CN203534584U - 一种尾矿库干滩自动化监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，该系统由负责采用激光进行测量并将测量结果转换成数据信号的激光测量模块，负责控制激光测量模块采集数据信号的数据采集模块，负责将数据信号传输给数据处理及发布终端模块的数据传输模块，负责对数据信号进行处理及发布的数据处理及发布终端模块，负责为激光测量模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理及发布终端模块提供电源与防雷保护的供电与防雷模块构成。通过该系统可实现尾矿库干滩的远程、高精度和实时在线监测，并可对尾矿库干滩监测指标（滩顶高程、干滩长度、干滩坡度）自动进行分级预警及实时报警。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种尾矿库干滩监测系统，特别是一种对尾矿库干滩实现自动化监测与预警报警的系统。
背景技术
尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成的，用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。尾矿库在运行过程中其干滩必须同时满足规范所要求的最小安全超高和最小干滩长度，并能结合库水位监测值对尾矿库的防洪能力作出定量评价。及时掌握干滩情况有利于安全监管部门和企业对尾矿库的安全管理，可以防止尾矿库处于危险状态。由此可见，尾矿库干滩监测是尾矿库安全监测的重要内容之一。目前尾矿库干滩多是靠事先埋设的地表目测或人工现场测量进行监测，存在测量精度低，人工消耗大，无法连续监测，易受天气影响等问题，近些年也开始采用现代电子技术对尾矿库干滩实现在线监测，虽然比人工地表目测或现场测量先进很多，但因其设施简易依然存在抗干扰能力差、系统工作不稳定和测试精度低等问题。同时人工地表目测或现场测量以及采用现代电子技术的简易在线监测都无法对尾矿库干滩实现自动进行分级预警及实时报警，这在很大程度上影响着尾矿库的安全运行。因此，探求一种能远程、高精度和在线监测尾矿库干滩并可自动进行分级预警及实时报警的系统，显得十分必要。
发明内容
为了解决传统的尾矿库干滩监测方法存在的问题，本实用新型提供了一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，该系统可实现远程、高精度和实时在线监测尾矿库干滩，并对尾矿库干滩监测指标（滩顶高程、干滩长度、干滩坡度）自动进行分级预警及实时报警。
本实用新型的技术方案为：
一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，其特征在于，由负责采用激光进行测量并将测量结果转换成数据信号的激光测量模块，负责控制激光测量模块采集数据信号的数据采集模块，负责将数据信号传输给数据处理及发布终端模块的数据传输模块，负责对数据信号进行处理及发布的数据处理及发布终端模块，负责为激光测量模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理及发布终端模块提供电源与防雷保护的供电与防雷模块构成，所述激光测量模块与数据采集模块相连，所述数据采集模块与数据传输模块相连，所述数据传输模块与数据处理及发布终端模块相连，所述供电与防雷模块分别与激光测量模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理及发布终端模块相连。
所述激光测量模块由立杆和封装箱体构成，立杆安装在监测剖面对应的滩顶位置，顶端固定封装箱体，封装箱体内设有控制驱动单元、激光发射单元、激光接收单元、激光计时单元和信号转换单元，控制驱动单元负责控制激光发射单元发射激光束和激光接收单元接收反射激光束并且可根据接收到的数据采集指令控制激光发射单元和激光接收单元沿竖直方向逆时针同步旋转，激光计时单元负责记录从激光发射单元发射激光束到激光接收单元接收反射激光束的时间，信号转换单元负责将激光计时单元记录的时间转换成数据信号；
