尾矿库在线安全监测系统.doc

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1、上海华测导航技术有限公司尾矿库在线安全监测系统及露天矿边坡监测系统报价单位：上海华测导航技术有限公司 报价日期：2013年5月 目录1前言4第一章 尾矿库基础资料51.1塔东矿业公司概况5第二章 尾矿库在线监测系统整体设计62.1 系统设计的依据62.2 系统设计的原则62.3系统建设整体目标及技术要求72.3.1系统功能目标72.3.2基本性能指标82.3.3监测系统精度指标82.3.4在线监测系统软件整体要求92.4系统主要监测参数92.5系统组成及系统拓扑结构92.6系统报警设计11第三章 尾矿库在线监测系统详细设计143.1坝体地表变形位移测量设计143.1.1设计依据及监测原理143

2、.1.2总体设计153.1.3设备选型163.1.4数据通讯183.1.5防雷设计193.1.6施工安装213.2库水位监测设计243.2.1设计依据及监测原理243.2.2测点布置253.2.3设备选型253.2.4数据通讯253.2.5 防雷设计263.2.6施工安装263.3干滩监测设计273.3.1依据及监测原理273.3.2测点布置283.3.3设备选型283.3.4数据通讯293.3.5 防雷设计293.3.6施工安装303.4雨量监测设计303.4.1设计依据及监测原理303.4.3数据通讯313.5视频监控设计313.5.1设计依据313.5.2测点布置313.5.3设备选型3

3、23.5.4数据通讯333.5.5 防雷设计343.5.6 施工安装343.6配电系统设计353.7调度室监控站设计363.7.1监控中心设计36363.7.2监控中心平台软件36第四章 系统建设进度安排45第五章 排土场GPS在线监测系统465.1监测原理465.2总体设计465.3供电系统46附图1：GPS观测墩设计图48附图2：设备固定立杆设计图49附图3：避雷网设计图50附件4：以往部分案例：511前言近年来，我国尾矿库事故时有发生，给人民的生命财产造成了极大的威胁，总体安全形势不容乐观。结合目前，我国很多矿山企业的尾矿库已运行了多年，库容量在逐渐减小，抵制自然灾害的能力不断下降，安全

4、隐患日益增多，尤其在雨季，洪水、滑坡、溃坝隐患时刻威胁着尾矿坝的安全。尾矿库安全事故给人民生命财产及环境的安全带来巨大损失。长期以来，尾矿库管理由于监测监控不完备、监测监控技术落后，专业监测人员缺乏等原因，许多尾矿库处在无监测监控状态，少数在建的尾矿库运行参数监测误差大、不准确，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标，这些都极大影响尾矿库的安全管理。当前，尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深、干滩指标、降雨量等，均由人工定期用传统仪器到现场进行测量（部分还有没有观测手段），安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人工误差。同时，人工监

5、测还存在不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。尾矿库在线监测系统监测的坝体位移、浸润线、库水位、库区视频，是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，实现对尾矿库监测指标数据实时、自动、连续采集、传输、管理及分析的监测技术。系统的运行能够为尾矿库日常安全管理及尾矿库安全运行提供服务，尾矿库安全监测系统的逐布实施和推广，可以大幅度提高对于尾矿库溃坝灾害机理的认识水平，全面提高尾矿库安全监管和日常管理水平，增强企业、社会、政府对于尾矿库灾害的预警响应能力，建立更便于尾矿库运行期安全管理和风险控制的溃坝风险综合评判方法。为

6、落实(国(2010)23号),以下为设计尾矿库在线监测系统，保证尾矿库的安全生产。第一章 尾矿库基础资料1.1 塔东矿业公司概况某矿区位于敦化市，行政区划隶属敦化市雁鸣湖镇。矿区距雁鸣湖镇直距20km。201国道在矿区南部通过，国道有乡村和林区公路与矿区相通，交通较方便。吉林省黑色冶金行业发现存量最大矿山，是全省实施钢铁发展战略、加快钢铁主业加速发展的希望工程。公司成立于2007年9月14日。注册资本10亿元，由吉林通钢矿业有限责任公司、吉林省地质矿产开发院、吉林敖东药业集团有限责任公司三家单位本着“互惠互利、真诚合作、共同发展、诚实信用、实现共赢”的原则共同设立。塔东矿业公司矿石量为1321

