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尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)
摘 要：尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)利用現(xiàn)代電子、信息、通信及計算機技術，實現(xiàn)對尾礦庫運行指標的實時自動連續(xù)采集及自動分析。系統(tǒng)建立綜合性的監(jiān)管平臺，依托智能的軟件系統(tǒng)，當尾礦為監(jiān)測內(nèi)容出現(xiàn)異常時，及時預報預警，提醒企業(yè)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(jiān)測 數(shù)據(jù)分析 預警報警
通過尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)尾礦庫管理的信息化、實時化、網(wǎng)絡化，并能及時直觀地掌握尾礦庫的運行動態(tài)，為尾礦庫加固工程設計、管理及消除安全隱患提供依據(jù)，為尾礦庫的管理決策提供有力支持。為保障壩體安全，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，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(jiān)測系統(tǒng)需要解決傳感器數(shù)據(jù)采集、圖形化展示、數(shù)據(jù)分析、預警管理等問題。具體如下：
實時監(jiān)測及數(shù)據(jù)傳輸：實時監(jiān)測浸潤線、實時雨量、實時庫水位、滲流量、壩頂沉降、壩體內(nèi)部外部位移以及視頻監(jiān)控等重要尾礦壩運行參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場條件采用有線或GPRS無線的方式傳輸數(shù)據(jù)。
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(shù)據(jù)進行處理，并進行綜合比較分析。把相關參數(shù)統(tǒng)一呈現(xiàn)在相同時間軸的曲線上，根據(jù)圖形曲線得出各類壩體運行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行位移速度計算，得出壩體位移變化的趨勢數(shù)據(jù)，趨勢數(shù)據(jù)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(wěn)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(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，同時數(shù)據(jù)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(xiàn)參數(shù)動態(tài)化：為了滿足不同類型尾礦壩的真實呈現(xiàn)，系統(tǒng)將壩體的關鍵參數(shù)如內(nèi)坡比、外坡比、壩頂高度、壩頂寬度等參數(shù)動態(tài)化。針對不同的尾礦庫設置相應的呈現(xiàn)參數(shù)，最大限度的還原和呈現(xiàn)尾礦壩壩體形態(tài)，已達到真實性和通用性的目的。
2 系統(tǒng)實現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)架構
系統(tǒng)采用分層結構化架構設計。分為：數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表示以及預警報警子系統(tǒng)。
2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(nèi)部外部位移以及視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)。
各類傳感器數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動采集，系統(tǒng)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(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)的先進性。如圖1所示。
2.3 數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)
2.3.1 壩體含水綜合分析
通過一段時間的數(shù)據(jù)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(shù)的數(shù)據(jù)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(nèi)部位移、外部位移以及壩體沉降等。系統(tǒng)通過對壩體位移歷史數(shù)據(jù)進行微分計算，得出壩體位移的趨勢數(shù)據(jù)。趨勢數(shù)據(jù)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(jù)庫水位、灘頂高程、干灘內(nèi)坡比等數(shù)據(jù)自動計算出干灘長度，經(jīng)與實測數(shù)據(jù)比較，精確度高。
2.4 預警報警系統(tǒng)
多條件綜合預警：系統(tǒng)綜合浸潤線、內(nèi)部位移、雨量等多種監(jiān)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(fā)布多級預警信息：系統(tǒng)自動檢查是否有超出警戒值的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該預警數(shù)據(jù)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系統(tǒng)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(jù)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(jīng)過審核之后才能關閉，做到預警信息閉環(huán)管理。
3 系統(tǒng)特點
監(jiān)測指標的全面性：監(jiān)測指標包括壩體位移、浸潤線、庫水位、干灘指標等關鍵參數(shù)，并提供清晰的庫區(qū)圖像。
信息采集時效性：系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)主動采集及應答式采集數(shù)據(jù)模式，數(shù)據(jù)采集精確，及時有效的呈現(xiàn)各種數(shù)據(jù)。
專業(yè)的趨勢分析系統(tǒng)：實時分析和解讀各監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對比以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，做出關鍵指標的趨勢分析，輔助企業(yè)決策。
及時的預警管理：系統(tǒng)隔一個設定的時間檢查是否有超出警戒值的數(shù)據(jù)，當監(jiān)測指標達到預報值時，聯(lián)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(yè)能夠及時采取相關處理措施。
監(jiān)測軟件采用B/S多層架構設計：把用戶接口層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)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(tǒng)通過GPS衛(wèi)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(jiān)控技術及計算機技術，實現(xiàn)監(jiān)測信息的采集、處理及發(fā)布。系統(tǒng)在干灘長度演算、壩體位移監(jiān)測精確度、預警信息及時性、應急預案完善度、各項指標數(shù)據(jù)分析專業(yè)性等方面做出重大技術突破，真正做到了監(jiān)測指標全面化、數(shù)據(jù)分析專業(yè)化、預警應急模塊化，以達到幫助企業(yè)和安全監(jiān)管部門及時發(fā)現(xiàn)處理問題，實時掌握尾礦庫安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，保證尾礦庫長期安全運行以及庫區(qū)周圍地區(qū)安全的目的。
參考文獻
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