尾矿库监测方案.pdf

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1、 *尾矿库自动化监测系统尾矿库自动化监测系统 技技 术术 设设 计计 方方 案案 北 京北 京 S O I L 仪 器 有 限 公 司仪 器 有 限 公 司 2010 年年 4 月月 18 日日 目目 录录 第一章 概 述.1第一章 概 述.11.1 工程概况1.1 工程概况.11.2 项目背景1.2 项目背景.11.3 系统的建设原则1.3 系统的建设原则.11.3.1 科学合理性原则.11.3.2 经济实用性原则.11.3.3 系统可扩展性原则.21.4 系统对各管理层的意义1.4 系统对各管理层的意义.21.4.1 政府安监部门.21.4.2 集团公司领导、矿长、负责安全生产的副矿长.2

2、1.4.3 矿山安环部门.21.4.4 总调度室.21.4.5 现场值班室.31.4.6 现场巡视员.31.5 系统的创新性1.5 系统的创新性.3第二章 系统总体构成与主要功能.1第二章 系统总体构成与主要功能.12.1 监控系统总体构成.12.2 系统实现的主要功能2.2 系统实现的主要功能.12.2.1 尾矿库危险源的常规监测功能.12.2.2 重大危险源预、报警功能.32.2.3 监测预警运行保障管理功能.4第三章 系统建设方案设计.5第三章 系统建设方案设计.53.1 系统设计的基本依据与标准3.1 系统设计的基本依据与标准.53.2 系统设计的监测内容3.2 系统设计的监测内容.5

3、3.3 项目监测的目的及任务3.3 项目监测的目的及任务.53.4 系统关键技术(坝体形变监测)分析对比3.4 系统关键技术(坝体形变监测)分析对比.63.5 监测方法及其基本原理3.5 监测方法及其基本原理.103.6 监测系统设备的选择3.6 监测系统设备的选择.153.6.1 测量运算服务器的选择.153.6.2 联网报警发布服务器的选择.163.6.3 坝体位移监测设备的选择.163.6.4 浸润线监测设备的选择.183.6.5 库水位监测设备的选择.183.6.6 渗流量监测设备的选择.183.6.7 降雨量监测设备的选择.183.6.8 地下水质监测.193.6.9 干滩长度(滩顶

4、及 150 米处干滩高程)监测设备的选择.19 3.7 监测点的布置3.7 监测点的布置.213.8 设备数量表3.8 设备数量表.233.8 系统通讯设计3.8 系统通讯设计.243.9 系统防雷设计3.9 系统防雷设计.243.9.1 直击雷防护.243.9.2 电源线路防雷保护.243.9.3 通讯线路防雷保护.253.9.4 接地系统.25第四章 系统主要成果输出.26第四章 系统主要成果输出.26第五章 系统建设实施方案.32第五章 系统建设实施方案.325.1 系统建设内容与工期.325.1.1 土建施工内容与工期.325.1.2 通讯布线内容与工期.325.1.3 设备购买、安装

5、内容与工期.325.1.4 防雷系统安装内容与工期.375.1.5 系统调试内容与工期.37第六章 项目培训方案.38第六章 项目培训方案.386.1 培训目的.386.2 培训对象.386.3 培训内容.386.4 培训安排.38第七章 质量保证和技术支持.39第七章 质量保证和技术支持.397.1 质量保证.397.2 技术支持.397.2.1 用户热线支持服务.397.2.2 INTERNET 网络服务.397.2.3 现场支持服务.397.2.4 技术支持特点.39 1第一章第一章 概概 述述 1.1 工程概况工程概况*尾矿库于*年开始建设，*年 4 月投入使用。该库为河谷型尾矿库，采

6、用上游式堆筑方式筑坝。库内汇水面积 12.65 平方公里，尾矿库防洪标准采用百年一遇设计，千年一遇校核。该库库底最低高程 584 米，设计尾矿最终堆积高程 570m，总堆积高度 86m，有效库容达 9500 万 m3，总库容 15000 万 m3，尾矿库的等级为级库。尾矿库初期坝为均质土坝，坝顶高程 509m，坝高 26m，顶宽 3 米，内坡比 1：2.25，外坡比 1：2.252.75。目前该库坝体实际堆积高度 74 米，坝体长度1600 米，总坡比 1：6，堆积坝纵向坡比 0.3%，外坡坡比 1：2，沉积滩平均坡度1:100120。目前该库未建设库区自动监测系统，建有人工观测设施为：观测井

7、 18 个，位移监测点 4 个。涉及尾矿安全的相关数据的采集采用人工方式：浸润线每 2 天进行观测一次，在汛期每天一次，位移监测点每月监测 1 次。1.2 项目背景项目背景 根据安全生产法、尾矿库安全技术规程、土石坝安全监测技术规程、国家安全生产监督管理总局以及矿企业的有关要求，决定利用先进的计算机软硬件技术、网络技术、测控技术、现代通讯技术，加强对尾矿库的在线监视、监测和设备状态检测，实行多级综合监控，建立高效灵敏、反应快捷、运行可靠的尾矿库网络综合监控系统，对提高公司的尾矿库监控和应急响应水平，防止重特大事故的发生，具有特别重要的意义。1.3 系统的建设原则系统的建设原则 1.3.1 科学

