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尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)
摘 要：尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用現(xiàn)代電子、信息、通信及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾礦庫(kù)運(yùn)行指標(biāo)的實(shí)時(shí)自動(dòng)連續(xù)采集及自動(dòng)分析。系統(tǒng)建立綜合性的監(jiān)管平臺(tái)，依托智能的軟件系統(tǒng)，當(dāng)尾礦為監(jiān)測(cè)內(nèi)容出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警，提醒企業(yè)盡快啟動(dòng)相應(yīng)的處理措施及預(yù)案，保障尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】尾礦庫(kù) 在線監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)分析 預(yù)警報(bào)警
通過(guò)尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)尾礦庫(kù)管理的信息化、實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化，并能及時(shí)直觀地掌握尾礦庫(kù)的運(yùn)行動(dòng)態(tài)，為尾礦庫(kù)加固工程設(shè)計(jì)、管理及消除安全隱患提供依據(jù)，為尾礦庫(kù)的管理決策提供有力支持。為保障壩體安全，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，提供了一個(gè)良好的高新技術(shù)平臺(tái)。
1 研究思路及關(guān)鍵技術(shù)
尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)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(yù)警管理等問(wèn)題。具體如下：
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)傳輸：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)浸潤(rùn)線、實(shí)時(shí)雨量、實(shí)時(shí)庫(kù)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(yùn)行參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件采用有線或GPRS無(wú)線的方式傳輸數(shù)據(jù)。
趨勢(shì)分析：通過(guò)將大壩浸潤(rùn)線、庫(kù)水位、實(shí)時(shí)雨量以及大壩滲流量等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并進(jìn)行綜合比較分析。把相關(guān)參數(shù)統(tǒng)一呈現(xiàn)在相同時(shí)間軸的曲線上，根據(jù)圖形曲線得出各類壩體運(yùn)行數(shù)據(jù)的時(shí)間和空間的相關(guān)性，并對(duì)壩體健康狀況進(jìn)行綜合判斷。通過(guò)對(duì)壩體位移歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行位移速度計(jì)算，得出壩體位移變化的趨勢(shì)數(shù)據(jù)，趨勢(shì)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(shí)能夠推算出相關(guān)點(diǎn)的趨于穩(wěn)定時(shí)的最終位移值。
預(yù)警報(bào)警：利用直觀的手段對(duì)各類相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)預(yù)警，為尾礦壩安全運(yùn)行提供及時(shí)有效的保障。
壩體呈現(xiàn)參數(shù)動(dòng)態(tài)化：為了滿足不同類型尾礦壩的真實(shí)呈現(xiàn)，系統(tǒng)將壩體的關(guān)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(dòng)態(tài)化。針對(duì)不同的尾礦庫(kù)設(shè)置相應(yīng)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(dá)到真實(shí)性和通用性的目的。
2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)化架構(gòu)設(shè)計(jì)。分為：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表示以及預(yù)警報(bào)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(fù)責(zé)采集浸潤(rùn)線、實(shí)時(shí)雨量、實(shí)時(shí)庫(kù)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(dòng)采集，系統(tǒng)預(yù)設(shè)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(tǒng)采用開(kāi)放性設(shè)計(jì)，能夠支持各種類型的傳感器，并為未來(lái)新型傳感器預(yù)設(shè)接口，以始終保持整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的先進(jìn)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(guò)一段時(shí)間的數(shù)據(jù)積累，可以推演出壩體浸潤(rùn)線與庫(kù)水位、實(shí)時(shí)雨量、滲流量等參數(shù)的數(shù)據(jù)模型，對(duì)綜合判斷壩體健康狀況進(jìn)行判定。
