專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，尤指一種能夠?qū)Υ髩蔚膲误w表面和內(nèi)部位移、浸潤線、庫水位、降水量、干灘等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行自動的全天候的實時監(jiān)測，并且一旦出現(xiàn)異常就會通過各種方式通知管理部門，做出相應(yīng)的應(yīng)對方案。
背景技術(shù)：
目前，已有一些尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，但是各種數(shù)據(jù)的分類、整理、整合與運算缺乏在軟件和硬件上得到有效的集成。
發(fā)明內(nèi)容基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)所要解決的問題是如何使各種數(shù)據(jù)進(jìn)行 有效的采集和集成處理。基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)三部分組成，其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由安裝在尾礦庫壩體表面、內(nèi)部以及其他區(qū)域的各項監(jiān)測設(shè)備組成，其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中監(jiān)測項目有壩體表面和內(nèi)部位移監(jiān)測、浸潤線監(jiān)測、庫水位監(jiān)測、降水量監(jiān)測、干灘監(jiān)測、視頻監(jiān)控；采集的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)由無線或有線傳輸網(wǎng)絡(luò)組成；原始數(shù)據(jù)流最終傳到礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由軟件進(jìn)行自動解算、分析，數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)和縣市級監(jiān)控中心組成，礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)與縣市級監(jiān)控中心實現(xiàn)信息共享。壩體表面位移監(jiān)測項目由GPS基站和位于壩體上的若干GPS接收機組網(wǎng)構(gòu)成，GPS基站和GPS接收機上安裝有無線或有線通訊模塊，GPS基站通訊模塊將所有GPS接收機的位置數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)。壩體內(nèi)部位移監(jiān)測項目由數(shù)支具有無線或有線通訊模塊的固定式測斜儀串聯(lián)裝在測斜管內(nèi)并埋入壩體內(nèi)組成。浸潤線監(jiān)測由若干具有無線或有線通訊模塊的滲壓計組成。庫水位監(jiān)測由具有無線或有線通訊模塊的物位計組成。庫區(qū)降水量監(jiān)測由具有無線或有線通訊模塊的翻斗式雨量傳感器組成。數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模塊、視頻監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、安全預(yù)警模塊和系統(tǒng)管理模塊七大模塊組成，具備市、縣、礦三級信息共享，具有各項監(jiān)測參數(shù)的分析、預(yù)警功能?；谖锫?lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)將一個龐大的尾礦庫監(jiān)控工程通過信息技術(shù)連接到一起，并且在硬件上實現(xiàn)集成，在軟件上對所有信息采集器采集到的信息進(jìn)行分類、整理、整合與運算，形成相應(yīng)的表格、圖形和實時的監(jiān)控錄像，并通過預(yù)先設(shè)定好的警戒線，對大壩進(jìn)行自動的全天候的實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常就會通過各種方式通知管理部門，做出相應(yīng)的應(yīng)對方案，為搶險救災(zāi)取得先機，這對于尾礦庫的安全監(jiān)控具有至關(guān)重要的意義。

圖I是基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)圖，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)構(gòu)成了一個完整的物聯(lián)網(wǎng)。
具體實施方式