8、合理性原则科学合理性原则?监控对象的选取有科学和法律依据，尤其符合相关安全规程和规定，是必要的；?监控手段的选取有高科技含量，是先进的；?监控效果准确有效；1.3.2 经济实用性原则经济实用性原则?凡是需要较大投入的监控项目都是需要经常使用的；2?凡是原系统已具备的功能或结构装置，只要准确有效，都采用系统整合的方法加以利用，不作重复建设；?所有涉及的技术手段，在保证长期可靠有效的前提下，采用最经济的方案；?所有的操作功能都采用最简洁的使用方法，做到直观方便。1.3.3 系统可扩展性原则系统可扩展性原则?在监控方案要求改变时，本次投入的软硬件设备能够继续使用，最大限度减少重复投入；?系统接口开放

9、性：系统输出的数据信息采用国际或国内通用的标准格式，便于系统功能扩充和监测成果的开发利用。1.4 系统对各管理层的意义系统对各管理层的意义 1.4.1 政府安监部门政府安监部门 及时掌控尾矿库的重大危险源动态，远程督察，必要时才到现场督导。1.4.2 集团公司领导、矿长、负责安全生产的副矿长集团公司领导、矿长、负责安全生产的副矿长 矿长、负责安全生产的副矿长可随时掌握尾矿库的运行情况。(1)及时掌握尾矿库危险源预警信息。(2)随时掌控尾矿库危险源动态。(3)随时掌控尾矿库的运行情况。可通过综合监管系统全面、及时、准确了解各项监测工作情况，在突发情况下，迅速调阅第一手资料，及时指挥应急处置与救援

10、。1.4.3 矿山安环部门矿山安环部门 接收预警信息，在办公室随时上网掌控尾矿库危险源动态；及时发现隐患，通知上级相关部门。1.4.4 总调度室总调度室 利用尾矿库安全实时总控中心和图像显示屏，平时可通过配套的各种专用软件系统，随时监控尾矿库危险源动态，对尾矿库危险源做动态安全评估，在突发情况下，通过警灯、警号、计算机模拟语音、电子邮件、手机短信等多种渠道向上级发送发现的危险源险情。31.4.5 现场值班室现场值班室 现场值班室设在离尾矿库不远的一个专门监控室内，主要作为数据采集与报警中心，通过该现场监控工作站能迅速了解详细情况，发现隐患，及时汇报与处置。1.4.6 现场巡视员现场巡视员 对巡

11、视员可配备专用巡视手机，迅速了解现场详细情况，发现隐患，及时向总调度室汇报，同时也接受总调度室针对异常情况而发出的巡视指令，立即检查异常部位，并汇报情况。1.5 系统的创新性系统的创新性?尾矿库坝体表面位移监测采用大量程拉线式位移计实时监测坝体表面位移变化，测量量程可达 5 米或更大，监测灵敏，自动化程度高；?坝体内部竖向位移监测采用高精度的微电子机械式固定式测斜仪传感器，精度高，监测灵敏，自动化程度高；?专业的预先分析技术和先进的后期数据处理能力。通过预先分析，确定尾矿库坝体的潜在滑移面和理论浸润线位置等，为制定优化合理的监测方案，如确定测点位置、测孔深度、仪器量程等提供科学依据，从而使得监

12、测方案具有更好的针对性和有效性。先进的后期数据分析处理能力，能够结合尾矿库设计资料及实际运行状态，对监测数据进行有效分析，从而确定尾矿库的安全运行状态，及时发现尾矿库运行过程中的危害，更好地为企业提供技术支持。1第二章第二章 系统总体构成与主要功能系统总体构成与主要功能 2.1 监控系统总体构成监控系统总体构成 整个尾矿库无线实时自动监测与预警系统分为现场监测预警系统现场监测预警系统与后期数据分析发布与共享系统后期数据分析发布与共享系统两部分，其中前部分由各测量子系统、数据处理子系统、数据通讯子系统、监控报警子系统组成，后部分由数据分析发布与共享系统组成(图1)。图 1 尾矿库自动化监测系统构

13、成示意图 2.2 系统实现的主要功能系统实现的主要功能 2.2.1 尾矿库危险源的常规监测功能尾矿库危险源的常规监测功能?系统具有稳定可靠的采集、显示、存储、数据通信、管理、系统自检和报警功能；?系统具有远程控制功能，可通过串口利用 GSM/GPRS 网络或局域网对监控主机进行遥控监测，实现数据采集软件上的所有功能，并对数据采集软件中的历史数据有访问权限的进行提取；?系统可监视运行期间坝体的状态变化和运行情况，在发现不正常现象时及 2时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证生产的安全运行；?系统可定期进行观测数据的整编，为以后的设计、施工、管理提供资料；?系统可随时对观测资料进行分析，开展对