7、4104t.塔东铁矿设计服务有限34年。根据塔东铁矿矿床预存条件，矿山采选规模为450104t/a.最终产品为：年产Fe66%铁精粉90.88104t、S35%硫精矿23.6104t、P2O530%磷精矿9.2104.最终建成采矿场一座，选矿厂一座。硫酸厂一座，化肥厂一座。 第二章 尾矿库在线监测系统整体设计2.1 系统设计的依据 中华人民共和国安全生产法； 中华人民共和国矿山安全法； 尾矿库安全技术规程（AQ 2006-2005）； 尾矿库安全监测技术规范（AQ2030-2010） 尾矿设施施工及验收规程（YS5418-95）； 选矿厂尾矿设施设计规范（ZBJ1-90）； 建筑物防雷设计规范

8、2000年版（GB50057-1994）； 视频安防监控系统工程设计规范（GB50395-2007）； 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）； 关于尾矿库治理工作有关问题的处理意见（安监管一字200929号）； 关于进一步加强中小型金属非金属矿山（尾矿库）安全基础工作改善安全生产条件的指导意见（安监总管一200944号）；2.2 系统设计的原则 尾矿库安全监测应遵循科学可靠、布置合理、全面系统、经济适用的原则。 监测仪器、设备、设施的选择，应先进和便于实现在线监测。 监测布置应根据尾矿库的实际情况，突出重点，兼顾全面，统筹安排，合理布置。 监测仪器、设备、设施的安装、埋

9、设和运行管理，应确保施工质量和运行可靠。 监测周期应满足尾矿库日常管理要求，相关监测项目应在同一时段进行。 实施监测的尾矿库等别根据尾矿库设计等别确定，监测系统的总体设计应根据总坝高进行一次性设计，分步实施。2.3系统建设整体目标及技术要求2.3.1系统功能目标 自动化监控功能系统能够实现监测数据自动采集、传输、存储、处理分析及综合预警，并具备在各种气候条件下实现适时监测的能力。 远程在线查看功能企业各级尾矿库安全管理职能部门可以通过网络实现对尾矿库各项在线监测参数的查看； 在线分析功能安全监测管理分析模块应具备基础资料管理、各项监测内容适时显示发布、图形报表制作、数据分析、综合预警等功能。其

10、中数据分析部分应包括各项监测内容趋势分析、综合过程线分析等内容。 预报警功能通过软件对监测参数的实时在线分析，一旦监控参数超限，系统能够进行声光报警、短信报警、邮件报警。提醒相关人员采取措施，预防溃坝事故发生。 权限管理功能根据各级权限，各级监管部门可以不受时间和地点限制，只要登陆网络，即可实现对尾矿库的远程督导和检查。 应急救援保障功能通过尾矿库基础资料、应急预案、现场视频，为应急救援指挥提供技术保障。 系统应具有扩展功能系统在硬件配置及软件设计时应充分考虑随着堆积坝的增高，增加监测点后传感器的接入。2.3.2基本性能指标 巡测采样时间小于10分钟，可以由用户人为设定； 测量周期为l0分钟3

11、0天，可调； 监控中心环境温度保持在20C30C，湿度保持不大于85； 系统工作电压为220(1l0)V； 系统故障率不大于5； 防雷电感应不小于2000V； 采集装置测量范围满足被测对象有效工作范围的要求； 数据采集装置，能适应应答式和自报式两种方式，按设定的方式自动进行定时测量，接收命令进行选点、巡回检测及定时检测； 计算机系统，与数据采集装置连接在一起的监控主机和监测中心的管理计算机配置应满足在线监测系统的要求，并应配置必要的外部设备； 数据通信，数据采集装置和监控主机之间可采用有线网络通讯，尾矿库安全监测站或网络工作组应根据要求提供网络通信接口。2.3.3监测系统精度指标 表面位移：

12、水平精度小于3mm，垂直精度小于5mm； 干滩测量： 1m； 库 水 位： 5mm; 降 雨 量： 优于1mm； 视频监控： 摄像机综合分辨率不低于200万像素。2.3.4在线监测系统软件整体要求尾矿库监测监控平台软件要求具备专业性和集成性、库区视频监控和智能分析、以及传感器数据监测预警功能须在同一系统内实现，杜绝简单功能堆叠、拼凑造成的系统隐患。监控室终端显示屏应能够同时显示所有监控对象，并支持对多个画面的任意切换组合。监控画面需要与对应位置的传感器点位数据进行关联，以保障对传感器数据的核查分析有充足的理由。2.4系统主要监测参数根据尾矿库安全监测技术规范，结合塔东矿业蛤蟆石沟尾矿库的现状，