I系統(tǒng)的基本情況I. I監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)·據(jù)分析及管理子系統(tǒng)三部分組成，其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由安裝在尾礦庫壩體表面、內(nèi)部以及其他區(qū)域的各項監(jiān)測設(shè)備組成，其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中監(jiān)測項目有壩體表面和內(nèi)部位移監(jiān)測、浸潤線監(jiān)測、庫水位監(jiān)測、降水量監(jiān)測、干灘監(jiān)測、視頻監(jiān)控；采集的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)由無線或有線傳輸網(wǎng)絡(luò)組成；原始數(shù)據(jù)流最終傳到礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由軟件進(jìn)行自動解算、分析，數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)和縣市級監(jiān)控中心組成，礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)與縣市級監(jiān)控中心實現(xiàn)信息共享。具體的設(shè)備選型按照國家標(biāo)準(zhǔn)如表I所示。表I設(shè)備選型要達(dá)到的精度要求
雨號I監(jiān)測項目j設(shè)備精度
1_壩體表面位移監(jiān)狽J 7jC平±2. 5mm，垂直±3. Omm_
2_壩體內(nèi)部位移監(jiān)狽!| +2. Omm_
3~浸潤線監(jiān)測則量誤差小于IOmm
4_庫水位監(jiān)測_誤差小于IOmm_
5_庫區(qū)降水量監(jiān)狽!|_+0. 2mm_
6~干灘監(jiān)測平薇長度誤差小于lm，灘頂高程誤差小于20mm
T I視頻監(jiān)控I綜合分辨率200萬，夜視功能良好2監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)方式2. I壩體表面位移監(jiān)測壩體表面位移監(jiān)測項目由GPS基站和位于壩體上的若干GPS接收機組網(wǎng)構(gòu)成，GPS基站和GPS接收機上安裝有無線或有線通訊模塊，GPS基站通訊模塊將所有GPS接收機的位置數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)。(A)相關(guān)規(guī)范對設(shè)備、精度的要求國家安監(jiān)局《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范AQ2030-2010》中對于壩體表面位移監(jiān)測的布設(shè)斷面及測點間距作出了明確的規(guī)定，對于監(jiān)測設(shè)備選型及監(jiān)測精度無明確規(guī)定，原文如下“5.2表面位移5.2.1監(jiān)測內(nèi)容壩體表面位移包括水平位移和豎向位移。5. 2. 2監(jiān)測布置—斷面選擇和測點布置監(jiān)測斷面宜選在最大壩高斷面、有排水管通過的斷面、地基工程地質(zhì)變化較大的地段及運行有異常反應(yīng)處。-初期壩頂和后期壩頂各布設(shè)一排，每30 60m高差布設(shè)一排,一般不少于3排?！獪y點的間距，一般壩長小于300m時，宜取20 IOOm ;壩長大于300m時，宜取50 200m ;壩長大于IOOOm時，宜取100 300m?！鞣N基點均應(yīng)布設(shè)在兩岸巖石或堅實土基上。5. 2. 3監(jiān)測設(shè)施及安裝—測點和基點的結(jié)構(gòu)必須堅固可靠，且不易變形?！獪y點和土基上基點的底座埋入土層的深度不小于I.0m。冰凍區(qū)應(yīng)深入冰凍層以下0. 5mo ”(B)原理壩體表面位移監(jiān)測項目中采用GPS靜態(tài)相對定位原理，一般采用載波相位觀測值(或測相偽距)為基本觀測量。安置在基點的接收機固定不動，通過連續(xù)觀測(即不間斷接收衛(wèi)星發(fā)播的定位信號)，取得充分的多余觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過平差計算，改善定位精度，最終得到高精度定位結(jié)果。(C)預(yù)警值設(shè)計各監(jiān)測點壩體表面位移預(yù)警值初步設(shè)計如下水平方向預(yù)警值10mm ;垂直方向預(yù)警值10mm。注目前，尾礦庫壩體表面位移的預(yù)警值尚無明確數(shù)值，本系統(tǒng)壩體表面位移預(yù)警值設(shè)置的最小數(shù)值為水平方向2. 5_，垂直方向3. 0_，可根據(jù)實際情況設(shè)置多級預(yù)警值。2. 2壩體內(nèi)部位移監(jiān)測壩體內(nèi)部位移監(jiān)測項目由數(shù)支具有無線或有線通訊模塊的固定式測斜儀串聯(lián)裝在測斜管內(nèi)并埋入壩體內(nèi)組成。