14、坝体运行状态进行技术鉴定，总结运行经验，为改善运行方式和制定安全措施、评价生产状态提供数据；?系统能根据实时采集的数据计算库区的调洪高差、安全高差，并做出预警；能根据降雨量、库区水位、泄洪能力等数据，对库区水位状态做出预警；能根据尾矿库设计时的地质数据等，结合现场采集数据，实时分析出坝体现在的安全状态；能根据实时采集数据自动绘出坝体浸润线并给出相关数据；能对坝体沉降和水平位移进行分析，并根据分析结果对形变的发展做出预测；?系统能综合历史数据和实时采集的渗流、水位、雨量、形变等数据，按照国家有关标准进行相关过程线分析、位势分析、滞后时间分析、沉降分析、水平断面分析、纵断面分析、等值线分析、安全状

15、态分析等有关坝体安全分析；?系统具有良好的防雷抗干扰，确保系统不因雷击而损坏。3 图 3 尾矿坝自动化监控系统流程图 2.2.2 重大危险源预、报警功能重大危险源预、报警功能 监控系统设有自动预、报警功能，当监测参数有向危险状态演变时，系统将发出预警信息；当监测参数超过预设警戒值时，系统将发出报警信息。从而有效处置得当 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 4预防事故，把事故苗头消灭在萌芽状态。在预、报警发生时，系统将进行：?提示预警、报警信息；?安全参数越限处置

16、记录单；2.2.3 监测预警运行保障管理功能监测预警运行保障管理功能 为了确保监控系统能长期可靠运行，必须对构成系统的监测设备，通信链路，监控设备，报警设备，配套建筑设施，电力供应，相关的操作人员各个环节进行随时(定期)检查校验，建立运行档案，发现任何影响系统运行的问题，及时处置。包括以下内容：?仪器设备的自检记录?仪器设备的维修记录?通信状况的记录?防雷状态的纪录?相关建筑设施的巡视记录 第三章第三章 系统建设方案设计系统建设方案设计 3.1 系统设计的基本依据与标准系统设计的基本依据与标准 本系统建设方案设计严格遵循国家尾矿库安全技术规程、土石坝安全监测技术规程、国家尾矿库安全监督管理规定

17、、大坝自动监测系统设备基本技术条件、建筑物防雷设计规范、中华人民共和国气象法、非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法的有关规定与标准。3.2 系统设计的监测内容系统设计的监测内容 本监测方案坚持经济实用、科学先进的原则，根据相关文件要求，确定的监控对象和内容为：传统监测点：传统监测点：(1)坝体 CTWY-1-0147 及 CTWY-2-0142 传统位移监测点；(2)坝体 CTJRX-1-115 及 CTJRX-2-113 传统浸润线监测点；在线监测点：在线监测点：(1)坝体 ZXWY-1-01 至 ZXWY-1-07，及坝体 ZXWY-2-01 至 ZXWY-2-05 共计12

18、个在线表面位移和坝体内部竖向位移监测点；(2)坝体 ZXJRX-1-01 至 ZXJRX-1-09，及坝体 ZXJRX-2-01 至 ZXJRX-2-05 共计 14 个在线浸润线监测点；(3)坝体及坝基水位、库内水位、降雨量监测点；(4)干滩长度监测点；(5)坝体渗流量监测点。3.3 项目监测的目的及任务项目监测的目的及任务 通过对尾矿库主要技术数据的实时监测监控，巡线员数据的实时查询，监测数据的智能分析等。实时了解尾矿库在运营期间的安全状态做出预测预警，为科学决策提供依据。监测目的主要任务包括：(1)采用实时监测技术，监测坝体的位移变形及浸润线的变化情况，监测库区水位及降雨量，监测干滩长度

19、，监测安全高差，监测坝体渗流量等情况；(2)采用巡线员巡视专用手机，用以传输巡线员现场巡视时发现的各种异常信 6息(包括裂缝、塌方、渗流水的位置及泥沙夹杂、管涌等信息)，同时定位巡线员的工作位置，起到监督作用；(3)采用尾矿库监测数据管理系统，用以对监测数据进行接收、管理、曲线成图、报警等。3.4 系统关键技术系统关键技术(坝体形变监测坝体形变监测)分析对比分析对比 变形观测主要是监测大坝本身及局部位置随时间的变化，即确定测点在某一时刻的空间位置或特定方向的位移，可分为水平位移监测和垂直位移监测。在水利系统中，以往水平位移监测自动化主要采用位移计、垂线法、引张线法及真空激光准直法；垂直位移监测