数据采集模块由远程控制单元和数据采集单元构成，远程控制单元负责接收数据采集指令并反馈给激光测量模块的控制驱动单元，数据采集单元负责采集激光测量模块的数据信号；
数据传输模块由通讯接口单元和数据传输单元构成，通讯接口单元负责统一数据信号传输的通信协议，数据传输单元一方面负责传达数据采集指令，另一方面负责传输数据采集模块采集的数据信号；
数据处理及发布终端模块由终端控制单元、数据处理单元和数据发布单元构成，终端控制单元负责发送数据采集指令给数据采集模块的远程控制单元并管理数据处理单元和数据发布单元，数据处理单元负责将数据传输模块传输的数据信号进行储存、处理，根据数学三角形正弦/余弦定理推算出尾矿库干滩的滩顶高程、干滩长度、干滩坡度，转化为数据成果并显示，数据发布单元负责将数据处理单元的数据成果与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警及实时报警并对外发布；
供电与防雷模块由系统供电单元和系统防雷单元构成，系统供电单元负责为激光测量模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理及发布终端模块提供电源，系统防雷单元负责为激光测量模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理及发布终端模块提供防雷保护。
进一步地，所述激光测量模块的设置数量不唯一。
进一步地，所述立杆是刚性材料制成的直杆且为是可人工拆卸移动。
进一步地，所述封装箱体前端和底端中间部位设有窄条形的缺口。
进一步地，所述激光发射单元和激光接收单元可沿竖直方向逆时针同步旋转且旋转角度范围为0°～90°。
进一步地，所述数据传输单元采用的传输方式为有线电缆、有线光纤和无线三种传输方式中的任何一种，或是其中的任意两种传输方式组合。
借由上述技术方案，本实用新型尾矿库干滩自动化监测预警系统具有下列优点：
1、本实用新型尾矿库干滩自动化监测预警系统实现了尾矿库干滩的远程、实时在线监测。
2、本实用新型尾矿库干滩自动化监测预警系统监测精度高，数据采集不受人工或气候条件因素影响，大大提高了监测的可靠性。
3、本实用新型尾矿库干滩自动化监测预警系统可对尾矿库干滩监测指标（滩顶高程、干滩长度、干滩坡度）自动进行分级预警及实时报警。
以上优点有效解决了以往靠事先埋设的地表目测或人工现场测量的传统尾矿库干滩测量方法所存在的测量精度低，人工消耗大，无法连续监测，易受天气影响等问题，以及近些年采用现代电子技术的简易在线监测所存在的抗干扰能力差、系统工作不稳定和测试精度低等问题，还有人工地表目测或现场测量以及采用现代电子技术的简易在线监测都无法对尾矿库干滩实现自动进行分级预警及实时报警，可广泛推广应用。
附图说明
图1是本实用新型系统结构框图;
图2是本实用新型尾矿库干滩监测的指标滩顶高程、干滩长度、干滩坡度的推算原理图。
1.激光测量模块 2.数据采集模块3.数据传输模块 4.数据处理及发布终端模块 5.供电与防雷模块 6.立杆 7.封装箱体 8.控制驱动单元 9.激光发射单元 10.激光接收单元 11.激光计时单元 12.信号转换单元 13.远程控制单元 14.数据采集单元 15.通讯接口单元 16.数据传输单元 17.终端控制单元 18.数据处理单元 19.数据发布单元 20.系统供电单元 21.系统防雷单元22.激光束。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面将结合具体实施例和附图进一步阐明本实用新型的技术方案内容。
如图1和图2所示，本实用新型一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，该系统由激光测量模块1、数据采集模块2、数据传输模块3、数据处理及发布终端模块4、供电与防雷模块5构成。激光测量模块1与数据采集模块2连接，数据采集模块2负责控制激光测量模块1采集数据信号，数据传输模块3负责将数据信号传输到数据处理及发布终端模块4，数据处理及发布终端模块4负责对数据信号进行处理及发布。供电与防雷模块负责为激光测量模块1、数据采集模块2、数据传输模块3、数据处理及发布终端模块4提供电源与防雷保护。