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尾礦庫在線(xiàn)監測系統的研究與實(shí)現
摘 要：尾礦庫在線(xiàn)監測系統利用現代電子、信息、通信及計算機技術(shù)，實(shí)現對尾礦庫運行指標的實(shí)時(shí)自動(dòng)連續采集及自動(dòng)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(shí)，及時(shí)預報預警，提醒企業(yè)盡快啟動(dòng)相應的處理措施及預案，保障尾礦庫的安全運行。
【關(guān)鍵詞】尾礦庫 在線(xiàn)監測 數據分析 預警報警
通過(guò)尾礦庫在線(xiàn)監測系統，可以實(shí)現尾礦庫管理的信息化、實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò )化，并能及時(shí)直觀(guān)地掌握尾礦庫的運行動(dòng)態(tài)，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(shí)現安全生產(chǎn)，提供了一個(gè)良好的高新技術(shù)平臺。
1 研究思路及關(guān)鍵技術(shù)
尾礦庫在線(xiàn)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(wèn)題。具體如下：
實(shí)時(shí)監測及數據傳輸：實(shí)時(shí)監測浸潤線(xiàn)、實(shí)時(shí)雨量、實(shí)時(shí)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(chǎng)條件采用有線(xiàn)或GPRS無(wú)線(xiàn)的方式傳輸數據。
趨勢分析：通過(guò)將大壩浸潤線(xiàn)、庫水位、實(shí)時(shí)雨量以及大壩滲流量等相關(guān)數據進(jìn)行處理，并進(jìn)行綜合比較分析。把相關(guān)參數統一呈現在相同時(shí)間軸的曲線(xiàn)上，根據圖形曲線(xiàn)得出各類(lèi)壩體運行數據的時(shí)間和空間的相關(guān)性，并對壩體健康狀況進(jìn)行綜合判斷。通過(guò)對壩體位移歷史數據進(jìn)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(guān)反映壩體位移的速率，易于捕捉壩體的位移突變情況。同時(shí)能夠推算出相關(guān)點(diǎn)的趨于穩定時(shí)的最終位移值。
預警報警：利用直觀(guān)的手段對各類(lèi)相關(guān)監測數據進(jìn)行對比分析，同時(shí)數據異常時(shí)及時(shí)預警，為尾礦壩安全運行提供及時(shí)有效的保障。
壩體呈現參數動(dòng)態(tài)化：為了滿(mǎn)足不同類(lèi)型尾礦壩的真實(shí)呈現，系統將壩體的關(guān)鍵參數如內坡比、外坡比、壩頂高度、壩頂寬度等參數動(dòng)態(tài)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(tài)，已達到真實(shí)性和通用性的目的。
2 系統實(shí)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(xiàn)、實(shí)時(shí)雨量、實(shí)時(shí)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(lèi)傳感器數據由系統自動(dòng)采集，系統預設了正常采集、惡劣天氣加密采集、手動(dòng)采集等多種采集方式。采集系統采用開(kāi)放性設計，能夠支持各種類(lèi)型的傳感器，并為未來(lái)新型傳感器預設接口，以始終保持整個(gè)監測系統的先進(jìn)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(guò)一段時(shí)間的數據積累，可以推演出壩體浸潤線(xiàn)與庫水位、實(shí)時(shí)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(jìn)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(guò)對壩體位移歷史數據進(jìn)行微分計算，得出壩體位移的趨勢數據。趨勢數據能夠直觀(guān)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(cháng)度推演
根據庫水位、灘頂高程、干灘內坡比等數據自動(dòng)計算出干灘長(cháng)度，經(jīng)與實(shí)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(xiàn)、內部位移、雨量等多種監測條件進(jìn)行綜合預警，有效保證報警的有效性和真實(shí)性，大大減少因其他原因造成的報警誤報。
發(fā)布多級預警信息：系統自動(dòng)檢查是否有超出警戒值的數據，并根據該預警數據發(fā)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(guò)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(guān)責任人和領(lǐng)導。
啟動(dòng)相應應急預案：根據報警信息的級別，及時(shí)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(jīng)過(guò)審核之后才能關(guān)閉，做到預警信息閉環(huán)管理。
3 系統特點(diǎn)
監測指標的全面性：監測指標包括壩體位移、浸潤線(xiàn)、庫水位、干灘指標等關(guān)鍵參數，并提供清晰的庫區圖像。
信息采集時(shí)效性：系統支持數據主動(dòng)采集及應答式采集數據模式，數據采集精確，及時(shí)有效的呈現各種數據。
專(zhuān)業(yè)的趨勢分析系統：實(shí)時(shí)分析和解讀各監測數據，通過(guò)對比以及數據之間的聯(lián)系，做出關(guān)鍵指標的趨勢分析，輔助企業(yè)決策。
及時(shí)的預警管理：系統隔一個(gè)設定的時(shí)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(shí)，聯(lián)動(dòng)短信息平臺、聲光報警器，及時(shí)通知有關(guān)負責人和領(lǐng)導，使企業(yè)能夠及時(shí)采取相關(guān)處理措施。
監測軟件采用B/S多層架構設計：把用戶(hù)接口層、業(yè)務(wù)邏輯層、數據庫層進(jìn)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(guò)GPS衛星定位技術(shù)、傳感器自動(dòng)采集技術(shù)、GPRS無(wú)線(xiàn)分組傳輸技術(shù)、高清晰圖像監控技術(shù)及計算機技術(shù)，實(shí)現監測信息的采集、處理及發(fā)布。系統在干灘長(cháng)度演算、壩體位移監測精確度、預警信息及時(shí)性、應急預案完善度、各項指標數據分析專(zhuān)業(yè)性等方面做出重大技術(shù)突破，真正做到了監測指標全面化、數據分析專(zhuān)業(yè)化、預警應急模塊化，以達到幫助企業(yè)和安全監管部門(mén)及時(shí)發(fā)現處理問(wèn)題，實(shí)時(shí)掌握尾礦庫安全生產(chǎn)現狀，保證尾礦庫長(cháng)期安全運行以及庫區周?chē)貐^安全的目的。
參考文獻
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