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摘要:利用GPRS技术、传感器技术、信号传输技术，监测影响尾矿库及坝体安全的各种关键技术指标，保障尾矿库安全，防止事故发生。
关键词:尾矿库；GPS；远程监测
中图分类号： X830 文献标识码： A
引言
尾矿库是我国安全生产重点监控的对象之一，其坝体的稳定性是影响整个尾矿库区安全稳定的至关重要的因素。尾矿库具有高势能的人造泥石流危险源,存在溃坝危险,一旦失事,容易造成重特大事故。尾矿库安全运行至关重要，有效的数据监测就是安全的保证。
一、阿舍勒尾矿库在线监测系统总体目标
1、库区现状
阿舍勒铜矿尾矿库库区面积1.57km2，汇水面积6.8 km2，总库容2852.35万m3，可储存尾矿3350万t，可满足4000t/d选厂使用年限29年。初期主坝坝顶标高836m，坝顶宽4.5m，坝高21m，轴线长度616m，迎水面边坡1：2，背水面边坡1:2.5，库长约2.2Km。堆积坝采用上游式堆积坝，外坡比1：5，堆积坝总高33.69 m，最终子坝标高869.69 m。
2、系统功能
阿舍勒尾矿库在线监测系统是利用GPRS技术、传感器技术、信号传输技术，从宏观、微观相结合的全方位角度，来监测影响尾矿库及坝体安全的各种关键技术指标，提升尾矿库安全保障水平，有效防范和遏制重特大事故发生。
3、监测内容
阿舍勒尾矿库为三等库，在线监测系统实现对浸润线、库内水位、位移，干滩监测指标监测。
二、尾矿库安全监测系统功能
1、系统硬件基本功能
1）根据监测模型，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）采用有线和无线两种方式与监测中心通讯。有线方式，采用一般电缆通讯，实现串口通讯、网络通讯。无线方式，实现GPRS和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。
2、系统软件主要功能
1）实时监测尾矿库的各测点传感器，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，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。
3、监测系统的组成
阿舍勒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：
4、监测单元的配置容量
远程监测单元的容量根据实际监测目标的多少进行配置，系统内部数据采集器的选用与联网方式也会有所不同。如果尾矿库的测量范围大，监测点数多，或者还需对其加固效果或水文气象等诸多参量进行监测，那么系统可按以下几种方式扩容：
1）直接在远程监测单元MCU内部增加CEM20扩展模块，也可采用内部RS485组网连接方式。
2）按监测单元位置或功能增加并划分远程监测单元RTU的数量，监测中心与各RTU单元用TCP/IP无线网络、RS-485数据总线或光纤等形式组成分布式数据采集网络，通过监测中心软件进行数据管理。
5、监测中心数据处理与分析系统
• 浸润线监测曲线：
• 库水位监测：
• 坝体内部变形监测
• 干滩监测
三、尾矿库监测点布置
监测剖面及监测点布置：建立4个浸润线监测剖面；建立一个库水位监测点；建立4个位移监测剖面。
1、浸润线
根据尾矿库的现场情况，设立4个剖面,一共安装10个渗压传感器， 其中：中心最大剖面设置两个监测剖面，每个剖面设置3个监测点，两侧剖面各设置2个监测点。
——监测横断面宜选在最大坝高处、合拢段、地形或地质条件复杂坝段，一般不少于3个，并尽量与位移监测断面相结合。
——监测横断面上的测点布置，应根据坝型结构、断面大小和渗流场特征确定。宜在堆积坝坝顶、初期坝上游坡底、上游坝肩、下游排水体前缘各布置l条铅直线，其间部位每20～40m布设1条铅直线，埋深应参考实际浸润线深度确定。
通过在尾库坝剖面上布置的测量点，每个测量点上先打孔，将测压管埋入孔中，再将渗压传感器安装到测压孔内。通过测量测压管内水压，计算出测压管内水位，换算成该测量点浸润线深度。不同测点的浸润线自动绘制出库区的实测浸润线曲线。
2、库水位监测