13、本案监测参数只包括： 位移监测：坝体表面位移； 水文监测：库水位和雨量监测； 其他监测：视频监测。2.5系统组成及系统拓扑结构塔东矿业蛤蟆石沟尾矿库在线监测系统由库区监测点传感器系统、库区监控站和远程监控端三部分组成，三部分组成一个有机的整体，实现系统的整体建设目标。（1） 库区监测点传感器系统库区监测点传感器系统完成在线监测项目的数据采集。按监测项目参数的性质划分，现场监测仪器设备主要有以下几个部分：1) 坝体地表变形位移测量：采用可以实时获取监测点高精度三维坐标的GPS位移在线监测系统；2) 雨量监测：采用容栅雨量计；3) 视频监控：带红外夜视功能的数字摄像机。图2-1 库区监测点传感器布

14、设示意图（2） 监控中心矿调度中心监控站由服务器、交换机、存储器、大屏幕、配电设施、消防设施、避雷等硬件系统和综合监控平台软件系统组成。实现监测数据自动采集、传输、存储、处理分析，综合预警以及网络发布。（3） 远程监控端矿山企业尾矿库安各级全管理人员以及政府各级主管部门，根据授权码登录系统，实现对监控参数的远程查看、检查、督导。图2-2 尾矿在线监测系统总拓扑图2.6系统报警设计（1） 设计思路通过软件对监测参数的定量分析，当监测参数超限时系统会自动报警，提醒相关人员采取措施，避免安全态继续向危险状态演变，从而达到消除事故隐患的目的。报警系统按三级报警状态设计：报警级别报警人员报警方式备注1级

15、报警值班人员、安环部主管手机短信、邮件、声音报警企业可以结合自身管理体系，通过软件预设报警人员，及相关报警人员的信息2级报警值班人员、安环部主管、总工手机短信、邮件、声音报警3级报警值班人员、安环部主管、总工、总经理手机短信、邮件、声音报警表2-1 报警级别分类表（2） 三级报警阀值设计预警值的设置是随着坝体的增加而计算出的动态值，目前设置的预警值是针对当前坝高情况下的值，以后根据坝高的增加而进行调整。目前关于尾矿库监测参数预警阀值设计没有相关技术规范可以参考，经咨询行业相关专家，建议根据该库筑坝材料、筑坝工艺、排矿工艺、坝体位移历史观测数据以及其他同类工程经验，进行尾矿库监测参数阀值设计；1

16、) 表面位移目前关于尾矿坝表面位移预警阀值设计没有相关技术规范可以参考，经咨询行业相关专家，建议根据该库筑坝材料、筑坝工艺、排矿工艺、坝体位移历史观测数据以及其他同类工程经验，进行坝体表面位移阀值设计：监测参数1级报警阀值2级报警阀值3级报警阀值平面位移15mm25mm30mm垂直沉降25mm30mm35mm2) 干滩、安全超高、库水位报警阀值设计 滩长、安全超高、库水位的关系如下图所示：图2-3滩长、安全超高、库水位的关系示意图为了保证尾矿库安全库容，尾矿库库水位必须低于最高洪会水位H2运行，一旦库水位高出最高洪水位，最小滩长及最小安全超高将会超限，为了确保这一点，尾矿库安全技术规程规定上游

17、式尾矿坝沉积滩顶至最高洪水位的高差不得小于下表中的最小安全超高值，同时，滩顶至最高洪水位边线距离不得小于下表中的最小滩长值，这是3级报警值设计的依据。 坝的级别12345最小安全超高（m）1.51.00.70.50.4表2-5 最小超高、最小干滩三级报警阈值表 为了保证汛期的调洪库容安全，如图所示，库水位不能超过H3最低洪水位，滩长不能超过最低洪水位对应的干滩长度滩长L2。这是2级报警值设计的依据。 如上所述，一旦发生2级和3级报警，企业必须停产采取降排措施，确保调洪库容安全和安全库容安全。但是，一旦停产，将对企业生产带来损失，为了提醒相关人员，又不至于一报警就要停产，所以结合企业要求，比最低

