李及利 陳前鋒 趙大玲

甕福（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 貴州 福泉 540010

1 尾礦庫(kù)在線(xiàn)安全監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)分析

（1）位移在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。位移在線(xiàn)監(jiān)測(cè)主要是對(duì)尾礦庫(kù)的壩體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分為壩體表面位移監(jiān)測(cè)和內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)。在對(duì)壩體表面實(shí)施位移監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)可采用GPS、北斗等RTK設(shè)備，通過(guò)基站與測(cè)點(diǎn)不斷解算來(lái)實(shí)時(shí)獲取位移數(shù)據(jù)。

（2）浸潤(rùn)線(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。浸潤(rùn)線(xiàn)對(duì)壩體內(nèi)部含水層的測(cè)量，其中測(cè)壓管的預(yù)埋位置要能體現(xiàn)出滲流情況及可能出現(xiàn)滲流異常的位置。通過(guò)水位計(jì)、滲壓計(jì)等設(shè)備來(lái)獲取數(shù)據(jù)。

（3）干灘在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在尾礦庫(kù)防洪能力的衡量指標(biāo)中，灘頂標(biāo)高與正常水位、最高洪水位下尾礦庫(kù)的干灘距離是最重要的幾項(xiàng)指標(biāo)。當(dāng)前主要是通過(guò)對(duì)斷面測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行有效的選取來(lái)獲取干灘高程以及測(cè)點(diǎn)間距等數(shù)據(jù)，并結(jié)合對(duì)水庫(kù)水位和灘頂?shù)葦?shù)據(jù)，計(jì)算干灘到尾礦庫(kù)的距離。

（4）降雨量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。降雨量與尾礦庫(kù)的安全性具有緊密的聯(lián)系，可以利用容柵式雨量計(jì)儀器對(duì)降水量數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)標(biāo)分析來(lái)判斷尾礦庫(kù)的安全性。

（5）庫(kù)水位在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在監(jiān)測(cè)尾礦庫(kù)的防洪能力的過(guò)程中，由于尾礦庫(kù)中必定會(huì)存在很多的尾礦濾水和降水，這些水位的高低也會(huì)影響尾礦庫(kù)的防洪能力。因此在監(jiān)測(cè)過(guò)程中要充分利用各類(lèi)液位計(jì)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫(kù)水位[1]。

2 硬件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的研究

①表面水平位移監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。對(duì)于位移監(jiān)測(cè)控制值的計(jì)算方法，可以考慮在一定置信區(qū)間內(nèi)建立數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)最不利可能因變量組合，通過(guò)對(duì)誤差因素的分析，從而確定極限值，同時(shí)以此來(lái)作為監(jiān)控指標(biāo)。預(yù)警不僅要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的累計(jì)變化量，還要控制其Δ值，當(dāng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)超過(guò)其中之一時(shí)，即刻報(bào)警。②庫(kù)水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。通過(guò)超聲波探頭對(duì)庫(kù)水位與水面之間的距離進(jìn)行測(cè)量，從而對(duì)庫(kù)區(qū)水位的高程值進(jìn)行計(jì)算。③浸潤(rùn)線(xiàn)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。在尾礦庫(kù)壩體內(nèi)部通過(guò)鉆孔，將滲壓計(jì)置入其中，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)滲壓計(jì)的壓力進(jìn)行測(cè)量并將測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為水頭高度，并根據(jù)滲壓計(jì)的安裝深度及孔口高程就能夠計(jì)算出尾礦庫(kù)壩體的浸潤(rùn)線(xiàn)高度。滲壓計(jì)的精度決定了浸潤(rùn)線(xiàn)的測(cè)量精度，一般誤差不超過(guò)10mm。④視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。在尾礦庫(kù)周邊10km范圍內(nèi)，根據(jù)尾礦庫(kù)的具體實(shí)際情況，設(shè)定重點(diǎn)監(jiān)控位置，并安裝高清攝像頭，以光纖作為傳輸介質(zhì)，將監(jiān)控畫(huà)面嵌入安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)上[2]。

3 系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)研究

尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)、預(yù)警報(bào)警、用戶(hù)管理以及數(shù)據(jù)查詢(xún)等模塊，如下圖。

（1）數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由GNSS、測(cè)距儀、雷達(dá)、測(cè)斜儀、滲壓計(jì)6類(lèi)傳感器組成，通過(guò)TCP/IP協(xié)議對(duì)6類(lèi)傳感器實(shí)時(shí)傳回的各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，包含振弦量、開(kāi)關(guān)量以及電壓量等，并將接收的數(shù)據(jù)解釋后寫(xiě)入SQL/MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)均值濾波、差分等算法對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。數(shù)據(jù)處理能夠?qū)?類(lèi)傳感器的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋。主要是對(duì)實(shí)時(shí)位移偏移、實(shí)時(shí)滲流水位、實(shí)時(shí)庫(kù)水位以及實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控等情況進(jìn)行監(jiān)控，并將這些數(shù)據(jù)信息存到數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)中。

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)由原始數(shù)據(jù)庫(kù)和核心數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分組成，主要是承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的功能，原始數(shù)據(jù)庫(kù)主要是存儲(chǔ)各個(gè)設(shè)備直接采集的數(shù)據(jù)，例如大壩位移數(shù)據(jù)、降雨量數(shù)據(jù)等。而核心數(shù)據(jù)庫(kù)其實(shí)質(zhì)是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行處理，從而將各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳遞到系統(tǒng)終端。

（4）預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)主要是對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與閾值進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析，如果實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)超過(guò)了閾值，系統(tǒng)就會(huì)在顯示屏幕上以不同的顏色進(jìn)行預(yù)警。同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)閾值對(duì)相應(yīng)級(jí)別的管理人員推送短信息，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。

（5）用戶(hù)權(quán)限管理模塊設(shè)計(jì)。在權(quán)限管理中主要分為管理員和訪(fǎng)客兩種形式。管理員具有最高的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，能夠使用系統(tǒng)的所有功能；而訪(fǎng)客根據(jù)身份信息能夠?qū)ο鄳?yīng)的模塊進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和使用并對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行消缺。

（6）數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊。數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊的組成成分較多，有壩體位移、庫(kù)水位及視頻等，這是最為主要的幾大檢測(cè)子系統(tǒng)，通過(guò)它們提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能明確了解歷史數(shù)據(jù)、時(shí)程曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)和傳感器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)等。而歷史數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)結(jié)合了兩種形式，即表單和曲線(xiàn)圖，方便查詢(xún)時(shí)選取明確的起止時(shí)間[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)投入使用后，在很大程度上提升了公司安全管理工作效率，但依舊存在一些問(wèn)題，建議如下改進(jìn)：加強(qiáng)國(guó)內(nèi)核心技術(shù)的研發(fā)，脫離對(duì)外來(lái)進(jìn)口；對(duì)于尾礦庫(kù)整體安全性缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)建立更加完善和規(guī)范的系統(tǒng)評(píng)價(jià)；缺乏相應(yīng)的系統(tǒng)人才，應(yīng)進(jìn)一步加大人才培養(yǎng)。