(A)相關(guān)規(guī)范對設(shè)備、精度的要求國家安監(jiān)局《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范AQ2030-2010》中對于壩體內(nèi)部位移監(jiān)測的布設(shè)斷面及測點間距作出了明確的規(guī)定，對于監(jiān)測設(shè)備選型及監(jiān)測精度并無明確規(guī)定，原文如下“5.3內(nèi)部位移5.3.1監(jiān)測內(nèi)容內(nèi)部位移包括內(nèi)部水平位移、內(nèi)部豎向位移。5. 3. 2監(jiān)測布置—監(jiān)測斷面的布置應(yīng)視尾礦庫的等別、壩的結(jié)構(gòu)型式和施工方法以及地質(zhì)地形等情況而定，宜布置在最大壩高斷面及其它特征斷面(原河床、地質(zhì)及地形復(fù)雜段、結(jié)構(gòu)及施工薄弱段等)上，可設(shè)I 3個斷面?！總€監(jiān)測斷面上可布設(shè)I 3條監(jiān)測垂線，其中一條宜布設(shè)在壩軸線附近。監(jiān)測垂線的布置應(yīng)盡量形成縱向監(jiān)測斷面?！O(jiān)測垂線上測點的間距，應(yīng)根據(jù)壩高、結(jié)構(gòu)形式、壩料特性及施工方法與質(zhì)量等而定，一般2 10m。每條監(jiān)測垂線上宜布置3 15個測點。最下一個測點應(yīng)置于壩基表面，以兼測壩基的沉降量。—有條件時，可參照上述要求布設(shè)內(nèi)部豎向位移監(jiān)測。”[0051](B)工作原理由數(shù)支GN-IB型固定式測斜儀串聯(lián)裝在測斜管內(nèi)，被測物發(fā)生變形時通過裝在不同高程上的傾斜傳感器同步感受其變形,測量出被測結(jié)構(gòu)物的傾斜角度，以此將壩體內(nèi)部位移量Si計算出來。計算公式如下Si= Li X Sin (a+b X F^c X F^+d X Fi3)式中Si—被測物在第i點與鉛垂線(水平線)的傾斜變形量，單位為mm ；Li一第i支固定測斜儀兩輪距間的標(biāo)距，單位為mm ；Fi—第i支固定測斜儀的實時測量值，單位為F ；a、b、c、d—第i支測斜儀的標(biāo)定系數(shù)。(C)預(yù)警值設(shè)計各監(jiān)測點壩體內(nèi)部位移預(yù)警值初步設(shè)計為10mm。注壩體內(nèi)部位移預(yù)警值設(shè)置的最小數(shù)值為2mm，可根據(jù)實際情況設(shè)置多級預(yù)警值。2. 3浸潤線監(jiān)測浸潤線監(jiān)測由若干具有無線或有線通訊模塊的滲壓計組成。(A)相關(guān)規(guī)范對設(shè)備、精度的要求國家安監(jiān)局《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范AQ2030-2010》中浸潤線監(jiān)測的規(guī)定如下“6.2. 測壓管水位的監(jiān)測，一般采用電測水位計。有條件的可采用示數(shù)水位計、遙測水位計或自記水位計等?！獪y壓管水位，兩次測讀誤差應(yīng)不大于2cm。—電測水位計的測繩長度標(biāo)記，應(yīng)每隔I 3個月校正一次?！獪y壓管的管口高程，在監(jiān)測設(shè)施布設(shè)初期應(yīng)每隔I 3個月校測一次；在中后期應(yīng)至少每年校測一次。6. 2. 4. 2振弦式孔隙水壓力計的壓力監(jiān)測，兩次讀數(shù)誤差應(yīng)不大于1Hz。測值物理量用測壓管水位來表示。”(B)原理當(dāng)被測水壓荷載作用在滲壓計上，將引起彈性膜板的變形，其變形帶動振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化,從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出水荷載的壓力值，進(jìn)而計算出浸潤線的高度。滲壓計的一般計算公式Pm=k A F+b A T=k (F0-F) +b (T-T0) +Q其中Pni—被測滲透(孔隙)水壓力量，單位為KPa ；Q—若大氣壓力有較大變化時，應(yīng)予以修正；k一滲壓計的測量靈敏度，單位為KPa/F ；A F—滲壓計基準(zhǔn)值相對于實時測量值的變化量，單位為F ；F—滲壓計的實時測量值，單位為F ；[0082]Ftl—滲壓計的基準(zhǔn)值，單位為F ；b—滲壓計的溫度修正系數(shù)，單位為KPa /0C ；A T一溫度實時測量值相對于基準(zhǔn)值的變化量，單位為V ；T一溫度的實時測量值，單位為。C ;Ttl一溫度的基準(zhǔn)值，單位為V。(C)預(yù)警值設(shè)計浸潤線預(yù)警值設(shè)計參考往年數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計，可根據(jù)實際情況進(jìn)行多級預(yù)警值的設(shè)計2. 4庫水位監(jiān)測庫水位監(jiān)測由具有無線或有線通訊模塊的物位計組成。