18、洪水位H3低20cm作为库水位的一级报警阀值，1级水位报警阀值对应的干滩长度及安全超高作为干滩长度和安全超高的1级报警阀值。 三级报警阀值设计：监测参数1级报警阀值2级报警阀值3级报警阀值安全超高1.4m1.2m0.5m库水位463.6m463.8m464.5m表2-6、安全超高、库水位报警阈值表备注：库水位三级报警阀值是基于目前坝高465米设计的，计算公式如下：库水位3级报警阀值 = 当前坝高 - 安全超高3级报警阀值库水位2级报警阀值 = 当前坝高 - 安全超高2级报警阀值库水位1级报警阀值 = 当前坝高 - 安全超高1级报警阀值随着堆积坝不断增高，选矿厂监控端管理人员可以结合实际坝高自行

19、计算。3) 降雨量 关于尾矿库库区降雨量的报警阀值，目前相关规程没有这方面的阐述，根据气象部门对雨级的划分以及企业安环部管理人员的建议，降雨量报警阀值按中雨、大雨、暴雨进行设计，依次为：10mm、25mm、50mm。监测参数1级报警阀值2级报警阀值3级报警阀值降雨量10mm25mm50mm表2-7 降雨量报警14电话：021-51508100 地址：上海市青浦区高泾路599号中国北斗产业园C座第三章 尾矿库在线监测系统详细设计依据尾矿库安全监测技术规范的要求，塔东矿业蛤蟆石沟尾矿库属于三等尾矿库，由于该坝属于不透水坝，在线安全监测系统要求具备如下监测手段：1） 坝体表面位移；2） 干滩监测；3

20、） 库水位监测；4） 降雨量；5） 视频监控。3.1坝体地表变形位移测量设计3.1.1设计依据及监测原理设计依据依据尾矿库安全监测技术规范AQ 20302010第5条：位移监测用的平面坐标及水准高程，应与设计、施工和运行诸阶段的控制网坐标系统相一致。断面选择和测点布置：监测断面宜选在最大坝高断面、有排水管通过的断面、地基工程地质变化较大的地段及运行有异常反应处。初期坝顶和后期坝顶各布设一排，每3060m高差布设一排，一般不少于3排。测点的间距，一般坝长小于300m时，宜取20100m；坝长大于300m时，宜取50200m；坝长大于1000m时，宜取100300m。各种基点均应布设在两岸岩石或坚

21、实土基上。 监测原理本系统采用GPS自动化监测方式对坝体表面位移进行实时自动化监测，其工作原理为：各GPS监测点与参考点接收机实时接收GPS信号，并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，控制中心服务器GPS数据处理软件GPSensor实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。GPS表面位移监测的误差水平为2mm，高程方向为3mm。注：GPS表面位移点均可以和当地的坐标系进行联测，所有监测点的坐标均可以转换为当地坐标。 3.1.2总体设计坝体监测点设计个数视坝轴线的长度、坝体的高度而定

22、，由于该坝为一次性筑坝，且为不透水坝体，根据规范，建议在465坝顶、排水棱体坝顶、值班机房一共分布6个GPS点，其中5个监测点，1个基准点。另外电源采用220V市电。下图为塔东矿业项目监测点布置图：塔东矿业尾矿坝监测系统监测站选址示意图基点布位置图 GPS参考站也可以称为连续运行参考站，它是整个尾矿库坝表面位移监测的基准框架，一般一个GPS参考站能够覆盖10KM以内的监测点，鉴于塔东矿业尾矿库的情况，设置一个参考站即可，为了保证监测系统稳定可靠，参考站需定时统一和矿区控制点进行联测，以实现监测坐标与矿区坐标的统一，同时校准参考点是否会发生位移。尾矿库GPS监测基站设置在值班机房的房顶。3.1.

