專利名稱：尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種安全監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
尾礦庫是筑壩攔截谷口或圍地構成的，用以貯存金屬非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所。尾礦庫在線安全監(jiān)測對于加強尾礦庫的安全監(jiān)管、掌握尾礦庫的工作狀態(tài)、實現(xiàn)尾礦庫的科學運行和管理都意義重大。目前我國尾礦庫安全監(jiān)測多由人工定期用傳統(tǒng)儀器到現(xiàn)場進行測量，監(jiān)測工作量大，受天氣、人工、現(xiàn)場條件等許多因素影響，存在一定的系統(tǒng)誤差和人工誤差，同時人工監(jiān)測還存在著不能實時監(jiān)測尾礦庫運行的各項技術參數(shù)，難以及時掌握尾礦庫安全運行的各項技術指標等缺點，這些都將影 響尾礦庫的安全生產和安全管理。近年來雖有一些工程已開始采用在線監(jiān)測來解決人工監(jiān)測帶來的問題，但還普遍存在監(jiān)測方法監(jiān)測精度不高、監(jiān)測設備投入過大以及設備安裝復雜等不足，導致其在線監(jiān)測仍然存在諸多缺陷。
發(fā)明內容本實用新型的目的在于解決尾礦庫傳統(tǒng)的人工監(jiān)測存在的多種問題以及改進現(xiàn)有尾礦庫在線監(jiān)測存在的諸多缺陷，提供一種尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，利用分布式監(jiān)測網絡，在尾礦庫的不同位置分別設置不同功能的監(jiān)測子單元，通過通信設施與監(jiān)測管理中心之間實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸，在監(jiān)測管理中心完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總、儲存、處理及顯示，并將各監(jiān)測數(shù)據(jù)與預先設置好的預警值進行分析和比對后自動分級預警及實時報警。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是，尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測單元、通信設施、監(jiān)測管理中心和供電與防雷設施，監(jiān)測單元輸出端與通信設施輸入端連接，通信設施輸出端與監(jiān)測管理中心輸入端連接。所述監(jiān)測單元包括表面位移監(jiān)測子單元、內部位移監(jiān)測子單元、浸潤線監(jiān)測子單元、庫水位監(jiān)測子單元、干灘監(jiān)測子單元、降水量監(jiān)測子單元、滲流量監(jiān)測子單元、視頻監(jiān)測子單元；所述表面位移監(jiān)測子單元由棱鏡和智能型全站儀組成，且棱鏡和智能型全站儀建立光學信號聯(lián)接；所述內部位移監(jiān)測子單元由固定式測斜儀傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置組成，固定式測斜儀傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端連接；所述浸潤線監(jiān)測子單元由滲壓傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置組成，滲壓傳感器輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端連接；所述庫水位監(jiān)測子單元由水壓傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置組成，水壓傳感器輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端連接；所述干灘監(jiān)測子單元由灘頂線和水邊線、無合作目標性全站儀組成，且灘頂線和水邊線與無合作目標性全站儀建立光學信號聯(lián)接；[0011]所述降水量監(jiān)測子單元由雨量計和數(shù)據(jù)采集裝置組成，雨量計輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置輸入端連接；所述滲流量監(jiān)測子單元由非接觸式測距儀器或量水堰計和數(shù)據(jù)采集裝置組成，非接觸式測距儀器或量水堰計輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置輸入端連接；所述視頻監(jiān)測子單元由高清網絡攝像機和數(shù)據(jù)采集裝置組成，高清網絡攝像機輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置輸入端連接。