(A)相關(guān)規(guī)范對設(shè)備、精度的要求國家安監(jiān)局《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范AQ2030-2010》中對于庫水位監(jiān)測做出了明確的規(guī)定，原文如下“8. 2庫水位監(jiān)測8.2.1測點布置庫水位測點的布置根據(jù)壩型、筑壩及排尾方式確定，應(yīng)設(shè)置在基本能代表庫內(nèi)平穩(wěn)水位，并能滿足工程管理和監(jiān)測資料分析需要的地方。一般宜布置在庫內(nèi)排水構(gòu)筑物(如排水井、排水斜槽等)上。8. 2. 2監(jiān)測設(shè)備—一般設(shè)置水尺或自記水位計，有條件時可設(shè)遙測水位計或自動測報水位計。其延伸測讀高程應(yīng)高于設(shè)計洪水位?！吡泓c高程每隔3 5年應(yīng)校測一次。當(dāng)懷疑水尺零點有變化時應(yīng)及時進(jìn)行校測。水位計應(yīng)每年汛前檢驗。8. 2. 3監(jiān)測精度水位監(jiān)測的測量誤差應(yīng)小于20mm。8. 2. 4測次除按水文、氣象方面規(guī)定外，泄水前后應(yīng)各增加監(jiān)測一次、汛期還應(yīng)根據(jù)需要調(diào)整測次?！?B)原理超聲波物位計的工作原理是由換能器(探頭)發(fā)出高頻超聲波脈沖遇到被測介質(zhì)表面被反射回來，部分反射回波被同一換能器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。超聲波脈沖以聲波速度傳播，從發(fā)射到接收到超聲波脈沖所需時間間隔與換能器到被測介質(zhì)表面的距離成正比。超聲波液位計安裝在泄洪井高處，可實時測量儀器距庫水面的高差，該高差值加事先已測定的儀器高程即為庫水位高程。若探頭安裝基準(zhǔn)面至水位零點高度為H (H可以當(dāng)?shù)厮疁?zhǔn)點或水尺為參考，安裝時測量確定)則水位值h為
It ~ H—SS=cXt/2式中h為水位值；H為探頭發(fā)射面至水位零點距離；S為探頭發(fā)射面至水面間距離；c為聲速；[0109]t為聲波由發(fā)射至接收到回波階段在空氣中的傳播時間。(C)預(yù)警值設(shè)計庫水位預(yù)警值設(shè)計參考往年庫水位數(shù)據(jù)及庫區(qū)降水量等信息進(jìn)行設(shè)計，可根據(jù)實際情況進(jìn)行多級預(yù)警值的設(shè)計。2. 5庫區(qū)降水量監(jiān)測庫區(qū)降水量監(jiān)測由具有無線或有線通訊模塊的翻斗式雨量傳感器組成。(A)相關(guān)規(guī)范對設(shè)備、精度的要求國家安監(jiān)局《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(送審稿)AQ2030-2010》中對于監(jiān)測設(shè)備選型及監(jiān)測精度并無明確規(guī)定，原文如下“8. 3庫區(qū)降水量監(jiān)測
·[0117]監(jiān)測設(shè)備用雨量器。有條件時，可用自記雨量計、遙測雨量計或自動測報雨量計”。(B)原理翻斗式雨量傳感器是一個機械雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，當(dāng)一斗室接水時，另一斗室處于等待狀態(tài)，當(dāng)所接雨水容積達(dá)到儀器感量時，翻斗反轉(zhuǎn)力矩大于翻斗部件自重平衡力矩時，由于重力作用翻斗翻倒，將水排走處，原先翻斗部件下的翻斗則上升，成為上斗，兩個翻斗依次重復(fù)上述動作，從而不間斷的記錄降水量，并通過監(jiān)測軟件來實現(xiàn)對庫區(qū)降水量的監(jiān)測、分析。(C)預(yù)警值設(shè)計庫區(qū)降水預(yù)警值設(shè)計參考往年庫區(qū)降水量數(shù)據(jù)及庫水位等信息來進(jìn)行設(shè)計，可根據(jù)實際情況進(jìn)行多級預(yù)警值的設(shè)計。2. 6干灘監(jiān)測(A)相關(guān)規(guī)范對設(shè)備、精度的要求國家安監(jiān)局《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范AQ2030-2010》中對于點間距及布設(shè)斷面作出了明確的規(guī)定，對于監(jiān)測設(shè)備選型及監(jiān)測精度并無明確規(guī)定，原文如下“7干灘監(jiān)測7. I監(jiān)測內(nèi)容包括灘頂高程、干灘長度、干灘坡度。7.2灘頂高程測定7. 2. I尾礦庫灘頂高程的測點布設(shè)，應(yīng)沿壩(灘)頂方向布置測點，當(dāng)灘頂一端高一端低時，應(yīng)在低標(biāo)高段選較低處檢測I 3個點；當(dāng)灘頂高低相同時，應(yīng)選較低處不少于3個點；其它情況，每IOOm壩長選較低處檢測I 2個點，但總數(shù)不少于3個點。