23、3设备选型根据系统的实际情况及所要达到的技术指标，并参照全球定位导航系统测量规范，尾矿库坝体位移监测系统选择华测X300M监测专用接收机和配套天线罩。1） X300M接收机X300M GPS是一款技术先进、简单易用、性价比高的监测专业接收机，其坚固的外型结构和通用的技术性能适合在任何情况下长时间连续工作。X300M与大地测量型天线设备集成在一起，并配合核心解算软件，能够最大限度地满足滑坡体、尾矿坝、沉降等变形监测的需要。图3-1 X300M GNSS接收机主要特点：u 各外置端口采用2000伏光电隔离u 使用寿命长，最低使用寿命为5年，2年质保u 水平精度2mm+1ppm （规范要求3mm）u

24、 垂直精度3mm+1ppm （规范要求5mm）u 可靠性99.9%u 远程控制u 内置UPS服务器实现断电保护功能u 接口防雷设计，整机工业级标准2） GPS天线罩GPS天线罩针对GPS工作频段（157525MHz）建议采用华测定制产品。 图3-2 华测GPS天线罩产品特性：u 防酸、防盐雾、防紫外线、耐冲击u 防腐,抗老化性能佳,寿命长u 电绝缘性佳,透波性强，达到99%以上u 在高温,低寒等恶劣环境中使用性能更加突出3.1.4数据通讯GPS设备输入输出数据均为数字信号，由无线网络传输至现场值班室，后由光纤传输至监控中心服务器，提高了数据传输的安全性和可靠性。图3-3表面位移GPS监测拓扑图

25、3.1.5防雷设计坝体表面位移监测系统采用避雷针进行直击雷防护，使用单项电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。（1） 直接雷电防护具体避雷方式要求避雷针与被保护物体横向距离不小于3m，避雷针高度按照“滚球法”确定，粗略计算即可。图3-4 直击雷预防示意图避雷针选用四川中光ZGZ-200-2.1型号避雷针：图3-5 避雷针技术参数n 雷电通流容量kA：200n 电阻：1n 高度m：2.1n 质量kg：4.8n 最大抗风强度m/s：40n 安装尺寸mm：700.26（2） 感应雷电防护1） 电源防雷保护采用金属机柜屏蔽感应雷，电源部分加装防雷插座和单项电源避雷器。图3-6 单项电源避雷器2

26、） 通讯线路防雷保护在通信线路两端分别加装防雷器，一端靠近传感器，避免由于感应雷造成的电流对传感器的损害；另一个防雷器尽量靠近数据处理设备。 避雷器的接地端与避雷网连接，连接处采用涂抹防锈漆等手段保证导电，接地电阻不大于4欧姆。 避雷器存在一定的插入损耗，对于数据信号的强度造成了一定的影响，我们根据实际情况增加信号放大器等相关设备。图3-7 通讯线路防雷器（3） 接地网地网的建设选用4根50505mm热镀锌角钢为垂直地极L=2.5米，以404mm热镀锌扁钢互连，地极埋地深度0.7米。避雷针基座为50050060mm钢筋混凝土，由地网引两根404mm热镀锌扁钢与基座连接（连接处必须为焊接）。接地

27、电阻小于10欧姆。3.1.6施工安装1. 在选定地址开挖到冻土层（根据当地情况确定）以下，具体施工严格按照图纸（见附图1GPS观测墩设计图纸）和规范要求施工。1) 观测墩采用现浇混凝土加300mm高强度PVC套管施工工艺，混凝土强度等级C30。主筋最小砼保护层厚度为30mm。搅拌现场必须配有合格的称量器具,严格按照设计配合比下料。2) 水泥要求：普通硅酸盐水泥，强度等级P.O 42.5；540mm级配良好的石子，中砂，水须采用饮用水。根据施工情况混凝土需加拌外加剂如：早强剂、防冻剂、引气剂等，质量必须合格，不得使用含氯盐的外加剂。3) 考虑到耐久性要求，混凝土按C30强度设计，根据以往施工经验

28、，推荐以下配合比：材料名称水水泥中砂石子（最大粒径40mm）单位kgKgkgkg用量1803006001226单位m3m3m3m3用量0.180.300.440.82表3-2每立方米混凝土材料参考用量表图3-8观测墩施工示意图注：上述配合比是根据以往施工经验编写的，仅供参考。如手边有质监部门提供的C30混凝土配合比，可以采用。4) 拆模时间可根据气温和外加剂性能决定，一般条件下，平均气温在0以上时，拆模时间不得少于12h。2. 钢筋的加工、连接及安装应按照混凝土结构工程施工质量验收规范标准进行施工；1） 底座框架的尺寸为：高0.5m，1.2m见方的长方体，底座钢筋笼为两层结构，间距为为30cm

