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尾礦庫在線監測系統的研究與實現
摘 要：尾礦庫在線監測系統利用現代電子、信息、通信及計算機技術，實現對尾礦庫運行指標的實時自動連續采集及自動分析。系統建立綜合性的監管平臺，依托智能的軟件系統，當尾礦為監測內容出現異常時，及時預報預警，提醒企業盡快啟動相應的處理措施及預案，保障尾礦庫的安全運行。
【關鍵詞】尾礦庫 在線監測 數據分析 預警報警
通過尾礦庫在線監測系統，可以實現尾礦庫管理的信息化、實時化、網絡化，并能及時直觀地掌握尾礦庫的運行動態，為尾礦庫加固工程設計、管理及消除安全隱患提供依據，為尾礦庫的管理決策提供有力支持。為保障壩體安全，實現安全生產，提供了一個良好的高新技術平臺。
1 研究思路及關鍵技術
尾礦庫在線監測系統需要解決傳感器數據采集、圖形化展示、數據分析、預警管理等問題。具體如下：
實時監測及數據傳輸：實時監測浸潤線、實時雨量、實時庫水位、滲流量、壩頂沉降、壩體內部外部位移以及視頻監控等重要尾礦壩運行參數。根據現場條件采用有線或GPRS無線的方式傳輸數據。
趨勢分析：通過將大壩浸潤線、庫水位、實時雨量以及大壩滲流量等相關數據進行處理，并進行綜合比較分析。把相關參數統一呈現在相同時間軸的曲線上，根據圖形曲線得出各類壩體運行數據的時間和空間的相關性，并對壩體健康狀況進行綜合判斷。通過對壩體位移歷史數據進行位移速度計算，得出壩體位移變化的趨勢數據，趨勢數據能夠直觀反映壩體位移的速率，易于捕捉壩體的位移突變情況。同時能夠推算出相關點的趨于穩定時的最終位移值。
預警報警：利用直觀的手段對各類相關監測數據進行對比分析，同時數據異常時及時預警，為尾礦壩安全運行提供及時有效的保障。
壩體呈現參數動態化：為了滿足不同類型尾礦壩的真實呈現，系統將壩體的關鍵參數如內坡比、外坡比、壩頂高度、壩頂寬度等參數動態化。針對不同的尾礦庫設置相應的呈現參數，最大限度的還原和呈現尾礦壩壩體形態，已達到真實性和通用性的目的。
2 系統實現
2.1 系統架構
系統采用分層結構化架構設計。分為：數據存儲、數據采集、數據處理、數據表示以及預警報警子系統。
2.2 數據采集系統
數據采集系統負責采集浸潤線、實時雨量、實時庫水位、滲流量、壩頂沉降、壩體內部外部位移以及視頻監控等數據。
各類傳感器數據由系統自動采集，系統預設了正常采集、惡劣天氣加密采集、手動采集等多種采集方式。采集系統采用開放性設計，能夠支持各種類型的傳感器，并為未來新型傳感器預設接口，以始終保持整個監測系統的先進性。如圖1所示。
2.3 數據處理分析系統
2.3.1 壩體含水綜合分析
通過一段時間的數據積累，可以推演出壩體浸潤線與庫水位、實時雨量、滲流量等參數的數據模型，對綜合判斷壩體健康狀況進行判定。
2.3.2 壩體位移趨勢分析
壩體位移分為內部位移、外部位移以及壩體沉降等。系統通過對壩體位移歷史數據進行微分計算，得出壩體位移的趨勢數據。趨勢數據能夠直觀反映壩體位移的速率，易于捕捉壩體的位移突變情況。
2.3.3 干灘長度推演
根據庫水位、灘頂高程、干灘內坡比等數據自動計算出干灘長度，經與實測數據比較，精確度高。
2.4 預警報警系統
多條件綜合預警：系統綜合浸潤線、內部位移、雨量等多種監測條件進行綜合預警，有效保證報警的有效性和真實性，大大減少因其他原因造成的報警誤報。
發布多級預警信息：系統自動檢查是否有超出警戒值的數據，并根據該預警數據發布不同級別的報警信息。
采用多種預警方式：同級別的報警信息可以通過系統登錄提示、聲光報警器、短信通知等多種方式傳達至相關責任人和領導。
啟動相應應急預案：根據報警信息的級別，及時啟用相應級別應急預案，化解險情，消除隱患。
審核每條預警記錄：預警信息處理完成之后，需要經過審核之后才能關閉，做到預警信息閉環管理。
3 系統特點
監測指標的全面性：監測指標包括壩體位移、浸潤線、庫水位、干灘指標等關鍵參數，并提供清晰的庫區圖像。
信息采集時效性：系統支持數據主動采集及應答式采集數據模式，數據采集精確，及時有效的呈現各種數據。
專業的趨勢分析系統：實時分析和解讀各監測數據，通過對比以及數據之間的聯系，做出關鍵指標的趨勢分析，輔助企業決策。
及時的預警管理：系統隔一個設定的時間檢查是否有超出警戒值的數據，當監測指標達到預報值時，聯動短信息平臺、聲光報警器，及時通知有關負責人和領導，使企業能夠及時采取相關處理措施。
監測軟件采用B/S多層架構設計：把用戶接口層、業務邏輯層、數據庫層進行分別設計、單獨部署，有助于軟件設計和軟件維護。
4 結論
該系統通過GPS衛星定位技術、傳感器自動采集技術、GPRS無線分組傳輸技術、高清晰圖像監控技術及計算機技術，實現監測信息的采集、處理及發布。系統在干灘長度演算、壩體位移監測精確度、預警信息及時性、應急預案完善度、各項指標數據分析專業性等方面做出重大技術突破，真正做到了監測指標全面化、數據分析專業化、預警應急模塊化，以達到幫助企業和安全監管部門及時發現處理問題，實時掌握尾礦庫安全生產現狀，保證尾礦庫長期安全運行以及庫區周圍地區安全的目的。
參考文獻
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