7. 2. 2灘頂高程測量誤差應(yīng)小于20mm。各測點中最低點的標(biāo)高作為尾礦庫灘頂標(biāo)聞。7. 2. 3灘頂高程根據(jù)灘頂上升情況，定時做好檢測，隨時掌握灘頂高程，汛前必須檢測一次。7. 3干灘長度測定7.3.1視壩長及水邊線彎曲情況，選干灘長度較短處布置I 3個斷面。測量斷面應(yīng)垂直于壩軸線布置，在幾個測量結(jié)果中，選最小者作為該尾礦庫的沉積灘干灘長度。7. 3. 2應(yīng)在干灘設(shè)立干灘長度標(biāo)尺，干灘較長時以50m為間隔，較小者以IOm為間隔。7. 3. 3在干灘長度發(fā)生較大變化時，及時檢測，隨時掌握干灘長度，汛前必須檢測一次。7. 4干灘坡度測定7.檢查尾礦庫沉積灘干灘的平均坡度時，應(yīng)視沉積干灘的平整情況，每IOOm壩長布置不少于2個斷面。測量斷面應(yīng)垂直于壩軸線布置，測點應(yīng)盡量在各變坡點處進(jìn)行布置，且測點間距不大于10 20m (干灘長者取大值)，測點高程測量誤差應(yīng)小于5mm。7. 4. 2尾礦庫沉積干灘平均坡度，應(yīng)按各測量斷面的尾礦沉積干灘平均坡度加權(quán)平均計算。7.4.3干灘坡度與設(shè)計不符時應(yīng)采取相應(yīng)的處理措施。7. 4. 4干灘坡度根據(jù)坡度變化情況，一季度檢測一次，隨時掌握干灘坡度，汛前必須檢測一次。”(B)原理通過視頻采集終端捕捉干灘圖像，干灘監(jiān)測軟件可自動識別水線，根據(jù)采集到的干灘圖像，進(jìn)行視頻解析，計算各點干灘長度，得到當(dāng)前最短干灘長度、干灘坡度，依據(jù)監(jiān)測得來的數(shù)據(jù)，根據(jù)簡單的數(shù)學(xué)原理便可計算出干灘的坡度。(C)預(yù)警值設(shè)計以一個三等庫為例，對各項數(shù)據(jù)的預(yù)警值如下最小干灘預(yù)警70m，干灘坡度預(yù)警值為I. 5%。注干灘長度、干灘坡度的預(yù)警值可根據(jù)實際情況進(jìn)行多級預(yù)警值的設(shè)計。2. 7視頻監(jiān)控相關(guān)規(guī)范對設(shè)備精度的要求國家安監(jiān)局《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范AQ2030-2010》中對視頻監(jiān)控設(shè)備的選型、參數(shù)等無明確的規(guī)定，視頻監(jiān)控的區(qū)域可參考對“排水構(gòu)筑物的檢查” 一項。3系統(tǒng)軟件本系統(tǒng)軟件由監(jiān)測數(shù)據(jù)采集模塊、視頻監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、安全預(yù)警模塊和系統(tǒng)管理模塊七大模塊組成，具備市、縣、礦三級信息共享，具有各項監(jiān)測參數(shù)的分析、預(yù)警功能。3. I軟件設(shè)計所能實現(xiàn)的基本功能(I)可實時監(jiān)測尾礦庫的各測點傳感器，可自動采集時間，并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、計算等處理，數(shù)據(jù)以數(shù)字或相應(yīng)曲線、圖等形式實時顯示、記錄和打印。(2)監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠保存在多種數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，生成選定時間段內(nèi)的傳感器最大最小值，還可以直接生成EXCEL或其他形式報表。(3)軟件界面清晰直觀，工具條與按鈕操作。以主界面和各子界面形式顯示，各界面間切換靈活，界面圖案可按客戶要求繪制改動。(4)數(shù)據(jù)可以各種圖形方式顯示，包括浸潤線、庫水位、壩體內(nèi)部變形、降雨量等的時間歷程曲線圖、X/Y坐標(biāo)圖、模擬圖、直方圖等形式，同時可存儲與處理視頻圖像。(5)具有數(shù)據(jù)越限報警設(shè)置顯示功能，現(xiàn)場即時上傳報警信息時，主機會出現(xiàn)明顯的報警畫面和報警信息，同時還可提供各種聲光報警等多媒體提示或手機短信報警。[0157](6)能對系統(tǒng)中的每一用戶進(jìn)行口令和操作權(quán)限的管理，能對不同的用戶分配不同的系統(tǒng)訪問、操作權(quán)限級別。用戶登錄后的操作將寫入系統(tǒng)日志，保障運行系統(tǒng)的安全性。(7)系統(tǒng)滿足開放性標(biāo)準(zhǔn)的要求，方便系統(tǒng)功能的添加、刪除、維護(hù)、修改、擴(kuò)展。兼容當(dāng)前流行的多種數(shù)據(jù)庫，包括Access、SQL Server、Oracle,并滿足數(shù)據(jù)庫容量的擴(kuò)充、系統(tǒng)軟件功能的增強等方面的要求。