20、自动化主要有固定式测斜仪、真空激光准直法和静力水准法等。(1)测垂线坐标仪 随着传感技术进步，遥测垂线坐标发展到 CCD 式和感应式垂线坐标仪。如采用差动电容感应原理的电容感应式遥测仪，当测点相对于线体垂直方向发生位置变化时，则差动电容比值随之发生变化，通过测量电容比，测出垂直方向的位移。电容感应式坐标仪技术先进、结构简单、测量精度高、长期稳定性好、成本低、防水性能优越，适用于环境较恶劣的大坝，但仅能监测垂直位移仅能监测垂直位移。(2)引张线遥测技术 在直线型坝中用引张线法测量坝体的水平位移，其原理与电容感应式垂线坐标仪相同，区别仅在于测量的方向。因其设备简单、测量方便、测量速度快、精度高、成

21、本低而在我国大坝安全监测中起着很重要的作用。早期安装在坝上的引张线仪，由人工来测读标尺上的水平位移，随着自动化技术的发展，国内已有步进电机光电跟踪式引张线仪、电容感应式引张线仪、CCD式引张线仪及电磁感应式引张线仪。由于引张线装置受环境影响较大，尤其是在线体较长和温度变幅较大的情况下，己被真空激光准直所代替；再者就是在采用引张线实现水平位移监测时，要定期检查线体及补充浮液，从而使“自动化”受到一定程度的限制要定期检查线体及补充浮液，从而使“自动化”受到一定程度的限制。(3)遥测静力水准仪 基础沉降、倾斜监测是坝体的重要监测项目。所以要求测量仪器量程小、精度高、长期测量稳定可靠，国内外在该领域都

22、投入了较大的力量，开发出了技术 7先进、性能价格比高的产品。国内生产的电容感应式静力水准仪是与连通管配合用于测量各测点的垂直位移的仪器。当仪器位置发生垂直位移时，通过采用屏蔽管接地改变电容的感应长度，以达测量的目的，仅能监测垂直位移；国内生产的的浮子式静力水准仪是利用差动变压器式位移传感器对垂直位移进行测量的，它在国内使用较多，是一种测量精度和稳定性较好的仪器。该仪器通过浮子上的铁芯在传感器的线圈中上下相对移动而测出垂直位移，但仅能监测垂直位移；但仅能监测垂直位移；步进马达式静力水准仪的工作原理是通过步进马达驱动丝杆垂直的上下运动，测出步进马达转动脉冲数以得知仪器垂直位移的大小。该型仪器由步进

23、马达测针跟踪液面，精度较高；不足之处是存在长期高湿度环境下机械传动部件防潮的问题及探针探测液位精度及探针腐蚀的问题；意大利 SIS 公司高精度水管式静力水准仪是通过涡流传感器非接触测量浮子的上下移动来实现垂直位移测量的。但由于测量范围小、价格高而未在国内运用。国外还有水管式静力水准仪，是一种利用超声传感器自动测量液位高度变化的仪器；钢弦式静力水准仪的原理是当发生垂直位移时，圆柱形浮体上下移动，通过圆柱体的弦式测力传感器测出浮体上下移动引起的浮力大小的变化而感知测点垂直位移的变化。该仪器测量范围大、测量精度较高、长期稳定性好，但仅能监测垂直位移。(4)激光准直测量技术 真空激光准直系统，是将三点

24、法激光准直和一套适于大坝变形观测特点的动态软连接真空管道结合起来的系统，又称波带板激光准直。它由发射端设备(用一个激光源)、接受端设备、测点设备、真空管道和真空泵等组成。由于各测点设备均布设在真空管道内，因此不受外界温度、湿度等环境条件的影响，观测精度大为提高，还可同时测得大坝的水平位移和垂直位移。真空管道波带板激光准直可进行三维测量，能在恶劣环境下工作，它满足了大坝变形监测及时、迅速、准确的要求。国内已有多家单位研制生产了该系统，并已在工程上运用。但该设备也有局限性，即激光设备要求用于直线型、可通视环境，一般安装在直线坝的坝面即激光设备要求用于直线型、可通视环境，一般安装在直线坝的坝面 8或

25、水平廊道，对于拱坝、曲线坝则无能为力或水平廊道，对于拱坝、曲线坝则无能为力，所以有待于实现激光转角来拓展其应用范围。(5)全站仪技术 采用测量机器人通过光学手段对各监测点进行精确测量，经过三角函数计算，结合基准点坐标计算各监测点坐标，测量精度和自动化程度较高，缺点是投资较大，在夜晚和气象条件恶劣的情况下无法作业，不能实现全天候自动测量。在夜晚和气象条件恶劣的情况下无法作业，不能实现全天候自动测量。（6）大量程拉线式位移计技术 大量程拉线式位移计适用于大坝边坡、山体滑坡、桥梁桥墩间等相对位移监测，也可用于机械式铟钢丝水平位移计的电测改造。仪器采用进口核心器件，特殊设计的传感器在测量时不受温度及电

