尾矿库安全监测系统设计方案.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流尾矿库安全监测系统设计方案.精品文档.DT 尾矿库安全监测系统设计方案(共 35 页)北京数泰科技有限公司2010 年 4 月Datataker China Ltd北京数泰科技有限公司目 录1概述. 32目的. 33依据的标准与规范. 34监测项目. 45DT 尾矿库安全监测系统功能 . 45.1系统硬件基本功能. 45.2系统软件主要功能. 56监测系统的组成. 56.1现场信号监测仪器设备. 66.1.1坝体浸润线及渗流监测仪器 . 76.1.2坝体变形测量仪器设备 . 96.1.2.1 坝内位移测量仪器 . 106.1.2.2 坝面位移
2、监测仪器 . 116.1.2.3 GPS 坝体表面变形测量设备 . 126.1.3库水位及土壤含水量监测传感器 . 166.1.4干滩监测系统设备. 186.1.5降雨量测量传感器. 186.1.6地震监测(选用). 196.2远程监测单元(DT MCU) . 206.2.1数据采集器. 216.2.2电源系统. 226.2.3GPRS/CDMA 无线数据传输终端 . 236.2.4防雷器件及接地装置. 256.2.5密封保护机箱. 266.3监测单元的配置容量. 276.4监测中心数据处理与分析系统 . 277DT 尾矿库安全监测系统的先进性分析. 35地址:北京市北四环西路 65 号海淀新
3、技术大厦 1635 室邮编:100080Tel:010-8288 6646, 8288 6647Fax:010-8288 6649Web:, E-mail: info21概述Datataker China Ltd北京数泰科技有限公司我国现有一定规模的尾矿库超过 12,000 座,每年排出尾矿近 3 亿吨,需要耗水 3.5 亿吨 以上。在这些尾矿库中正常运行的库不足 70%,有的行业大约 44 %的库处于险、病、超期服 务状态。近年来发生了一系列的尾矿库事故,给国家、企业及广大人民的生命财产造成了巨 大的损失。我国大部分尾矿库的管理是采用人工观测,不仅观测精度受人员的经验及天气等 自然因素的限制
4、,不能进行全日实时的预警,存在安全隐患。同时,资料数据的整理分析往 往会滞后于生产运行,影响了安全生产。随着现代高科技的发展,尾矿库的日常监测管理面临着更新换代。具有信息化、实时化、 网络化特点的尾矿库自动化监测系统的出现解决了现有的问题, 投入使用自动化监测系统, 可以及时直观的掌握坝体的实际动态,进行安全评价、预警预报,为加固工程设计、管理及 消除隐患提供依据,为尾矿库的安全监测与管理决策提供有力支持,发挥工程效益,实现安 全生产。我公司开发的 DT 尾矿库安全自动化监测系统,具有功能全面、精度高、性能稳定、可 靠性高、适应恶劣环境等特点,满足尾矿库实时、有效的安全监测需求。2目的通过对尾
5、矿库进行自动化的安全监测,分析坝体的结构健康状态,及时发现不正常现象 并提出警示,评估结构的可靠性,为尾矿库的管理与维护等提供数据依据。3依据的标准与规范整个系统的规范标准的制订完全遵照国家规范标准和有关行业的规定要求,参照的标准 和规程规范为:1)尾矿库安全技术规程AQ2006-20052)尾矿库安全监督管理规定 (国家安全生产监督管理总局令第 6 号)3)土石坝安全监测技术规范 SL60-944) 岩土工程勘察规范GB50021-20015) 岩土工程监测规范YS5229-966) 碾压式土石坝设计规范DL/T5395-20077) 工程测量规范GB50026-20078) 国家三、四等水
6、准测量规范GBl2898-919) 国家一、二等水准测量规范GB12897-91地址:北京市北四环西路 65 号海淀新技术大厦 1635 室邮编:100080Tel:010-8288 6646, 8288 6647Fax:010-8288 6649Web:, E-mail: info34监测项目对于尾矿库,主要的监测项目有以下几项:Datataker China Ltd北京数泰科技有限公司1) 坝体浸润线及渗流监测,主要针对浸润线监测点的孔隙水压,坝体渗流压力及渗流量。2) 坝体变形监测,包括坝体内部变形和表面变形。3)尾矿干滩监测,主要针对沉积滩的干滩长度监测。4)水文参数监测,包括库水位及
