尾矿库安全监测系统使用指南

一、产品概述

尾矿库安全监测系统是综合利用现代电子、信息、通信及计算机技术的智能化解决方案，能够实现监测指标数据的实时、自动、连续采集、传输、管理及分析。系统通过GPS、网络通信、传感器和视频图像等现代科技手段，自动实时监测与尾矿库安全运行相关的坝体位移、浸润线、调洪高度、库区水位和降水量等指标数据，并提供相关的技术分析，及时了解尾矿库的运行状况和安全现状。

尾矿库作为矿山生产的重要设施，同时也是重大危险源之一，其安全状况直接关系到矿山安全生产及周边人民群众的生命财产安全。传统尾矿库监测主要依靠人工定期巡查和简单仪器测量，存在预报不及时、无法实现远程控制、数据精度有限等问题。尾矿库安全监测系统的应用，能够提高尾矿库的安全保障、事故预警和应急响应能力。

该系统广泛应用于各类尾矿库（山谷型、傍山型、平地型等）的安全监测。所有尾矿库监测信息应接入全国尾矿库安全生产风险监测预警系统。

二、系统组成

尾矿库安全监测系统采用分层分布式架构，主要由以下部分组成：

1. 感知层（监测设备）

感知层是系统的基础，由各类高精度传感器组成，负责采集尾矿库各项安全参数。主要包括：

位移监测设备：采用GNSS在线监测仪、一体式拉线地表位移监测仪或激光式地表位移监测仪，完成地表变形监测数据的采集。系统基于全球导航卫星系统定位技术，通过布设在坝体表面和关键区域的接收机，实时接收卫星信号并进行差分解算，获取监测点的高精度三维坐标数据。

浸润线监测设备：采用浸润线监测仪（孔隙水压力计）完成坝体浸润变化监测数据的采集，及时发现坝体渗流异常。

水文气象监测设备：包括翻斗式降雨量监测仪、超声波库水位监测仪等，完成库区降雨量、库水位变化等数据的采集。

视频监控设备：利用全自动云台安装高清摄像机进行动态实时视频监控，对干滩、大坝等重点区域进行可视化监控。

2. 传输层

传输层负责将感知层采集的数据可靠、高效地传输到监控中心。根据尾矿库所在地区的通信条件，可采用有线或无线传输方式，或者多种方式结合的混合传输模式。无线传输方式包括4G/5G、LoRa、北斗卫星网络等。对于地处偏远的尾矿库，系统支持利用北斗卫星通信技术，确保在无地面网络覆盖区域也能实现数据稳定传输。

3. 应用层（监测与预警云服务平台）

应用层基于云计算技术构建，对传输过来的数据进行分析和处理。主要功能包括：

数据存储与管理：提供海量数据存储能力，数据储存时间不得低于5年。

智能分析与预警：采用专业算法模型对数据进行分析处理，按照红、橙、黄、蓝四色预警值分类识别风险。

可视化展示：利用三维实景地形图技术，将尾矿库及周边区域进行三维建模，统一展示各监测数据及视频信息。

三、监测项目

尾矿库安全监测系统的主要监测项目包括：

监测类别	具体监测内容
坝体位移监测	表面位移监测（坝体整体变形状况）、内部位移监测（坝体内部变形量），两者结合可立体反映结构体的变形情况
渗流监测	浸润线埋深、坝体渗流异常
干滩监测	干滩长度、干滩高程
库水位监测	库内平稳水位变化
水文气象监测	库区降雨量
视频监视	干滩、大坝等重点区域可视化监控

四、工作原理

尾矿库安全监测系统各主要组成部分的工作原理如下：

位移监测原理：系统基于全球导航卫星系统定位技术。各监测点与基准点接收机实时接收卫星信号，通过数据通讯网络实时发送到监测中心，监测中心服务器利用数据处理软件对数据进行实时差分解算，获得各监测点实时三维坐标（水平方向X、Y坐标和垂直方向高程），并与初始坐标进行对比，计算出位移变化量。

浸润线监测原理：在尾矿库大坝上选择横剖面，坝体梯度钻孔，或利用浸润线观测孔（测压孔），在孔内安装孔隙水压力计（渗压计），监测大坝该剖面的浸润线位置。浸润线传感器通常采用压力传感器进行测量。