所述監(jiān)測管理中心完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總、儲存、處理及顯示，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預先設置好的預警值進行分析和比對后自動分級預警及實時報警。本實用新型的優(yōu)點是(I)實現(xiàn)了尾礦庫的遠程、實時、在線監(jiān)測。(2)高精度、少成本、安裝簡便，解決了傳統(tǒng)的人工監(jiān)測存在的多種問題以及改進了現(xiàn)有尾礦庫在線監(jiān)測存在的諸多缺陷，提高了系統(tǒng)的可靠性和實用性。(3)可對尾礦庫安全進行重點監(jiān)測，并將 監(jiān)測數(shù)據(jù)自動進行分級預警及實時報警，有利于及時了解尾礦庫運行的安全狀況，可以提 高尾礦庫安全管理和應急響應水平，為保障尾礦庫安全運行提供技術支持。

圖I是本實用新型原理方框圖。圖2是本實用新型監(jiān)測單元組合方框圖。圖中1 一監(jiān)測單元，2—通信設施，3—監(jiān)測管理中心，4一供電與防雷設施，11 一表面位移監(jiān)測子單元，12—內部位移監(jiān)測子單元，13—浸潤線監(jiān)測子單元，14 一庫水位監(jiān)測子單元，15—干灘監(jiān)測子單元，16 —降水量監(jiān)測子單元，17—滲流量監(jiān)測子單元，18—視頻監(jiān)測子單元。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，參見圖I 2，尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測單元I、通信設施2、監(jiān)測管理中心3和供電與防雷設施4，監(jiān)測單元I輸出端與通信設施2輸入端連接，通信設施2輸出端與監(jiān)測管理中心3輸入端連接。所述監(jiān)測單元I包括表面位移監(jiān)測子單元11、內部位移監(jiān)測子單元12、浸潤線監(jiān)測子單元13、庫水位監(jiān)測子單元14、干灘監(jiān)測子單元15、降水量監(jiān)測子單元16、滲流量監(jiān)測子單元17、視頻監(jiān)測子單元18 所述表面位移監(jiān)測子單元11由棱鏡111和智能型全站儀112組成，且棱鏡111和智能型全站儀112建立光學信號聯(lián)接；所述內部位移監(jiān)測子單元12由固定式測斜儀傳感器121和數(shù)據(jù)采集裝置122組成，固定式測斜儀傳感器121的輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置122的輸入端連接；所述浸潤線監(jiān)測子單元13由滲壓傳感器131和數(shù)據(jù)采集裝置132組成，滲壓傳感器131輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置132的輸入端連接；所述庫水位監(jiān)測子單元14由水壓傳感器141和數(shù)據(jù)采集裝置142組成，水壓傳感器141輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置142的輸入端連接；所述干灘監(jiān)測子單元15由灘頂線和水邊線151、無合作目標性全站儀152組成，且灘頂線和水邊線151與無合作目標性全站儀152建立光學信號聯(lián)接；[0026]所述降水量監(jiān)測子單元16由雨量計161和數(shù)據(jù)采集裝置162組成，雨量計161輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置162輸入端連接；所述滲流量監(jiān)測子單元17由非接觸式測距儀器或量水堰計171和數(shù)據(jù)采集裝置172組成，非接觸式測距儀器或量水堰計171輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置172輸入端連接；所述視頻監(jiān)測子單元18由高清網絡攝像機181和數(shù)據(jù)采集裝置182組成，高清網絡攝像機181輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置182輸入端連接。所述監(jiān)測管理中心3完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總、儲存、處理及顯示，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預先設置好的預警值進行分析和比對后自動分級預警及實時報警。實施例本實用新型的一種最佳方式，參見圖I 2，監(jiān)測單元I通過通信設施2與監(jiān)測管理中心3之間實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸，監(jiān)測管理中心3完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總、儲存、處 理及顯示，并將各監(jiān)測數(shù)據(jù)與預先設置好的預警值進行分析和比對后自動分級預警和實時報警，整個系統(tǒng)的供電及防雷由供電與防雷設施4提供。