(8)采用先進(jìn)軟件開發(fā)，功能強大、靈活方便、界面美觀，信息化管理，智能化監(jiān)測，不僅可完全實現(xiàn)尾礦庫安全監(jiān)測的功能要求，還可根據(jù)實際需要進(jìn)行軟件升級，符合今后的發(fā)展方向。3. 2數(shù)據(jù)采集模塊本系統(tǒng)模塊負(fù)責(zé)采集各種類型傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)地分析計算，輸出到系統(tǒng)界面和數(shù)據(jù)庫中，傳感器信號類型主要包括壩體外部位移(GPS)，壩體浸潤線(滲壓計)，庫水位(水位計)，壩體內(nèi)部位移(測斜儀)，降水量(雨量計)，灘頂標(biāo)·聞。(I)壩體表面位移通過對水平位移、沉降量和表面變形進(jìn)行監(jiān)測，確定變形的范圍、大小、趨勢。外部位移監(jiān)測主要利用GPS定位測量方法獲取各點的實時三維坐標(biāo)，從而對各點的微量位移進(jìn)行準(zhǔn)確地反映。(2)壩體浸潤線浸潤線也就是滲流流網(wǎng)的自由水面線，浸潤線監(jiān)測的目的是為了了解尾礦壩體內(nèi)浸潤線的位置和變化情況，用來判斷壩體是否處于安全、穩(wěn)定的狀態(tài)，確保壩體的正常運作。浸潤線監(jiān)測主要是將滲壓計直接布設(shè)在浸潤線觀測孔內(nèi)，并自動定期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和儲存。(3)庫水位水位即河流或一些自由水體相對于某一基準(zhǔn)面的高程。庫水位觀測的目的是根據(jù)現(xiàn)狀庫水位推測設(shè)計洪水水位時的干灘長度和安全超高是否滿足設(shè)計的要求。庫水位監(jiān)測一般在庫內(nèi)排水構(gòu)筑物上架設(shè)儀器，將測得的信號進(jìn)行分析計算，確定當(dāng)前的安全狀況。結(jié)合庫區(qū)以往的水文監(jiān)測資料。(4)壩體內(nèi)部位移壩體內(nèi)部位移監(jiān)測主要是為了及時掌握尾礦壩體垂直方向的內(nèi)部位移情況及規(guī)律，并分析研究其有無滑動和傾覆的趨勢。(5)降水量對于尾礦庫來說，降雨量是影響其安全的重要環(huán)境因素，通過在排水井處設(shè)置雨量計，通過雨量計獲取數(shù)據(jù)，并根據(jù)降雨量的情況對庫水位的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測。(6)灘頂標(biāo)高隨著尾礦庫的不斷加高，灘頂標(biāo)高和設(shè)計最高洪水位下允許達(dá)到的干灘長度、標(biāo)高、坡度等信息的動態(tài)變化。3. 3視頻監(jiān)控模塊視頻監(jiān)控能夠十分直觀地獲取尾礦庫區(qū)的整體情況，而且能夠通過外部網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。(I)分屏監(jiān)控，通過分屏能夠?qū)崿F(xiàn)在一個大屏幕上同時顯示多個攝像頭的監(jiān)控錄像。(2)錄像，能夠設(shè)置錄像的時間和保存錄像的時間。( 3 )控制攝像頭，通過程序能夠?qū)崟r地調(diào)節(jié)攝像頭的監(jiān)控方向。控制攝像頭攝影質(zhì)量，能夠控制攝像頭的錄像質(zhì)量。(4)抓圖截屏，能夠?qū)崿F(xiàn)實時地對監(jiān)控攝像進(jìn)行實時抓圖并保存成bmp、jpg等多種格式。(5)干灘長度，用攝像機實時監(jiān)測干灘各個標(biāo)高上的數(shù)據(jù)變化，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和保存。3. 4數(shù)據(jù)分析模塊該模塊主要包括過程線分析、沉降分析、斷面分析、安全預(yù)測、調(diào)洪演算等。3. 5數(shù)據(jù)查詢模塊該模塊主要包括歷史數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程錄像查詢、數(shù)據(jù)下載、查詢結(jié)果輸出等。3. 6數(shù)據(jù)輸出模塊通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，可以對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，整理形成日報表、周報表、月報表、季度報表、年報表，以所需的報表格式輸出進(jìn)行進(jìn)一步分析、打印。3. 7安全預(yù)警模塊本系統(tǒng)的預(yù)警模塊提供多種報警方式，包括短信報警、郵件報警、語音報警等方式，每種方式都有相應(yīng)的優(yōu)缺點，可根據(jù)實際情況的危急程序、報警級別等選擇適當(dāng)?shù)膱缶绞?，或者多種報警方式相結(jié)合，來確保用戶及時收到預(yù)警。