26、缆长度的影响，恒力传动机构能确保位移的灵敏传递。该仪器可以实现对大量程的山体表面滑坡或边坡的位移监测，配合以自动化监测设备可以实现数据实时采集和发送。（7）固定式测斜仪技术 水利工程中，固定式测斜仪技术则是监测坝体内部水平位移的最佳方案，主要用该仪器监测大坝内部水平和竖向位移变化。其安装原理图如下：电缆 图 垂直固定式测斜仪安装示意图 9将多支测斜仪串联后，将这些仪器产生的位移变化量进行累加即可获取整个剖面的垂直位移变形曲线。LLsinL isini 初始位置 L1 L5 L4 L3 L2 图 倾斜到沉降转换示意图 以铅直向安装的 5 测点固定式测斜仪为例（见图 22），假定以 L1 端为基准

27、，则 L5 端在垂直方向产生的总位移量：D D5 5=D=D1 1+D+D2 2+D+D3 3+D+D4 4+D+D5 5 （8）多点位移计技术 大坝安全监测技术中，主要使用多点位移计技术来监测坝体内部竖直位移的变化，安装图示如下：每支传感器都通过连接杆和锚头固定于坝体内部不同深度处，在坝体内部土层发生位移变化时，多点位移传感器配合自动化数据采集仪可以实时实现采集和数据发送。10根据以上分析，我们认为用大量程拉线式位移计配合以固定式测斜仪传感器以及多点位移计技术来监控大坝表面和内部位移变化是比较理想的方案。3.5 监测方法及其基本原理监测方法及其基本原理 各监测内容采用的监测方法及其基本原理具

28、体如下：(1)坝体表面水平位移监测方法及其监测的基本原理坝体表面水平位移监测方法及其监测的基本原理 下图是一种简单的滑坡体位移或裂缝监测装置，传感器被固定在稳定点，另一端则固定在滑坡体或裂缝的另一端做为动点，当动点产生位移变形后，将通过连接杆传递。大量程位移计 拉绳固定点 保护管 图 坝体表面位移监测示意图 （2）坝体内部水平位移监测方法）坝体内部水平位移监测方法 垂直型固定式测斜仪系统用于长期监测大坝、基础墙、边坡、挡墙等类似建筑的分层水平位移变形，或者单独安装时用于测量建筑物或结构的倾斜变化。采用钻孔方式并安装测斜管，并在测斜管内不同高程安装倾斜传感器，即可获取建筑物或结构内部不同高程的水

29、平位移状态，相对于活动式测斜仪而言，这种应用可方便地实现远程遥测，并可准确而连续地监测建筑物或结构物内部或剖面的变形情况，见右图。（3）坝体内部竖向位移监测方法）坝体内部竖向位移监测方法 采用多点位移计来实现坝体内部竖向位移的观测，多点位移计直接安装在钻孔里，以监测多个滑动面和区域的变形或沉降位移。多点位移计可需根据钻孔地质条件选用合适类型的锚头，如灌浆锚头、液压锚头、抓环锚头等，以达到最佳监测效果。在直径76mm的钻孔内，最多可布置6个灌浆锚头。传感器与锚头之间采用高强不锈钢传递杆，仪器结构简单、安装方便快捷。振弦式多点位移计具有很高的精度和灵敏度、卓越的防水性能和长期稳定性，适合在恶劣的环

30、境下可靠工作，测头基座的内置温度传感器可同时监测该处的环境温度。位移计示意图如下：13单点位移计示意图 多点位移计示意图 安 装 基 座 过 渡 管专 用 不 锈 钢 测 杆保 护 管 接 头 测 杆 保 护 管灌 浆 锚 头 B C A 锚 头 适 配 器保 护 管 接 头传 感 器 保 护 罩 电 缆 出 线 孔传 感 器 锁 紧 装 置保 护 管 电 缆 出 线 孔传 感 器 保 护 罩 过 渡 管 专 用 不 锈 钢 测 杆 灌 浆 锚 头 锚 头 适 配 器 测 杆 保 护 管 保 护 管 接 头 保 护 管 接 头 A B C 传 感 器 电 缆安 装 基 座 （4）尾矿库浸润线监

31、测的基本原理）尾矿库浸润线监测的基本原理 渗压计为压力传感器，通过在坝体里钻凿钻孔，把渗压计放置在钻孔里(与测压管结合使用)。通过测量渗压计的压力，再转换为水位(高程)，即可得到坝体或绕坝的浸润线高度以及其位置。渗压计与自动数据采集仪通过电缆连接，采集仪再通过无线方式与现场值班室相连，从而形成整个监测网络。图 5 尾矿坝浸润线监测的基本原理示意图 (5)尾矿库降雨量监测的基本原理尾矿库降雨量监测的基本原理 本方案采用一体化雨量监测站来监测降雨量，该一体化雨量监测站适用于野外环境的降雨自动监测，具有雨量数据只能采集，长期固态储蓄和远距离传输能力，监测数据可以通过 GPRS 或 CDMA 的通信方