29、。钢筋尺寸为国标12#螺纹钢。 2） 立柱钢筋结构为四根竖筋，利用圆钢进行捆绑。捆绑箍间距为30cm。其中竖筋为国标12#螺纹钢，箍筋为国标8#圆钢。钢筋的长度根据圆柱高度现场确定。3） 浇筑前要在钢筋笼内合适的位置预埋直径不小于25mm的PVC管，用于后期布设GPS天线电线。4） 立柱浇筑结束时要安装强制对中标志，并严格整平；立柱外表要保持清洁，并且预埋PVC管要贯通。5） 立柱浇筑一周时间凝固后，进行GPS和机柜的安装。为了防雨淋、日晒，防风，延长天线使用寿命，双频天线的保护罩采用华测生产的全封闭式GPS专用天线罩,天线罩还有防盗、透过率高等优势。6） 观测墩顶部装强制对中器，顶端加工有5

30、/8英制螺旋以固定GPS天线，天线柱下端通过螺栓与GPS天线底座牢固连接，GPS天线底座要确保整个天线安装装置与观测墩形成一个整体。安装时，考虑天线对空通视的要求、天线安放稳定性、天线维护便利性、外观美观性等因素。同时观测墩中心预留走线孔。7） 在机柜中，按数据传输路径，分别安装天线转换器、GPS接收机、串口服务器等。供电电源一并引入机柜，并且强电弱电隔离布线，整洁美观，便于维护。机柜下端预留通线孔，供电源数据线的接入。机柜距离地面宜30cm。固定螺钉应拧紧，不得产生松动现象。外加防护警告装置，避免非工作人员破坏。图3-9 设备安装示意图 图3-10 监测站设备安装3.2库水位监测设计3.2.

31、1设计依据及监测原理设计依据依据尾矿库安全监测技术规范AQ 20302010第7条：库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）上。监测原理本系统库水位监测采用超声波液位仪进行监测，该设备具有精度高，抗干扰性强等特点，适合测量水位变化幅度较大场合。根据具体水位情况，在排水井岸边水域安装渗压计，通过测量渗压计的池水深度来计算库水位高程，其原理如下：液位仪距离值S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示：S=CxT/2。库水位高程=仪器低高程+液位仪测量高度图3-15超

32、声波水位计测量原理图3.2.2测点布置根据规范要求，库水位监测点要求旋转水波波动比较平稳的地段，一般为库区排洪口固体建筑物旁或者相对比较坚固的岸边。例如库区深处、渗水井处等。监测点的编号安装位置KSW水位塔上侧表格3-7 库水位监测3.2.3设备选型n 设备类型：超声波液位仪n 量程：量程：最大量程15m；盲区0.5mn 最小显示分辨率：1mmn 精度：0.3%最大量程图3-16 超声波液位仪3.2.4数据通讯在各个库区，各个传感器之间利用通讯电缆和无线网桥结合进行传输。在库区和监控室之间采用无线网桥和光纤相结合进行通讯。这样既保证了通讯的质量，又避免了过度设计和不必要的投入。3.2.5 防雷

33、设计库水位、激光测距仪、雨量计使用通讯电缆连接至数据采集仪，统一进行直击雷和感应雷防护措施，采用避雷针进行直击雷防护，使用单项电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。避雷针选用四川中光ZGZ-200-1.8型号避雷针。3.2.6施工安装首先进行设备调试。然后将液位仪固定在库区水位最深处，距离正常水线2米高的位置。据监测设备的工作原理，换能器发射超声波脉冲时，都有一定的发射开角。从换能器下缘到被测介质表面之间，由发射的超声波波束所辐射的区域内，不得有障碍物，因此安装时应尽可能避开其他障碍物，如：人梯、限位开关、加热设备、支架等。 安装仪表时还要注意：最高水位不得进入测量盲区；仪表距罐壁必须

34、保持一定的距离；仪表的安装尽可能使换能器的发射方向与液面垂直。图3-17 库水位监控安装3.3干滩监测设计3.3.1依据及监测原理设计依据依据尾矿库安全监测技术规范AQ 20302010第7条：视坝长及水边线弯曲情况，选干滩长度较短处布置13个断面。测量断面应垂直于坝轴线布置，在几个测量结果中，选最小者作为该尾矿库的沉积滩干滩长度。监测原理由于干滩监测要具有非接触式要求（滩内有时无法安装，而且安装设备会自动沉降，影响监测结果），故我公司研制出一种采用激光测距仪结合角度测量仪来监测干滩的设备，该设备具有非接触式，测量精度小于3mm，结合库水位数据可实时得到滩顶高程、安全超高、干滩坡度和最小干滩长