監(jiān)測單元I由表面位移監(jiān)測子單元11、內部位移監(jiān)測子單元12、浸潤線監(jiān)測子單元13、庫水位監(jiān)測子單元14、干灘監(jiān)測子單元15、降水量監(jiān)測子單元16、滲流量監(jiān)測子單元17、視頻監(jiān)測子單元18組合而成，也可以是其中任意幾個子單元的組合。在表面位移監(jiān)測子單元11內有監(jiān)測點、監(jiān)測基點、監(jiān)測站。監(jiān)測點設在尾礦庫壩體監(jiān)測斷面上，在監(jiān)測點設置棱鏡111并安裝保護裝置；監(jiān)測基點設在尾礦庫壩體周邊穩(wěn)定位置，在監(jiān)測基點也設置棱鏡111并安裝保護裝置；監(jiān)測站設在尾礦庫可以通視監(jiān)測點和監(jiān)測基點的穩(wěn)定位置，在監(jiān)測站設置智能型全站儀112并建觀測房。棱鏡111與智能型全站儀112不需要連接，智能型全站儀112通過光學手段對各監(jiān)測點進行精確測量，以實現(xiàn)對尾礦壩壩體表面位移進行監(jiān)測。表面位移監(jiān)測精度角度測量可達1"，距離測量可達lmm+lppm。在內部位移監(jiān)測子單元12內有監(jiān)測點和監(jiān)測站。監(jiān)測點設在尾礦庫壩體內部位移監(jiān)測斷面上，在監(jiān)測點設置測斜管和固定式測斜儀傳感器121并安裝保護裝置；監(jiān)測站設在尾礦庫壩體表面，在監(jiān)測站設置數(shù)據(jù)采集裝置122。固定式測斜儀傳感器121通過通信線纜與數(shù)據(jù)采集裝置122連接，由數(shù)據(jù)采集裝置122對固定式測斜儀傳感器121進行數(shù)據(jù)的采集，以實現(xiàn)對尾礦壩壩體內部位移進行監(jiān)測。內部位移監(jiān)測精度優(yōu)于3mm。在浸潤線監(jiān)測子單元13內有監(jiān)測點和監(jiān)測站。監(jiān)測點設在尾礦庫壩體浸潤線監(jiān)測斷面上，在監(jiān)測點鉆孔至穩(wěn)定水位以下I 2m再設置測壓管和滲壓傳感器131并安裝保護裝置；監(jiān)測站設在尾礦庫壩體表面，在監(jiān)測站設置數(shù)據(jù)采集裝置132。把滲壓傳感器131放置在鉆孔里(與測壓管結合使用)，當被測鉆孔里的水壓荷載作用在滲壓傳感器131上，即可測出水荷載的壓力值；通過測量滲壓傳感器131的壓力，再轉換成水深，即可得到單個浸潤線監(jiān)測孔內的水位高度或位置，通過一個斷面上不同位置的監(jiān)測孔即可反映出尾礦壩監(jiān)測斷面的浸潤線，通過多個斷面的監(jiān)測即可反映出整個尾礦壩的滲流狀態(tài)。滲壓傳感器131通過通信線纜與數(shù)據(jù)采集裝置132連接，由數(shù)據(jù)采集裝置132對滲壓傳感器131進行數(shù)據(jù)的采集，以實現(xiàn)對整個尾礦庫壩體的滲流狀態(tài)進行監(jiān)測。浸潤線監(jiān)測精度優(yōu)于10mm。在庫水位監(jiān)測子單元14內有監(jiān)測點和監(jiān)測站。監(jiān)測點設在尾礦庫排水構筑物處或需要監(jiān)測庫水位的位置，在監(jiān)測點設置水壓傳感器141并安裝保護裝置；監(jiān)測站設在監(jiān)測點附近的穩(wěn)定位置，在監(jiān)測站設置數(shù)據(jù)采集裝置142。水壓傳感器141通過通信線纜與數(shù)據(jù)采集裝置142連接，由數(shù)據(jù)采集裝置142對水壓傳感器141進行數(shù)據(jù)的采集，以實現(xiàn)對尾礦庫庫水位高程進行監(jiān)測。庫水位監(jiān)測精度優(yōu)于10mm。在干灘監(jiān)測子單元15內有監(jiān)測點和監(jiān)測站。監(jiān)測點設在尾礦庫干灘灘頂線和水邊線151 (尾礦庫干灘面與庫水面交界線)上，監(jiān)測站設在尾礦庫可以通視監(jiān)測點的穩(wěn)定位置，在監(jiān)測站設置無合作目標性全站儀152并建觀測房。尾礦庫干灘灘頂線和水邊線151與無合作目標性全站儀152不需要連接，無合作目標性全站儀152通過光學手段對尾礦庫干灘灘頂線和水邊線151 (尾礦庫干灘面與庫水面交界線)進行連續(xù)的測量，再根據(jù)公式計算得到最小干灘長對應的灘頂高程、干灘坡度和最小安全超高，以實現(xiàn)對尾礦庫干灘進行監(jiān)測。干灘監(jiān)測精度安全超高優(yōu)于10_，干灘長度優(yōu)于lm。在降水量監(jiān)測子單元16內有監(jiān)測點和監(jiān)測站。監(jiān)測點設在尾礦庫排水構筑物附近或需要監(jiān)測降水量的位置，在監(jiān)測點設置雨量計161并安裝保護裝置；監(jiān)測站設在監(jiān)測點附近的穩(wěn)定位置，在監(jiān)測站設置數(shù)據(jù)采集裝置162。通過監(jiān)測點的雨量計161收集降水信息，然后定量化降水的水量，如果連續(xù)降水，雨量計161可自動控制進水電動閥和排水電 動閥，連續(xù)降水計量。