32、式传输。图 6 一体化雨量计图 (6)尾矿库渗流量监测的基本原理尾矿库渗流量监测的基本原理 是利用排出的水流通过一个三角形或矩形槽口的堰板，通过堰口流出的水量与量水堰水头高度有明确函数关系，先用试验方法确定堰上水头高度与流量之间的转换关系，然后用自动遥控方式(超声波液位传感器)测量堰上水头高度就可以得出流量。15 图 7 尾矿库渗流量监测的基本原理示意图 (7)尾矿库库水位监测尾矿库库水位监测 图 9 超声液位计的测量原理示意图 尾矿库库水位监测采用成熟可靠、应用广泛的雷达脉冲水位计测量。其量程可达 30 米，分辨率为 1mm。通过采集单元将数据直接发送至数据平台。雷达脉冲水位计安装在泄洪井高

33、处，可实时测量仪器距库水面的高差，该高差值加事先已测定的仪器高程即为库水位高程。(8)干滩长度监测干滩长度监测 根据相关文件要求，干滩长度监测主要是监测滩顶高程和 150m 处的高程。3.6 监测系统设备的选择监测系统设备的选择 3.6.1 测量运算服务器的选择测量运算服务器的选择 测量运算服务器内安装有各个监测内容的测量计算软件，服务器全天候实时坝 体 16在线，同时兼数据库服务器(备份)，存储所有监测数据。因此，服务器配置要求较高，配置如下：C P U：奔腾双核，主频 3G；内 存：2 G；硬 盘：320G；主板芯片组：Intel Q45 网 卡：100M；彩 显：19PHILIP 液晶显

34、示器；操作系统：Windows 7。3.6.2 联网报警发布服务器的选择联网报警发布服务器的选择 联网报警发布服务器承担数据存储和信息网络发布的功能，由于并发访问用户较多，对内存要求高。配置如下：C P U：奔腾双核，主频 3G；内 存：4 G；硬 盘：320G；主板芯片组：Intel Q45 网 卡：100M；彩 显：19PHILIP 液晶显示器；操作系统：Windows 7。3.6.3 坝体位移监测设备的选择坝体位移监测设备的选择 本项目设计采用国内技术领先的北京岩土的BSIL-E10-L型大量程拉线式位移计来实现坝体表面水平位移的监测；采用北京岩土的 BSIL-C12A 型垂直固定测斜仪

35、来实现坝体内部水平位移监测；采用北京岩土的 BSIL-E10 型多点位移计来实现坝体内部垂直位移监测。(1)北京岩土仪器的主要性能特点 (1)北京岩土仪器的主要性能特点 北京 SOIL 仪器有限公司，以下简称“北京岩土”是英国 ITMSOIL 在中国的全资子公司，英国 ITMSOIL 是世界上最大的岩土安全监测仪器制造商之一。北京岩土生产的振弦式传感器及其数据采集系统质量稳定，采集效果可靠，相关产品在国内的大坝安全监测中都有普遍的应用。17相关仪器技术参数：相关仪器技术参数：1)大量程拉线式位移计 型号：BSIL-E10-L 量程：5 米或定制；精度：0.3%F.S.；输出：420mA 标准信

36、号；供电：12-24VDC；温度：-3080 度 2)垂直固定式测斜仪 型号：BSIL-C12A 量程：10(垂直方向)传感器类型：双轴 MEMS 传感器 供电电压：12V 输出电压：3VDC10 灵敏度：10 弧秒（0.05mm/1000mm）精度：0.1%FS 温度范围：-20+80 外形尺寸：32187mm 耐冲击：2000g 3)多点位移计 型号：BSIL-E10 量程：50mm 非线性度：直线：0.5%FS；多项式：0.1%FS 灵敏度：0.025%FS 温度范围：-20+80 耐水压：可按客户要求定制耐 0.5、2MPa 或其它水压 钻孔尺寸：75mm(单点50mm），仅限灌浆锚头

37、 点数：6 183.6.4 浸润线监测设备的选择浸润线监测设备的选择 对于大坝的浸润线监测目前，一般采用振弦式渗压计配合测压管进行大坝浸润线的自动化监测。为此，这里拟采用北京 SOIL 仪器有限公司的 BSIL-W9 型型振弦式渗压计来自动化监测尾矿坝的浸润线。BSIL-W9 振弦式渗压计主要性能指标表：型号：BSIL-W9 量程：0.35MPa 非线性度：直线：0.5%FS；多项式：0.1%FS 灵敏度：0.025%FS 过载能力：50%3.6.5 库水位监测设备的选择库水位监测设备的选择 设计采用北京SOIL仪器有限公司生产的BSIL-AIO-WL1型脉冲雷达水位计来自动化监测库水位高程。