35、度。监测原理与下所示：图3-19 干滩监测原理示意图在干滩测量立杆顶部固定角度安装测距传感器(竖直角分别为0,30，60)，根据传感器所测准确距离通过三角形正弦/余弦定理即可计算出准确的干滩监测结果，如滩顶高程、干滩坡度、干滩长度。计算公式如下：Ht=Pd-Ha其中，Ha、Hb、Hc三个传感器测量结果，Ps、Pd为立杆底部、顶部高程，Pd为库水位高程，a1和a2分别为传感器安装垂直角度。Ht、P、L分别为滩顶高程、干滩坡度、干滩长度。干滩监测精度估算: n 干滩坡度测量精度（测距仪测量精度）：2mmn 干滩长度监测精度：0.8mn H1测量误差：高程起点误差+库水位测量误差+滩顶高程测量精度n

36、 Sx=错误！未找到引用源。，对根公式进行全微分，根据误差传播理论，代入已知量（s。， s1，a）便可算出Sx边长的误差值。n 同理，便可根据公式：H1+Sx-2H1SxCosb=S1，便可得出角度b的误差值，从而根据滩顶高程与库水位高差差算出干滩长度：公式为L=H1Cosb，同理微分便可得到L的误差，即精度。3.3.2测点布置根据规范要求及现场情况，干滩监测设备安置在滩顶低标高段选较低处3.3.3设备选型监测仪器包括固定设备立杆与支架，设备竖向旋转云台及高精度激光测距仪。 图3-20 激光测距传感器PD70设备参数：n 量程达到200米n 测距精度小于+/-1毫米n 测量速度快，达到3次/秒

37、n 量程：0.05200米 n 精度：小于+/-1毫米n 激光类型：635纳米，二级安全n 防水防尘：IP54n 温度范围 操作：-25到+50度n 存放：-40到+70度3.3.4数据通讯在各个库区，各个传感器之间利用通讯电缆和GPRS模块结合进行传输。在库区和监控室之间采用光纤相进行通讯。这样既保证了通讯的质量，又避免了过度设计和不必要的投入。3.3.5 防雷设计库水位、激光测距仪、雨量计使用通讯电缆连接至数据采集仪，统一进行直击雷和感应雷防护措施，采用避雷针进行直击雷防护，使用单项电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。避雷针选用四川中光ZGZ-200-1.8型号避雷针。3.3.6

38、施工安装确定监测设备仪器位置后摆用立杆固定安装、要求立杆高度不小于6米，为保证立杆稳定可靠，立杆直径不小于140mm，壁厚为5mm，采用热镀锌防腐，使用寿命可达30年，立杆顶端为固定设备旋转云台法兰。安装仪表时还要注意：最高水位不得进入测量盲区；仪表距罐壁必须保持一定的距离；仪表的安装尽可能使换能器的发射方向与液面垂直。3.4雨量监测设计3.4.1设计依据及监测原理设计依据依据尾矿库安全监测技术规范AQ 20302010第7条：监测设备用雨量器。有条件时，可用自记雨量计、遥测雨量计或自动测报雨量计。监测原理雨水由承水器收集经过进水阀进入贮水室水位上升浮子上升容栅传感器读取数据微机控制电路输出无

39、源脉冲（每当降雨量0.1毫米时，集电极开路电路导通一次，即输出一个脉冲：宽度320mm，电平由后面连接的采集器输入电路决定）。如果连续降雨，贮水室的水位继续上升到特定水位的时候，进水电动阀关闭、而后排水电动阀打开，开始放水（放水过程大概12秒钟）；待放水完毕，排水电动阀关闭，同时进水电动阀打开，继续降雨计量。精度为1mm。图3-20 雨量计内部结构3.4.2测点布置雨量监测设备设置在坝体周边。3.4.3数据通讯雨量监测设备输入输出数据均为数字信号，由无线网络传输至现场值班室后，由光纤传输至监控中心服务器，提高了数据传输的安全性和可靠性。3.5视频监控设计3.5.1设计依据 为了实现塔东矿业公司