所述激光测量模块1由立杆6和封装箱体7构成，立杆6安装在监测剖面对应的滩顶位置，顶端固定封装箱体7，封装箱体7内设有控制驱动单元8、激光发射单元9、激光接收单元10、激光计时单元11和信号转换单元12，控制驱动单元8负责控制激光发射单元9发射激光束和激光接收单元10接收反射激光束，激光计时单元11负责记录从激光发射单元9发射激光束到激光接收单元10接收反射激光束的时间，信号转换单元12负责将激光计时单元11记录的时间转换成数据信号。所述数据采集模块2由远程控制单元13和数据采集单元14构成，远程控制单元13负责接收数据采集指令并反馈给激光测量模块1的控制驱动单元8，数据采集单元14负责采集激光测量模块1的数据信号。所述数据传输模块3由通讯接口单元15和数据传输单元16构成，通讯接口单元15负责统一数据信号传输的通信协议，数据传输单元16一方面负责传达数据采集指令，另一方面负责传输数据采集模块2采集到的数据信号。所述数据处理及发布终端模块4由终端控制单元17、数据处理单元18和数据发布单元19构成，终端控制单元17负责发送数据采集指令给数据采集模块2的远程控制单元13并管理数据处理单元18和数据发布单元19，数据处理单元18负责将数据传输模块3传输的数据信号进行储存、处理，转化为数据成果并显示，数据发布单元19负责将数据处理单元18的数据成果与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警及实时报警并对外发布。所述供电与防雷模块5由系统供电单元20和系统防雷单元21构成，系统供电单元20负责为激光测量模块1、数据采集模块2、数据传输模块3、数据处理及发布终端模块4提供电源，系统防雷单元21负责为激光测量模块1、数据采集模块2、数据传输模块3、数据处理及发布终端模块4提供防雷保护。
所述激光测量模块1的设置数量不唯一。
所述立杆6是刚性材料制成的直杆且人工可拆卸移动。
所述封装箱体7前端和底端中间部位设有窄条形的缺口。
所述控制驱动单元8是按反馈的数据采集指令带动激光发射单元9和激光接收单元10沿竖直方向逆时针同步旋转且旋转角度范围为0°~90°。
所述数据传输单元16采用的传输方式为有线电缆、有线光纤和无线三种传输方式中的任何一种，或是其中的任意两种传输方式组合。
所述终端控制单元17是按设定的采集频率发送数据采集指令。
所述数据处理单元18是根据数学三角形正弦/余弦定理推算出尾矿库干滩监测指标（滩顶高程、干滩长度、干滩坡度）。
实际监测过程中，在尾矿库的干滩上至少设置一个监测剖面，在每个监测剖面对应的干滩滩顶处设一个监测点，在上述监测点上设置激光测量模块1，记录下激光测量模块1的封装箱体7安装高程并储存到数据处理单元18。数据处理及发布终端模块4的终端控制单元17通过数据传输模块3的数据传输单元16向数据采集模块2的远程控制单元13发送数据采集指令，远程控制单元13接收数据采集指令后，将数据采集指令反馈给激光测量模块1的控制驱动单元8，控制驱动单元8接收反馈指令后带动激光发射单元9和激光接收单元10沿竖直方向逆时针同步匀速旋转，当旋转0、α、β角度时激光发射单元9透过封装箱体7前端和底端中间部位的窄条形缺口分别发射激光束22，经干滩面反射后的反射激光束22均由激光接收单元10透过封装箱体7前端和底端中间部位的窄条形缺口接收，与此同时激光计时单元11分别记录0、α、β角度时从激光发射单元9发射激光束到激光接收单元10接收反射激光束的时间。激光计时单元11记录的时间经信号转换单元12转换成数据信号。数据传输模块3经通讯接口单元15统一数据信号传输的通信协议后将激光测量模块1的数据信号通过数据传输单元16传输给数据处理及发布终端模块4的终端控制单元17，终端控制单元17发数据处理指令给数据处理单元18，数据处理单元18接收数据处理指令后将数据信号进行储存，并根据数学三角形正弦/余弦定理结合封装箱体7安装高程和自动监测的实时库水位推算出尾矿库干滩监测指标（滩顶高程、干滩长度、干滩坡度），具体推算过程如下：