7、土壤含水量监测。5)气象参数监测,包括降雨量、温湿度等。6)地震监测,包括振动数据波形及分析。 根据实际情况,还可以增加必要的监测项目。5DT 尾矿库安全监测系统功能由于尾矿库空间结构层次较多、野外环境复杂,想获得反映整个尾矿库安全状态的参数, 必须在各个重要测点安装很多测试相关仪器设备,数据采集设备不仅具有一定远距离数据采 集和传输能力,还要有适于野外长期监测的各种功能,具备准稳、低功耗、防雷、安装快捷、 数据无线传输等特点。硬件及软件系统需采用模块化、开放式结构设计,系统设计力求较高 的稳定性、可靠性、灵活性、可操作性和可扩展性。我公司按以上基本要求制定了尾矿库安全监测系统的设计方针,为尾
8、矿库安全监测提供 较全面的、最优惠的解决方案,从测量仪器设备到监测中心软件,力求整个监测系统性能稳 定、可靠性高,测试精度满足要求,并可进行长期不间断地监测。5.1系统硬件基本功能1)可根据客户提供的监测模型,确定监测参量,配备尾矿库安全监测所需的各种测试 仪器设备,满足测试项目的需求和测试精度。2) 配备远程监测单元(MCU)和其他监测设备的机箱、电缆及接口装置以符合实际监测 环境,系统具有电源保护装置、避雷装置等硬件设备,把信号受干扰程度降至最低,尽量减 少系统的安装误差。3)选用适当的数据通讯方式,可采用有线和无线两种方式与监测中心通讯。对于有线方式,可采用一般电缆通讯或光纤通讯,可实现
9、串口通讯、网络通讯或其他有线通讯方式。地址:北京市北四环西路 65 号海淀新技术大厦 1635 室邮编:100080Tel:010-8288 6646, 8288 6647Fax:010-8288 6649Web:, E-mail: info4Datataker China Ltd北京数泰科技有限公司对于无线方式,可实现 GPRS 或 CDMA 网络通讯的数据传输,数据采用全透明方式,同时具有 报警管理系统,简捷得知设备运行状况,完成远程控制的需要。4)保障 DT 尾矿库安全监测系统各个仪器设备的正常运行,满足今后系统在硬件节点的 增加等要求。5.2系统软件主要功能1)可实时监测尾矿库的各测点
10、传感器,可自定采集时间,并对原始数据进行滤波、计 算等处理,数据以数字或相应曲线、图等形式实时显示、记录和打印。2)监测数据能够保存在多种数据库内,并可进行历史数据查询,生成选定时间段内的 传感器最大最小值,还可以直接生成 EXCEL 或其他形式报表。3)软件界面清晰直观,工具条与按钮操作。以主界面和各子界面形式显示,各界面间 切换灵活,界面图案可按客户要求绘制改动。4) 数据可以各种图形方式显示,包括浸润线、库水位、坝体内部变形、降雨量等的时 间历程曲线图、X/Y 坐标图、模拟图、直方图等形式,同时可存储与处理视频图像。5)具有数据越限报警设置显示功能,现场即时上传报警信息时,主机会出现明显
11、的报 警画面和报警信息,同时还可提供各种声光报警等多媒体提示或手机短信报警。6)能对系统中的每一用户进行口令和操作权限的管理,能对不同的用户分配不同的系 统访问、操作权限级别。用户登录后的操作将写入系统日志,保障运行系统的安全性。7)系统满足开放性标准的要求,方便系统功能的添加、删除、维护、修改、扩展。兼 容当前流行的多种数据库,包括 Access、SqlServer、Oracle,并满足数据库容量的扩充、 系统软件功能的增强等方面的要求。6监测系统的组成DT 尾矿库安全监测系统主要由现场信号监测仪器设备、远程监测单元、监测中心数据 处理与分析三部分构成。技术构架图如下所示:地址:北京市北四环