38、主要性能指标：型号：BSIL-AIO-WL1 标准量程：030m 分辨率：1mm 精度：0.1%FS 3.6.6 渗流量监测设备的选择渗流量监测设备的选择 根据尾矿库安全技术规程、土石坝安全监测技术规程，结合现场渗流量大小情况，并参照现有土石坝渗流量监测实例，这里采用北京 SOIL 仪器有限公司生产的 BSIL-AIO-WL1 型雷达脉冲水位计来自动化监测坝体的渗水量，仪器性能可靠，长期稳定性高。型号：BSIL-AIO-WL1 标准量程：030m 分辨率：1mm 精度：0.1%FS 3.6.7 降雨量监测设备的选择降雨量监测设备的选择 对比分析目前各种降雨量监测仪器的性能，采用北京 SOIL

39、仪器有限公司生产的一体式雨量计一体式雨量计进行降雨量自动监测。主要性能指标：19型号：BSIL-AIO-RG 分辨率：0.1mm 遥测终端机：CPU32 位 供电方式：太阳能板 固态容量：8M 工作温度：-2060；通信方式：GPRS 或 CDMA 平均无故障时间：25000h 立柱高度：高度 1000mm 3.6.8 地下水质监测地下水质监测 选用北京 SOIL 仪器有限公司生产的 BSIL-AIO-WQ 型地下水质一体化监测仪来进行地下水质实时监测，并通过一体化数据采集单元完成采集数据的发送，主要技术指标：型号：BSIL-AIO-WQ LDO 溶解氧：0-20mg/L，精度：0.1mg/L

40、8mg/L，0.2mg/L8mg/L 电导率：0-100mS/cm，精度：0.5%，0.001mS/cm PH：0-14units，精度：0.2 units 自清洁浊度：0-3000NTU，精度：5%温度：-550，精度：0.1 遥测终端机：CPU32 位 供电方式：太阳能板 固态容量：8M 工作温度：-2060；通信方式：GPRS 或 CDMA 平均无故障时间：25000h 立柱高度：高度 1000mm 3.6.9 干滩长度干滩长度(滩顶及滩顶及 150 米处干滩高程米处干滩高程)监测设备的选择监测设备的选择 根据相关文件要求，干滩长度监测是通过对滩顶高程和 150m 干滩长度处高程的测量来

41、实现。库内干滩高程采用立杆安装超声液位计，通过测量液位计至干滩 20面的距离来计算高程。超声液位计选用 U3-45C2 型，量程 5 米，安装位置随子坝修筑而抬升。监测断面 3.7 监测点的布置监测点的布置 根据国家尾矿库安全技术规程、土石坝安全监测技术规程以及现有尾矿库人工监测设施情况，各监测内容的监测点布置如下：(1)尾矿库坝体位移及浸润线在线监测点的布置尾矿库坝体位移及浸润线在线监测点的布置 传感器 拉线式位移计（台）固定式测斜仪（套）多点位移计（套）渗压计（支）1-1 ZXWY-1-01 1 1 1 0 ZXWY-1-02 1 1 1 0 ZXWY-1-03 1 1 1 0 1-2 无

42、 0 0 0 0 1-3 ZXJRX-1-02 0 0 0 1 ZXJRX-1-02 0 0 0 1 1-4 ZXJRX-1-01 0 0 0 1 1-5 ZXWY-1-04 1 1 1 0 ZXWY-1-05 1 1 1 0 ZXJRX-1-04 0 0 0 1 ZXJRX-1-05 0 0 0 1 ZXJRX-1-06 0 0 0 1 ZXJRX-1-07 0 0 0 1 1-6 无 0 0 0 0 1-7 无 0 0 0 0 1-8 ZXWY-1-06 1 1 1 0 ZXWY-1-07 1 1 1 0 ZXJRX-1-08 0 0 0 1 ZXJRX-1-09 0 0 0 1 1-9

43、无 0 0 0 0 1-10 无 0 0 0 0 2-1 无 0 0 0 0 2-2 无 0 0 0 0 2-3 无 0 0 0 0 2-4 无 0 0 0 0 2-5 无 0 0 0 0 2-6 ZXWY-2-01 1 1 1 0 ZXWY-2-02 1 1 1 0 ZXWY-2-03 1 1 1 0 ZXJRX-2-01 0 0 0 1 ZXJRX-2-02 0 0 0 1 ZXJRX-2-03 0 0 0 1 2-7 无 0 0 0 0 2-8 无 0 0 0 0 2-9 ZXWY-2-04 1 1 1 0 ZXWY-2-05 1 1 1 0 ZXJRX-2-04 0 0 0 1 ZXJ

44、RX-2-05 0 0 0 1 2-10 无 0 0 0 0 合计 12 12 (2)尾矿库渗流量监测点的布置尾矿库渗流量监测点的布置 图纸中未涉及此部分图纸中未涉及此部分 先在初期坝边坡脚两边开挖导渗沟，所有导渗沟再汇集到一条汇集沟。然后在汇集沟出水口处安装 1 个脉冲雷达水位计，以监测坝体的渗流量大小。另外，在*渗流处也布置 1 个渗流量监测点，一共 2？个雷达脉冲水位计。(3)尾矿库坝体及坝基水位监测点的布置尾矿库坝体及坝基水位监测点的布置 布置点需要确定，从图纸上看不出来布置点需要确定，从图纸上看不出来 水位观测点应设置在基本代表库内平稳水位，并能满足工程管理和监测资料分析需要的地方，