其中，ν为激光在空气中的传播速度，T a 、T b 、T c 分别为0、α、β角度时从激光发射单元9发射激光束到激光接收单元10接收反射激光束的时间，L a 、L b 、L c 分别为0、α、β角度时封装箱体7与激光束到达的干滩点之间的直线距离，L d 、L e 分别为α、β角度时滩顶与激光束到达的干滩点之间的直线距离，L f 、L g 分别为α、β角度时滩顶与激光束到达的干滩点之间的水平距离，θ为该监测剖面对应的干滩线与竖直方向的夹角，H t 为该监测剖面对应的滩顶高程，H j 为封装箱体7的安装高程，H c 为滩顶与库水面之间的垂直距离，H w 为自动监测的实时库水位高程，L t 为该监测剖面对应的干滩长度，P t 为该监测剖面对应的干滩坡度。
数据处理单元18按上述推算过程将数据信号自动转化为数据成果即尾矿库干滩监测指标（滩顶高程、干滩长度、干滩坡度）并显示，此时终端控制单元17发数据发布指令给数据发布单元19，数据发布单元19接收数据发布指令后将数据处理单元18的数据成果即尾矿库干滩监测指标（滩顶高程、干滩长度、干滩坡度）与预先设置好的预警值进行分析和比对后自动分级预警及实时报警并对外发布。
以上所述，仅是结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但并不构成对本实用新型保护范围的限定，任何人员在本实用新型披露的技术范围内，所能想到的变化或替换，都应仍属于本实用新型专利涵盖的范围内。
Claims (6)
1.一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，其特征在于，由负责采用激光进行测量并将测量结果转换成数据信号的激光测量模块（1），负责控制激光测量模块采集数据信号的数据采集模块（2），负责将数据信号传输给数据处理及发布终端模块的数据传输模块（3），负责对数据信号进行处理及发布的数据处理及发布终端模块（4），负责为激光测量模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理及发布终端模块提供电源与防雷保护的供电与防雷模块构成（5），所述激光测量模块与数据采集模块相连，所述数据采集模块与数据传输模块相连，所述数据传输模块与数据处理及发布终端模块相连，所述供电与防雷模块分别与激光测量模块、数据采集模块、数据传输模块、数据处理及发布终端模块相连；
所述激光测量模块（1）由立杆（6）和封装箱体（7）构成，立杆（6）安装在监测剖面对应的滩顶位置，顶端固定封装箱体（7），封装箱体（7）内设有控制驱动单元（8）、激光发射单元（9）、激光接收单元（10）、激光计时单元（11）和信号转换单元（12）；
所述数据采集模块（2）由远程控制单元（13）和数据采集单元（14）构成；
所述数据传输模块（3）由通讯接口单元（15）和数据传输单元（16）构成；
所述数据处理及发布终端模块（4）由终端控制单元（17）、数据处理单元（18）和数据发布单元（19）构成；
所述供电与防雷模块（5）由系统供电单元（20）和系统防雷单元（21）构成。
2.根据权利要求1所述的一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，其特征在于，所述激光测量模块（1）的设置数量不唯一。
3.根据权利要求1所述的一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，其特征在于：所述立杆（6）是由刚性材料制成的直杆。
4.根据权利要求1所述的一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，其特征在于：所述封装箱体（7）前端和底端中间部位设有窄条形的缺口。
5.根据权利要求1所述的一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，其特征在于：所述激光发射单元（9）和激光接收单元（10）可沿竖直方向逆时针旋转且旋转角度范围为0°～90°。
6.根据权利要求1所述的一种尾矿库干滩自动化监测预警系统，其特征在于：所述数据传输单元（16）采用的传输方式为有线电缆、有线光纤和无线三种传输方式中的任何一种，或是其中的任意两种传输方式组合。
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