40、司尾矿库库区与排洪管道自动化可视监控，需要在库区尾矿区域设置视频监测系统，使生产、管理人员以直观形式监测测尾矿排放情况。根据尾矿库安全技术规程、国家尾矿库安全监督管理规定的要求，结合该尾矿库库区监测项目及该项目的设计原则，按要用户的实际需要。3.5.2测点布置根据尾矿库在线安全监测行业要求标准，要求对初期坝和堆积坝、干滩、库水位，排水井、出水口等重要设施等进行监控。本设计三个视频监控点布设如下：共布设3个视频监测点，监测位置见监测总体设计布置图。监测点的编号安装位置SP-1坝左侧山坡上SP-2坝右侧山坡上SP-3坝顶，用于监测出水口口口表3-10 视频监控点3.5.3设备选型根据本项目的监测需

41、求，球机选择海康威视DS-2DF7284-A 高清网络红外摄像机。图3-22 DS-2DF7284-A 示意图图3-23 视频监测效果图1） 特点n 夜视距离120-150米n 360度水平回旋镜头，90度垂直镜像2） 技术参数：n 功能：以MPEG4方式压缩图像，自带IP地址，通过网络将压缩后的图像与声音进行传输。n 护罩：全天候环境设计，防紫外线、防水、耐老化、防酸雨、耐高温、抗腐蚀。n 旋转角度;水平 0360（可调），垂直90（不可调）,旋转速度; 0.01-350/S，垂直：0.01-120/S n 多个预置位，具预置位巡检功能。n 镜头控制：光圈、焦距、变焦由监视计算机控制。n 云

42、台控制：方位角、俯仰角由监视计算机控制。n 工作温度：-35-55(室外) n 最低照度: 0Lux(低于5 Lux,红外LED启动)3.5.4数据通讯视频监测设备输入输出数据均为数字信号，由串口服务器转换为电信号，再由光电转换器转换为光信号，后由光纤传输至值班室监控中心服务器，提高了数据传输的安全性和可靠性。3.5.5 防雷设计视频监控系统采用避雷针进行直击雷防护，使用单项电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。避雷针选用四川中光ZGZ-200-2.1型号避雷针。3.5.6 施工安装视频监控点立杆采用预制连接的方式，基础为预埋混凝土，立杆材料为碳钢，外度锌防腐，使用寿命为30年，具体图

43、纸如下：图3-24 视频立杆设计图纸 图3-25 视频监控点示意图3.6配电系统设计各监测设备统一采用矿区交流供电，合理拉线到现场，电源供电电缆采用聚氯乙烯铠装动力电缆（VV22-0.6/1KV）。敷设方式采用电缆沟直埋式。交流供电原则是利用附近矿上自用的交流电，但要求保证其电压稳定和不经常断电的前提下采用。各监测设备供电走线方式尽量利用现有资源，为了保证用电安全，接入设备前必须采用地埋外套屏蔽管的方式，各设备的电源部分还需要加装空气开关。控制室采用UPS不间断电源供电，同时能够提供子系统在突然断电时使用几个小时，可以自动启动监测系统专用发电机，即可保证在市电断电后能够持续的至少72小时供电，

44、由于矿上调度中心已经有UPS电源，这里不需要单独购买。图3-26 系统供电示意图3.7调度室监控站设计3.7.1监控中心设计塔东矿调度中心有完备的避雷设备和UPS不间断电源，为了节约成本和加快项目的进度，监测中心服务器设置在矿的调度中心机房内，只需在调度中心左面墙上增加两个22寸液晶显示器。目前矿调度中心见下图：3.7.2监控中心平台软件（1） 软件流程处置得当启动轮循监测实时比对声、光、短信、网络报警自动控制、人工处置填写记录单(处置信息)网络上报网络督察查看督察意见点击记录单(开始处置)正常异常处置不当图3-27 软件设计流程数据采集软件将传感器采集数据接收并保存至数据库，同时将设计的报警限制也保存在数据库，数据分析软件即可实时比较最新的实时数据和限制的关系，如果超限随即出发声光报警器、短信报警模块、网络报警功能实现多种方式同时报警。（2） 配套软件功能介绍尾矿库在线监测系统软件部分包括各传感器数据采集与处理软件、现场数据分析软件、在线发布平台软件。1) 采集与数据处理软件采集软件本软件支持GPS、测斜仪、浸润线等监测设备监测数据的采集与数据的上传，同时可以远程控制各监测设备，支持串口、TCP/IP等协议。图3-28 数据采集软件G