權(quán)利要求1.基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征為由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)三部分組成，其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由安裝在尾礦庫壩體表面、內(nèi)部以及其他區(qū)域的各項監(jiān)測設(shè)備組成，其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中監(jiān)測項目有壩體表面和內(nèi)部位移監(jiān)測、浸潤線監(jiān)測、庫水位監(jiān)測、降水量監(jiān)測、干灘監(jiān)測、視頻監(jiān)控；采集的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)由無線或有線傳輸網(wǎng)絡(luò)組成；原始數(shù)據(jù)流最終傳到礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由軟件進(jìn)行自動解算、分析，數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)和縣市級監(jiān)控中心組成，礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)與縣市級監(jiān)控中心實現(xiàn)信息共享。
2.根據(jù)權(quán)利要求I中的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征為壩體表面位移監(jiān)測項目由GPS基站和位于壩體上的若干GPS接收機組網(wǎng)構(gòu)成，GPS基站和GPS接收機上安裝有無線或有線通訊模塊，GPS基站通訊模塊將所有GPS接收機的位置數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I中的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征為壩體內(nèi)部位移監(jiān)測項目由數(shù)支具有無線或有線通訊模塊的固定式測斜儀串聯(lián)裝在測斜管內(nèi)并埋入壩 體內(nèi)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征為浸潤線監(jiān)測由若干具有無線或有線通訊模塊的滲壓計組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I中的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征為庫水位監(jiān)測由具有無線或有線通訊模塊的物位計組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中的基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征為庫區(qū)降水量監(jiān)測由具有無線或有線通訊模塊的翻斗式雨量傳感器組成。
專利摘要基于物聯(lián)網(wǎng)的尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)所要解決的問題是如何使各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集和集成處理。此系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)三部分組成，其中數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由安裝在尾礦庫壩體表面、內(nèi)部以及其他區(qū)域的各項監(jiān)測設(shè)備組成；采集的原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)進(jìn)行傳輸；原始數(shù)據(jù)流最終傳到礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)由軟件進(jìn)行自動解算、分析，礦區(qū)數(shù)據(jù)分析及管理子系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)與縣市級監(jiān)控中心實現(xiàn)信息共享。將一個龐大的尾礦庫監(jiān)控工程通過信息技術(shù)連接到一起，對大壩進(jìn)行自動的全天候的實時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常就會通過各種方式通知管理部門為搶險救災(zāi)取得先機。
文檔編號G08C17/02GK202501869SQ20122007612
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月3日
發(fā)明者周婧瑩, 趙于前, 郭迎, 陳解放 申請人:中南大學(xué), 湖南中大智能科技有限公司