设置：一个库水位监测点。安置在最后一座排水塔构筑物上。水位测点的布置根据坝型、筑坝及排尾方式确定，应设置在基本能代表库内平稳水位，并能满足工程管理和监测资料分析需要的地方。一般宜布置在库内排水构筑物（如排水井、排水斜槽等）或挡水坝上游坡面上。
3、干滩指标监测
干滩指标有两项，一项是干滩高程，一项是干滩长度，根据不同的放矿内坡比不同，要求检测的指标也不同；系统根据滩顶高程、库水位综合监测出干滩高程，并通过沉积滩的坡比，实时展现干滩的实际长度。
4、位移监测
位移监测，设立4个剖面，一共安装8个位移传感器， 监测横断面宜选在最大坝高处、合拢段、坝体较低位置安装位移传感器。位移为该系统配置的是外部位移传感器，主要测坝体表面位移，如果有特殊的需求可以选用坝体内部位移传感器。
四、尾矿库安全监测系统的先进性分析
1、系统的质量和稳定性
阿舍勒铜矿所使用的远程监测单元（DT MCU）已取得ISO9001:2000的标准认证，并已被成功应用于国家体育馆等重大科研项目。核心部件的DT数据采集器通过国际CE认证，早已在很多岩土工程监测项目中成功应用过。测试传感器采用国内外知名企业生产的产品，精度高且性能可靠。系统的工作温度范围宽（最高可从-45℃到70℃），使用寿命长，在恶劣的野外环境下具有很高的稳定性。
2、系统的兼容性
DT-MCU监测单元具有高通用性和兼容性，适合接入电压型、电流型、电阻型、热电偶、脉冲型、振弦式、卡尔逊式、数字信号等多类型传感器，还可实现MODBUS总线兼容技术。
3、系统抗干扰性能
远程监测单元通过自身的隔离装置解决了传感器和采集系統的接地回路问题，并被设计成抗噪音。在解决接地回路和抗噪音方面达到世界领先水平。这些性能确保了在恶劣环境下采集信号的精确度。
4、先进的远程通讯
应用GPRS/CDMA无线通讯技术来实现野外监测数据自动采集从而达到真正意义上的远程监控，通过TCP/IP网络确保了通讯数据的可靠性和实时性，。
参考文献
[1]欧阳振华.尾矿库坝体稳定性在线监测系统研究[J].金属矿山.2011年
[2]肖圣博.尾矿库在线监测系统在辽宁地区的研究与应用[J].露天采矿技术.2013年
[3]孙圣添.自动化监测系统在西沟尾矿库的应用[C].第五届尾矿库安全运行技术高峰论坛.2012年
关键词:尾矿库；GPS；远程监测
中图分类号： X830 文献标识码： A
引言
尾矿库是我国安全生产重点监控的对象之一，其坝体的稳定性是影响整个尾矿库区安全稳定的至关重要的因素。尾矿库具有高势能的人造泥石流危险源,存在溃坝危险,一旦失事,容易造成重特大事故。尾矿库安全运行至关重要，有效的数据监测就是安全的保证。
一、阿舍勒尾矿库在线监测系统总体目标
1、库区现状
阿舍勒铜矿尾矿库库区面积1.57km2，汇水面积6.8 km2，总库容2852.35万m3，可储存尾矿3350万t，可满足4000t/d选厂使用年限29年。初期主坝坝顶标高836m，坝顶宽4.5m，坝高21m，轴线长度616m，迎水面边坡1：2，背水面边坡1:2.5，库长约2.2Km。堆积坝采用上游式堆积坝，外坡比1：5，堆积坝总高33.69 m，最终子坝标高869.69 m。
2、系统功能
阿舍勒尾矿库在线监测系统是利用GPRS技术、传感器技术、信号传输技术，从宏观、微观相结合的全方位角度，来监测影响尾矿库及坝体安全的各种关键技术指标，提升尾矿库安全保障水平，有效防范和遏制重特大事故发生。
3、监测内容
阿舍勒尾矿库为三等库，在线监测系统实现对浸润线、库内水位、位移，干滩监测指标监测。
二、尾矿库安全监测系统功能
1、系统硬件基本功能
1）根据监测模型，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）采用有线和无线两种方式与监测中心通讯。有线方式，采用一般电缆通讯，实现串口通讯、网络通讯。无线方式，实现GPRS和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。
2、系统软件主要功能
1）实时监测尾矿库的各测点传感器，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，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。