45、拟在泄洪井布置 1？个水位监测点。(4)尾矿库降雨量监测点的布置尾矿库降雨量监测点的布置 降雨量测点布置点需要确定，从图纸上看不出来。降雨量测点布置点需要确定，从图纸上看不出来。(5)尾矿库干滩长度监测点的布置尾矿库干滩长度监测点的布置 图纸中未涉及此部分图纸中未涉及此部分(6)地下水质监测地下水质监测 3.8 设备数量表设备数量表 基于以上设计，得到如下设备表(见附表)：3.8 系统通讯设计系统通讯设计 整个系统的通讯分为各监测设备(传感器)到现场值班室的通讯设计与现场值班室到办公楼监控中心(调度室)的通讯设计。各监测设备(传感器)到现场值班室的数据传输采用无线通讯方式，减少库区和坝体的土方

46、开挖，有利于节约建设成本，同时避免对库区和大坝的损伤；现场值班室通 ADSL 进行网络报警和监测数据发布。各项指标监测的数据流向如下：?位移监测的数据通信：大量程拉线式位移计?自动化数据采集单元?GPRS?服务器?现场值班室 固定式测斜仪?自动化数据采集单元?GPRS?服务器?现场值班室 多点位移计?自动化数据采集单元?GPRS?服务器?现场值班室?浸润线监测的数据通信：振弦式渗压计?采集仪?GPRS?服务器?现场值班室?库水位监测的数据通信：脉冲雷达水位计?一体化采集系统?GPRS?服务器?现场值班室?渗流监测的数据通信：脉冲雷达水位计?一体化采集系统?GPRS?服务器?现场值班室?雨量监测

47、的数据通信：雨量计?一体化采集系统?GPRS?服务器?现场值班室 3.9 系统防雷设计系统防雷设计 本监控系统防雷保护系统工程包括直击雷防护、电源线路防雷保护、通讯线路防雷保护、接地系统。3.9.1 直击雷防护直击雷防护 直击雷的防护主要是保护 GPRS 接收机与天线。拟采用避雷针作为接闪器，在前端设备的立杠处或就近安装避雷针，然后通过良好的接地装置迅速而安全把它送回大地。3.9.2 电源线路防雷保护电源线路防雷保护 目前，经实际运行经验验证，由电源系统耦合进入的感应雷击造成设备的损坏 25占雷击灾害损失 60以上的概率。因此，对电源系统的避雷保护措施是整个监控系统防雷工程中必不可少的一个环节

48、。本监测系统的电源线路防雷保护包括现场数据采集室电源线路和控制中心电源线路的防雷保护，拟采用电涌保护器进行防雷。使用 UPS 及防雷插线板等设备，保证用电设备不被击穿。设备安装箱采用金属机柜，并连接地线，以加强避雷效果，确保安全使用。在地下室或在靠近地平面处，连接导线连到连接板(连接母线)上，连接板的构成和安装要易于接近检查。连接板应与接地装置连接。接地装置埋设深度不小于 0.50.8m。3.9.3 通讯线路防雷保护通讯线路防雷保护 测量数据要通过通信电缆链接到数据处理设备，由于通信电缆内部结构为同轴电缆，所以当遭遇到瞬间的雷击时，会在其内部铜圈产生与外部电流相反的感应电流，而且会沿着通信电缆

49、直接传输到，所以，对于此类雷电，主要是通过安装天线防雷器进行消除和减低。具体实施方法：在通信电缆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 5。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。3.9.4 接地系统接地系统 本接地系统主要包括现场避雷针接地系统、现场值班室接地系统。GPRS接收机、天线以旁安装避雷针，坝体埋设若干个接地桩；渗流监测用的脉冲雷达水位计旁加接闪器，引入附近接地桩。自动化

50、采集单元及其他数据采集系统均设有专门的接地装置，需可靠接地。第四章第四章 系统主要成果输出系统主要成果输出 尾矿库自动化监测系统的软件主要包括三大功能，即坝体安全、渗漏安全及调洪安全。其中坝体安全包括表面位移，渗漏安全包括浸润线、渗流量模块，调洪安全包括库水位与降水量、干滩长度与安全高差监测模块。通过这些模块可进行所有监测数据的处理、分析、预测、报警、发布等功能。系统输出结果直观明了，简单易懂，非常适合尾矿库的现场安全监控。坝体安全、渗漏安全及调洪安全构成了尾矿库的整体安全度。本监测系统通过对影响尾矿库的各个因素进行逐个在线监测，再对各模块监测数据结果进行专业分析，通过定量化计算后，采用软件用