雨量計161通過通信線纜與數(shù)據(jù)采集裝置162連接，由數(shù)據(jù)采集裝置162對雨量計161進行數(shù)據(jù)的采集，以實現(xiàn)對尾礦庫內降水的水量進行監(jiān)測。降水量監(jiān)測精度優(yōu)于O. 1_。雨量計161是容柵式雨量計。在滲流量監(jiān)測子單元17內有監(jiān)測點和監(jiān)測站。監(jiān)測點設在初期壩壩腳滲流出水口位置，在監(jiān)測點設置矩形量水堰堰槽，在槽上安裝一個非接觸式測距儀器或量水堰計171并安裝保護裝置；監(jiān)測站設在監(jiān)測點附近的穩(wěn)定位置，在監(jiān)測站設置數(shù)據(jù)采集裝置172。通過非接觸式測距儀器或量水堰計171自動測得量水堰堰上水頭，再根據(jù)公式計算得到滲流量。非接觸式測距儀器或量水堰計171通過通信線纜與數(shù)據(jù)采集裝置172連接，由數(shù)據(jù)采集裝置172對非接觸式測距儀器或量水堰計171進行數(shù)據(jù)的采集，以實現(xiàn)對尾礦庫內量水堰堰上水頭及其滲流量進行監(jiān)測。滲流量監(jiān)測精度優(yōu)于lOml/s。在視頻監(jiān)測子單元18內有監(jiān)測點和監(jiān)測站。監(jiān)測點設在庫內排水井、堆積壩、灘面及尾礦排放管等重要區(qū)域，在監(jiān)測點設置立桿并安裝高清網絡攝像機181及保護裝置；監(jiān)測站設在監(jiān)測點附近的穩(wěn)定位置，在監(jiān)測站設置數(shù)據(jù)采集裝置182。通過設置高清網絡攝像機181，使生產、管理人員以直觀形式監(jiān)控尾礦庫實時運行情況，同時要求24小時在線智能監(jiān)控，并有良好的夜視能力、歷史數(shù)據(jù)存檔期不少于30天，報警數(shù)據(jù)及截圖至少保留5年以上，具有智能分析報警功能。高清網絡攝像機181通過視頻線及通信線纜與數(shù)據(jù)采集裝置182連接；由數(shù)據(jù)采集裝置182對高清網絡攝像機181進行數(shù)據(jù)的采集，以實現(xiàn)對尾礦庫實時運行情況進行監(jiān)測。視頻監(jiān)測支持實時錄像、回放和定時定點巡航。球機白天觀測距離不小于300m，槍機白天觀測距離不小于150m，夜晚紅外照射距離都不小于100m，有效像素都不小于130萬。在通信設施2內采用有線電纜、有線光纖、無線中的任一種通信模式或幾種聯(lián)合通信模式，將監(jiān)測單元I內的各數(shù)據(jù)采集裝置與監(jiān)測管理中心3之間實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸。在監(jiān)測管理中心3內有數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控及信息發(fā)布系統(tǒng)和分級預警及實時報警系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)負責監(jiān)測單元I各監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，并對采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行儲存和分析，根據(jù)建立好的數(shù)學模型自動進行計算，并輸出至實時數(shù)據(jù)庫中；視頻監(jiān)控及信息發(fā)布系統(tǒng)負責高清網絡攝像機181的視頻信號采集與顯示和監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時發(fā)布以及統(tǒng)計分析后的信息發(fā)布；分級預警及實時報警系統(tǒng)負責設置預警值并將實時監(jiān)測或統(tǒng)計分析后的數(shù)據(jù)與預警值進行分析和比對，再自動分級預警及實時報警，且將定位到具體監(jiān)測位置。在尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)中，配備了供電與防雷設施4，包括供電設施和防雷設施。供電設施負責整個尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)所有監(jiān)測單元I、通信設施2和監(jiān)測管理中心3的電力供應。監(jiān)測管理中心3 —般設在礦企業(yè)辦公樓內，采用工業(yè)用電專線供電，為滿足在斷電情況下連續(xù)工作不得小于72小時，需配備UPS電源；而監(jiān)測單元I和通信設施2—般設在尾礦庫庫區(qū)內，采用工業(yè)用電、太陽能供電、風能供電中的任一種供電方式或幾種組合供電方式，同樣為滿足在斷電情況下連續(xù)工作不得小于72小時，需配備UPS電源；防雷設施負責整個尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測單元I、通信設施2和監(jiān)測管理中心3的防雷保護，包括直擊雷防護、電源線路強電防雷保護以及通信線路強電防雷保護。直擊雷的防雷主要采用避雷針引雷的方式；電源線路強電防雷保護主要采用電源進口端加強電防雷模塊的方式；通信線路強電防雷保護若采用有線光纖傳輸則選用金屬加強芯的光纖并應對