12、西路 65 号海淀新技术大厦 1635 室邮编:100080Tel:010-8288 6646, 8288 6647Fax:010-8288 6649Web:, E-mail: info5Datataker China Ltd北京数泰科技有限公司6.1现场信号监测仪器设备现场监测仪器设备按监测项目参数的性质主要有以下六个部分:1) 坝体浸润线及渗流测量传感器,可采用孔隙水压力计结合量水堰计。2) 坝体内部变形测量传感器,可采用固定式测斜仪。坝体或地表变形位移测量,可采 用水平、沉降位移传感器或 GPS 位移监测系统。3) 库水位测量传感器,可采用适于水位量程的水位计。土壤含水量测量可选用含水计
13、。4) 干滩长度监测系统,采用 GPS 高程监测系统结合水位计。地址:北京市北四环西路 65 号海淀新技术大厦 1635 室邮编:100080Tel:010-8288 6646, 8288 6647Fax:010-8288 6649Web:, E-mail: info6Datataker China Ltd北京数泰科技有限公司5) 对于气象测量,降水量的测量可采用雨量计。其他气象仪器还有温湿度计等。6) 地震监测设备(根据实际地带选用),可采用振动加速度计及地震数据记录仪。 以下介绍了一些可应用在尾矿库安全监测系统中的性能可靠的监测仪器设备,在实际应用中还可根据实际的环境、范围以及使用成本选用
14、适合的仪器。6.1.1坝体浸润线及渗流监测仪器1)坝体浸润线的监测 对于坝体浸润线的监测,一般选择尾矿库坝上最大断面或者一旦发生事故将对下游造成重大危害的断面为监测剖面。大型尾矿库在一些薄坝段也应设有监测剖面。每个监测剖面应 设置 5 个以上的监测点,并应根据设计资料中坝体下游坡处的孔隙水压力变化梯度灵活选择 监测点。一般采用在坝体内钻孔埋设测压管的形式进行监测,测压管内放入孔隙水压力传感 器,实时采集管内水位数据,根据监测到的数据,由系统软件自动绘出坝体浸润线分布状态, 并对浸润线,在超出设定或发生突变时及时给出预警、预报。可选用加拿大 ROCTEST 公司的 PW 系列弦式孔隙水压力计测量
15、孔隙水压力。PW 型孔隙水压力计是一个振动膜压力传感器,传感元件是把柔软的压力膜焊接在坚固 的圆柱体空腔上而组成的,除振弦外的所有部分都是由高强不锈钢组成,高强度的振动弦一 端夹在膜的中间,其另一端夹在空腔的另一端,在制造过程中振弦预紧到一定的张力状态然 后密封确保寿命和稳定。传感器安装有防水保护:防水接头、陶瓷、带 O 型线圈的防水头见下图。使用过程中, 压力导致膜的变形而使弦的张紧度和共振频率改变,采用孔隙水压力计的压力计算公式便可 以计算压力。PWL 型孔隙水压力计直径较小,可以安装在土体和混凝土中或者安装在钻孔中, 甚至直径小到 38mm 的管内。孔隙水压力计内有压力传感器和温度电阻(
16、下图),其一端装 有高通或低通过滤器,另一端是电缆接口,用环氧密封。所有部件都由不锈钢制造而成。孔 隙水压力计的过滤器用 O 型线圈密封,由于有过滤器的隔离作用,压力膜可以免遭外界微小颗粒的破坏,传感器就仅仅可以测量到液体的压力。在需要率定和浸润饱和时过滤器可以很地址:北京市北四环西路 65 号海淀新技术大厦 1635 室邮编:100080Tel:010-8288 6646, 8288 6647Fax:010-8288 6649Web:, E-mail: info7Datataker China Ltd北京数泰科技有限公司容易卸开,当作为压力传感器使用时,可以用管螺纹接头代替过滤器。 技术规格
17、见下表。测量范围0.170Mpa 或 1510000psi分辨率0.01ms 或 0.1L.U. (MB-6TL)0.1Hz.(PALMETO VW)0.1精度 0.1%F.S.(0.5%和 0.25%选项)温度飘移 0.1%F.S./C最大超载两倍量程范围型号PWSPWPPWCPWF外壳袖珍型 推进式 EW 螺纹 螺纹式 厚壁式材料不锈钢外径(mm)19331928长度(mm)200260213225透水石50 微米低气压烧结的不锈钢式16 微米高气压的陶瓷式测量范围-4065C精度 0.5%F.S.热感应电阻热常量1 分/C(2 分/F)电缆标准双绞线 22AWG,IRC-41 屏蔽式备选
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