3、监测系统的组成
阿舍勒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：
4、监测单元的配置容量
远程监测单元的容量根据实际监测目标的多少进行配置，系统内部数据采集器的选用与联网方式也会有所不同。如果尾矿库的测量范围大，监测点数多，或者还需对其加固效果或水文气象等诸多参量进行监测，那么系统可按以下几种方式扩容：
1）直接在远程监测单元MCU内部增加CEM20扩展模块，也可采用内部RS485组网连接方式。
2）按监测单元位置或功能增加并划分远程监测单元RTU的数量，监测中心与各RTU单元用TCP/IP无线网络、RS-485数据总线或光纤等形式组成分布式数据采集网络，通过监测中心软件进行数据管理。
5、监测中心数据处理与分析系统
• 浸润线监测曲线：
• 库水位监测：
• 坝体内部变形监测
• 干滩监测
三、尾矿库监测点布置
监测剖面及监测点布置：建立4个浸润线监测剖面；建立一个库水位监测点；建立4个位移监测剖面。
1、浸润线
根据尾矿库的现场情况，设立4个剖面,一共安装10个渗压传感器， 其中：中心最大剖面设置两个监测剖面，每个剖面设置3个监测点，两侧剖面各设置2个监测点。
——监测横断面宜选在最大坝高处、合拢段、地形或地质条件复杂坝段，一般不少于3个，并尽量与位移监测断面相结合。
——监测横断面上的测点布置，应根据坝型结构、断面大小和渗流场特征确定。宜在堆积坝坝顶、初期坝上游坡底、上游坝肩、下游排水体前缘各布置l条铅直线，其间部位每20～40m布设1条铅直线，埋深应参考实际浸润线深度确定。
通过在尾库坝剖面上布置的测量点，每个测量点上先打孔，将测压管埋入孔中，再将渗压传感器安装到测压孔内。通过测量测压管内水压，计算出测压管内水位，换算成该测量点浸润线深度。不同测点的浸润线自动绘制出库区的实测浸润线曲线。
2、库水位监测
设置：一个库水位监测点。安置在最后一座排水塔构筑物上。水位测点的布置根据坝型、筑坝及排尾方式确定，应设置在基本能代表库内平稳水位，并能满足工程管理和监测资料分析需要的地方。一般宜布置在库内排水构筑物（如排水井、排水斜槽等）或挡水坝上游坡面上。
3、干滩指标监测
干滩指标有两项，一项是干滩高程，一项是干滩长度，根据不同的放矿内坡比不同，要求检测的指标也不同；系统根据滩顶高程、库水位综合监测出干滩高程，并通过沉积滩的坡比，实时展现干滩的实际长度。
4、位移监测
位移监测，设立4个剖面，一共安装8个位移传感器， 监测横断面宜选在最大坝高处、合拢段、坝体较低位置安装位移传感器。位移为该系统配置的是外部位移传感器，主要测坝体表面位移，如果有特殊的需求可以选用坝体内部位移传感器。
四、尾矿库安全监测系统的先进性分析
1、系统的质量和稳定性
阿舍勒铜矿所使用的远程监测单元（DT MCU）已取得ISO9001:2000的标准认证，并已被成功应用于国家体育馆等重大科研项目。核心部件的DT数据采集器通过国际CE认证，早已在很多岩土工程监测项目中成功应用过。测试传感器采用国内外知名企业生产的产品，精度高且性能可靠。系统的工作温度范围宽（最高可从-45℃到70℃），使用寿命长，在恶劣的野外环境下具有很高的稳定性。
2、系统的兼容性
DT-MCU监测单元具有高通用性和兼容性，适合接入电压型、电流型、电阻型、热电偶、脉冲型、振弦式、卡尔逊式、数字信号等多类型传感器，还可实现MODBUS总线兼容技术。
3、系统抗干扰性能
远程监测单元通过自身的隔离装置解决了传感器和采集系統的接地回路问题，并被设计成抗噪音。在解决接地回路和抗噪音方面达到世界领先水平。这些性能确保了在恶劣环境下采集信号的精确度。
4、先进的远程通讯
应用GPRS/CDMA无线通讯技术来实现野外监测数据自动采集从而达到真正意义上的远程监控，通过TCP/IP网络确保了通讯数据的可靠性和实时性，。
参考文献
[1]欧阳振华.尾矿库坝体稳定性在线监测系统研究[J].金属矿山.2011年
[2]肖圣博.尾矿库在线监测系统在辽宁地区的研究与应用[J].露天采矿技术.2013年
[3]孙圣添.自动化监测系统在西沟尾矿库的应用[C].第五届尾矿库安全运行技术高峰论坛.2012年