金屬加強芯兩端接地的方式，若采用有線電纜傳輸則在通信電纜兩端分別加裝防雷器的方式，若采用無線傳輸則在無線通信設備處加裝避雷針的方式。
權利要求1.尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測單元(I)、通信設施(2)、監(jiān)測管理中心(3)，并配置供電與防雷設施(4)，其特征在于監(jiān)測單元(I)輸出端與通信設施(2)輸入端連接，通信設施(2)輸出端與監(jiān)測管理中心(3)輸入端連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)測單元(I)包括表面位移監(jiān)測子單元(11)、內部位移監(jiān)測子單元(12)、浸潤線監(jiān)測子單元(13)、庫水位監(jiān)測子單元(14)、干灘監(jiān)測子單元(15)、降水量監(jiān)測子單元(16)、滲流量監(jiān)測子單元(17)、視頻監(jiān)測子單元(18); 所述表面位移監(jiān)測子單元(11)由棱鏡(111)和智能型全站儀(112)組成，且棱鏡(111)和智能型全站儀(I 12)建立光學信號聯(lián)接； 所述內部位移監(jiān)測子單元(12)由固定式測斜儀傳感器(121)和數(shù)據(jù)采集裝置(122)組成，固定式測斜儀傳感器(121)的輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置(122)的輸入端連接； 所述浸潤線監(jiān)測子單元(13)由滲壓傳感器(131)和數(shù)據(jù)采集裝置(132)組成，滲壓傳感器(131)輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置(132)的輸入端連接； 所述庫水位監(jiān)測子單元(14)由水壓傳感器(141)和數(shù)據(jù)采集裝置(142)組成，水壓傳感器(141)輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置(142)的輸入端連接； 所述干灘監(jiān)測子單元(15)由灘頂線和水邊線(151 )、無合作目標性全站儀(152)組成，且灘頂線和水邊線(151)與無合作目標性全站儀(152)建立光學信號聯(lián)接； 所述降水量監(jiān)測子單元(16)由雨量計(161)和數(shù)據(jù)采集裝置(162)組成，雨量計(161)輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置(162)輸入端連接； 所述滲流量監(jiān)測子單元(17)由非接觸式測距儀器或量水堰計(171)和數(shù)據(jù)采集裝置(172)組成，非接觸式測距儀器或量水堰計(171)輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置(172)輸入端連接； 所述視頻監(jiān)測子單元(18)由高清網絡攝像機(181)和數(shù)據(jù)采集裝置(182)組成，高清網絡攝像機(181)輸出端與數(shù)據(jù)采集裝置(182)輸入端連接。
3.根據(jù)權利要求I所述的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述監(jiān)測管理中心(3)完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的匯總、儲存、處理及顯示，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預先設置好的預警值進行分析和比對后自動分級預警及實時報警。
專利摘要本實用新型公開了一種尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其監(jiān)測單元輸出端與通信設施輸入端連接，通信設施輸出端與監(jiān)測管理中心輸入端連接。本實用新型實現(xiàn)了尾礦庫的遠程、實時、在線監(jiān)測，具有高精度、少成本、安裝簡便，解決了傳統(tǒng)的人工監(jiān)測存在的多種問題以及改進了現(xiàn)有尾礦庫在線監(jiān)測存在的諸多缺陷，提高了系統(tǒng)的可靠性和實用性，通過對尾礦庫安全進行重點監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)自動進行分級預警及實時報警，有利于及時了解尾礦庫運行的安全狀況，達到提高尾礦庫安全管理和應急響應水平，為保障尾礦庫的安全運行提供了有力的技術支持。
文檔編號G01D21/02GK202734866SQ20122037606
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者李道明, 余國平, 胡虎, 盧建京 申請人:中國瑞林工程技術有限公司