尾矿库水位监测预警系统设计研究

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1、尾矿库水位监测预警系统设计研究1.引言尾矿库的安全关系到其影响区域内人民生命财产及环境的安全，长期以来，尾矿库管理由于检测监控系统不完备、检测监控技术落后，专业检测人员缺乏等原因，许多尾矿库处在无检测监控状态，少数在检的尾矿库运行参数检测误差大、不准确，难以及时掌握尾矿库各项安全运行指标，这些都极大影响尾矿库的安全管理。搞好尾矿库的安全检测监控对于加强尾矿库的安全监管，掌握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故发生具有重要意义。目前我国大部分尾矿库水位观测是通过人工观测水尺的方式进行测量的，在汛期辅助于人工巡检的方

2、式，以保证库水位的安全。由于人工观测和坝区巡检受坝区环境(险要的库边环境)、天气(下雨、下雪、大雾)、光线（夜晚、遮挡）影响，观测精度低、劳动强度大、观测受环境影响大，特别是汛期夜晚水位上涨很快的情况下，这种人工观测方式已无法满足尾矿库企业安全生产的需要，严重影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。现代电子技术、传感器技术、通讯技术的高速发展，为尾矿库库水位在线监控提供了技术基础。2.水位对尾矿库坝体稳定性影响向尾矿库内排放的矿浆含有大量的水份，造成库内存有大量尾矿浆沉淀水，水的多少或者说水位的高低，直接影响到尾矿

3、库坝体的稳定，威胁尾矿库的安全。首先，库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，尾矿库均设定有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，保证有效的安全库容。因此，库水位的监测方便了各级安全监管部门在汛期来临之前，方便了解尾矿库水位情况，控制尾矿库库水位位置可以直接防止尾矿库在汛期因洪水漫顶发生溃坝事故。其次，库水位升高会直接导致浸润线的升高，迫使渗流量增大而超标，出现管涌、流土、接触冲刷、接触流土等现象，导致土体变形而发生

4、滑动或坍塌，影响坝体稳定。再次，库水位长期在高位运行，在水的浸润下，坝体自重增加，尾矿库的重心升高，势能增加，会降低坝体土体滑动面之间的摩擦力、降低粘性土的粘聚力，从而降低坝坡抗滑稳定系数，一旦抗滑稳定系数小于坝坡抗滑稳定最小安全系数，就可能发生滑坡失稳的事故造成溃坝。库水位不合理将导致浸润线升高、渗流量增大、坝体稳定性变小、坝体位移增大。因此，库水位异常是导致溃坝的首要原因。严格控制库水位在一个合理的水位上运行，在很大程度上可以避免漫顶事故及坝体稳定性发生变化，进而避免了坝体滑动和溃坝。3．系统结构设计1）尾

5、矿库水位监测预警系统分为现场监测预警系统与监测数据综合信息平台两部分，其中前部分由各现场监测系统（传感器系统）、数据通讯系统、辅助系统组成，后部分由数据处理与控制子系统组成。（1）传感器子系统：由超声波液位计组成，主要完成库水位数据的采集；（2）数据传输子系统：超声波液位计到坝区监控中心通过无线高频传输模块进行通讯；坝区值班室到企业监控端、县市安监局监控端、省局监控中心通过INTNETER网络传输；（3）数据处理与控制子系统：由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统及软件系统组成；（4）辅助支持系统：包括外场机

6、柜、配电及UPS、防雷和远程电源监控等子系统。2）系统的通讯分为：（1）各监测设备(传感器)到现场值班室的通讯设计。（2）现场值班室到办公楼监控中心(调度室)的通讯设计。各监测设备(传感器)到现场值班室的数据传输采用无线网桥（3KM）方式、GPRS、电缆线相结合的方式，在情况允许的情况下尽量采用无线通讯方式，减少库区和坝体的土方开挖，有利于节约建设成本，同时避免对库区和大坝的损伤；现场值班室通过无线网桥（15KM）、GPRS进行网络报警,同时建立数据库，以提供各终端客户通过网络访问数据综合信息平台，直接了解所辖

7、范围尾矿库的安全情况。监测的数据流向如下：液位计232-422转换器?串口服务器?无线网桥?现场值班室。4．系统功能（1）系统具有稳定可靠的采集、显示、存储、数据通信、管理、系统自检和报警功能；（2）系统具有远程控制功能，可通过串口利用网络对监控主机进行遥控监测，实现数据采集软件上的所有功能，并对数据采集软件中的历史数据有访问权限的进行提取；（3）系统能实现水位数据的自动采集、自动存储功能。系统监测数据由传感器采集，并通过远程控制，自动按设定的时间和方式进行数据采集；（4）系统可定期进行观测数据的整编，为以后的

8、设计、施工、管理提供资料；（5）监控中心服务器接受值班室监测数据，自动检验并存入监控主机数据库，并可进行web网页发布；（6）预警、报警功能，可设置预警、报警级别及预警、报警水位线，当水位数据超限时可以通过界面提示、短信、邮件等不同的方式向企业、县、市等各级用户发送预警、报警信息。5．成果输出（1）库水位实时在线监控系统不受天气和光线的影响，控制中心可以同时监控多个尾矿库水位，既可满足