2.3.2 壩體位移趨勢(shì)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(guò)對(duì)壩體位移歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行微分計(jì)算，得出壩體位移的趨勢(shì)數(shù)據(jù)。趨勢(shì)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(zhǎng)度推演
根據(jù)庫(kù)水位、灘頂高程、干灘內(nèi)坡比等數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出干灘長(zhǎng)度，經(jīng)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較，精確度高。
2.4 預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)
多條件綜合預(yù)警：系統(tǒng)綜合浸潤(rùn)線、內(nèi)部位移、雨量等多種監(jiān)測(cè)條件進(jìn)行綜合預(yù)警，有效保證報(bào)警的有效性和真實(shí)性，大大減少因其他原因造成的報(bào)警誤報(bào)。
發(fā)布多級(jí)預(yù)警信息：系統(tǒng)自動(dòng)檢查是否有超出警戒值的數(shù)據(jù)，并根據(jù)該預(yù)警數(shù)據(jù)發(fā)布不同級(jí)別的報(bào)警信息。
采用多種預(yù)警方式：同級(jí)別的報(bào)警信息可以通過(guò)系統(tǒng)登錄提示、聲光報(bào)警器、短信通知等多種方式傳達(dá)至相關(guān)責(zé)任人和領(lǐng)導(dǎo)。
啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案：根據(jù)報(bào)警信息的級(jí)別，及時(shí)啟用相應(yīng)級(jí)別應(yīng)急預(yù)案，化解險(xiǎn)情，消除隱患。
審核每條預(yù)警記錄：預(yù)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(yù)警信息閉環(huán)管理。
3 系統(tǒng)特點(diǎn)
監(jiān)測(cè)指標(biāo)的全面性：監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括壩體位移、浸潤(rùn)線、庫(kù)水位、干灘指標(biāo)等關(guān)鍵參數(shù)，并提供清晰的庫(kù)區(qū)圖像。
信息采集時(shí)效性：系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)主動(dòng)采集及應(yīng)答式采集數(shù)據(jù)模式，數(shù)據(jù)采集精確，及時(shí)有效的呈現(xiàn)各種數(shù)據(jù)。
專業(yè)的趨勢(shì)分析系統(tǒng)：實(shí)時(shí)分析和解讀各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，做出關(guān)鍵指標(biāo)的趨勢(shì)分析，輔助企業(yè)決策。
及時(shí)的預(yù)警管理：系統(tǒng)隔一個(gè)設(shè)定的時(shí)間檢查是否有超出警戒值的數(shù)據(jù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)達(dá)到預(yù)報(bào)值時(shí)，聯(lián)動(dòng)短信息平臺(tái)、聲光報(bào)警器，及時(shí)通知有關(guān)負(fù)責(zé)人和領(lǐng)導(dǎo)，使企業(yè)能夠及時(shí)采取相關(guān)處理措施。
監(jiān)測(cè)軟件采用B/S多層架構(gòu)設(shè)計(jì)：把用戶接口層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)庫(kù)層進(jìn)行分別設(shè)計(jì)、單獨(dú)部署，有助于軟件設(shè)計(jì)和軟件維護(hù)。
4 結(jié)論
該系統(tǒng)通過(guò)GPS衛(wèi)星定位技術(shù)、傳感器自動(dòng)采集技術(shù)、GPRS無(wú)線分組傳輸技術(shù)、高清晰圖像監(jiān)控技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的采集、處理及發(fā)布。系統(tǒng)在干灘長(zhǎng)度演算、壩體位移監(jiān)測(cè)精確度、預(yù)警信息及時(shí)性、應(yīng)急預(yù)案完善度、各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析專業(yè)性等方面做出重大技術(shù)突破，真正做到了監(jiān)測(cè)指標(biāo)全面化、數(shù)據(jù)分析專業(yè)化、預(yù)警應(yīng)急模塊化，以達(dá)到幫助企業(yè)和安全監(jiān)管部門(mén)及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理問(wèn)題，實(shí)時(shí)掌握尾礦庫(kù)安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，保證尾礦庫(kù)長(zhǎng)期安全運(yùn)行以及庫(kù)區(qū)周圍地區(qū)安全的目的。
參考文獻(xiàn)
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