静力水准仪是由一系列智能液位传感器及储液罐组成，储液罐之间由连通管连通。基准罐置于一个稳定的水平基点，其他储液罐置于标高大致相同的不同位置，当其他储液罐相对于基准罐发生升降时，将引起该罐内液面的上升或下降。通过测量液位的变化，了解被测点相对水平基点的升降变形。主要有以下配件组成：静力水准仪传感器、静力水准仪储液罐、静力水准仪支架、静力水准仪通液管、浮球。

固定式测斜仪

YS-420型硅微式固定倾斜仪用在常规便携式测斜仪难于现场测读的场合以及各种岩土体及钢结构的数据远传式变形监测，广泛适用于长期埋设在水工建筑物或其他混凝土建筑物（如港口岸边）、高层建筑、地下建筑物、隧道收敛、桥拱体收敛变形、岩土边坡内部或表面等，测量基础或结构物倾斜后垂直方向水平位移（变形）或水平方向沉降（隆起）变位等。本型号产品具有多种结构形式，更辅以不同的安装附件可充分满足各种不同的安装需要。

性能特点：1.水平、垂直表面安装，钻孔分层安装，隧道收敛、桥拱变形监测，使用范围广；

2.长期稳定，高防水性能；

3.单轴、双轴测量，可任意选取。

4.采用硅微差分工作原理，灵敏度、精度高，不受温度影响。

5.传感器采用差分信号输出，提高了产品的灵敏度，并显著减小共模噪声。电路中采用16位精密的连续自校准的A/D转换器，充分保证倾角传感器的精度。特别指出的是在485输出接口加有浪涌吸收电路，防止雷电感应、静电脉冲，同时对接口的热拔插起到了很好的保护作用，传感器更加稳定、可靠。

主要技术参数：

渗压计

1)9500 振弦式渗压计（原装进口）

9500 系列振弦式水压计由一组振弦式感应组件固定于不锈钢圆柱体内两端。一组电磁线圈用来激发钢弦的振动，透过测量钢弦的振动频率即可以用校正系数推算出作用于感应组件上的压力值，从而实现对水压力的的监测。本产品主要用于监测诸如水利设施、基础工程、挡土墙、水坝、堤防、深开挖基地、隧道与垃圾掩埋场等结构物的水压力。

本系列产品外壳使用不锈钢打造，具有良好的坚硬度、韧性与耐蚀性(耐强酸、耐强碱、耐盐蚀)，可使用于堤防、鱼塭、海埔新生地等严苛环境。