库水位监测原理：在能代表库内平稳水位的位置布设库水位监测点，宜布设在库内排洪构筑物上。通过水位传感器连续动态监测库水位变化。

雨量监测原理：采用翻斗式降雨量监测仪完成库区降雨量数据的采集。

当位移量、浸润线埋深、库水位等监测参数超过预设预警阈值时，系统自动触发报警。

五、安装指南

5.1 安装位置选择

基准点选址要求：

应设置在地质条件好、基础稳固、无变形风险的稳定基岩上。

对空视野开阔，高度角15°范围内无成片遮挡物。

周围应远离电磁干扰源和高大建筑物，如无法避免也应至少远离20米以上。

应避免选择在可能积水或被水淹没的区域。

监测点选址要求：

根据尾矿库坝体结构类型、地形条件和监测需求，在坝顶、坝坡、坝脚及岸坡等关键区域合理布设监测点。

测点与基准点之间的基线距离一般不超过2km，推荐控制在500m以内以保证监测精度。

各监测点之间、监测点与基准点之间应具有良好的通视条件。

对于不同类型和规模的尾矿库，应进行全面评估后确定监测点布置方案。

5.2 安装步骤

1. 基础施工：

在选定位置浇筑混凝土基墩，基墩尺寸应满足设备安装的稳定要求。

安装后应进行养护，待混凝土完全固化后方可进行设备安装。

2. 设备安装：

将太阳能板固定在站杆上，引出电源线并做好标记，将站杆固定在基墩上。太阳能电池板倾斜面应朝向正南方（北半球），以获取最大采光效率。

按照规范安装卫星天线，确保天线朝向天空无遮挡，天线相位中心与测点标志严格重合，消除偏心误差。

对有相对位置和方向要求的监测设备的安装，在现场放样时应严格控制坐标位置；监测设备的安装支架应埋设牢靠，水平度和垂直度应满足设计要求。

埋设方式应确保监测仪器与尾矿库的结构紧密贴合，避免松动或脱落；埋设过程中应注意保护监测仪器的导线，避免导线受到损坏。

3. 电缆敷设与防雷接地：

连接线应牢固可靠，电缆需做屏蔽处理。

防雷器应采用三级防护（电源入口、天馈线入口、信号线入口分别配置浪涌保护器），接地电阻不宜大于4Ω。

4. 设备防护：

应设置必要的防护设施（如防护罩、防护围栏等），防止设备被人为破坏或自然因素损坏。

除埋设在尾矿坝内部的传感器外，其他仪器均应设置在通风、干燥的地方，并应满足防尘、防潮要求。

5.3 系统调试

安装完成后，对系统设备进行线性试验和参数标定，做好详细记录。配置设备参数，包括数据采样频率、传输模式、差分数据格式等。配置数据中心和平台参数，确保数据能够正常上传至监测平台。

系统调试时，应与人工监测数据进行同步比测，确保在线监测数据的准确性和可靠性。监测设施更新改造工程中，在安装自动监测传感器时，尽量不破坏原有可用的监测设施。

5.4 监测频率设置

在线安全监测频率根据尾矿库运行状态确定：

正常状态：一般为1次/10min～1次/24h。

异常或险情状态：可调至1次/5min～1次/30min。

六、系统配置与预警设置

6.1 参数配置

系统安装调试完成后，需通过监测平台进行参数配置：

设备参数配置：包括数据采样频率、传输模式、差分数据格式等。

平台参数配置：配置数据中心和平台参数，确保数据能够正常上传至监测平台。

传感器量程设置：根据实际监测需求设置各传感器的量程。

通信参数设置：设置无线传输模块的参数，确保数据正常传输至远程监控中心。

6.2 预警阈值设置

尾矿库安全监测预警应由低级到高级分为蓝色、黄色、橙色、红色预警四个等级。设计单位应给出各监测项目的各级预警阈值。矿山安全监管监察部门未设定监测预警指标的，由矿山及上级企业设定。

预警等级划分示例如下：

预警等级	风险程度	示例阈值（位移）
蓝色预警	四级（低风险）	位移≥1毫米/天
黄色预警	三级（一般风险）	位移≥3毫米/天
橙色预警	二级（较大风险）	位移≥5毫米/天
红色预警	一级（重大风险）	位移≥8毫米/天

各监测指标的预警阈值应以相关规程和规范为依据进行确定。

6.3 报警处置

报警发生后1小时内应通过监测预警系统或其他方式向日常安全监管主体反馈初步报警原因和处置措施。按照预警等级由低到高，启动相应的应急响应程序。

七、日常使用与监测

7.1 数据查看

管理人员可通过监测平台（Web端、手机APP等）实时查看尾矿库的监测数据。平台可同时接入表面位移监测、内部位移监测、浸润线监测、干滩长度监测、库水位监测、雨量监测及视频监控等十余类传感器数据。通过三维实景地形图技术，可统一展示各尾矿库的传感数据及视频信息，实现集中监管。

系统支持远程控制功能，可通过运维平台远程启动/关闭设备、调整监测频率、校准参数等操作。

7.2 数据对比分析

应定期将在线监测数据与人工监测数据进行对比分析。尾矿库在线监测必须与人工监测和尾矿库安全检查相结合，不能唯一依靠在线监测，通过人工监测和日常安全检查反过来弥补在线监测的不足，两者相辅相成，缺一不可。

7.3 预警响应

当监测数据达到预警阈值时，系统自动触发相应级别的预警。管理人员收到预警信息后，应立即核实情况，按照预警等级启动相应的应急响应程序。预警出现后，企业安全人员和企业负责人应第一时间收到预警信息，第一时间进行处置。

八、维护与保养

8.1 日常维护

尾矿库安全监测系统应全天候连续正常运行。维护工作需按周期开展，通常每月1次常规检查，每季度1次全面检修。

数据采集器维护：

查看数据采集器的指示灯是否正常（如电源灯常亮、运行灯闪烁）。

通过本地或远程方式读取存储数据，验证数据是否完整、无丢失。

检查数据采集器与传感器、传输模块的连接线路，确保接线牢固、无氧化，线路绝缘层无破损。

传感器维护：

GNSS位移站：检查天线是否牢固、无遮挡，清除天线表面的灰尘，确保卫星信号接收稳定；通过专业软件查看卫星定位精度，若精度下降需重新校准或调整天线位置。

水位传感器：定期清理探头表面的水垢、泥沙，检查防水密封是否完好，若出现密封老化需更换密封圈。

雨量计：清理漏斗内的树叶、泥沙等杂物，检查翻斗是否灵活、无卡顿。

裂缝传感器：检查粘贴是否牢固，表面防水膜是否完好。

传输模块与供电系统维护：

传输模块需检查信号强度，若信号较弱需调整天线方向或位置。

LoRa网关需检查与各监测点的通信连接，若出现部分监测点离线需排查故障。

太阳能电池板需定期清理表面的灰尘、鸟粪，确保采光效率，检查支架是否牢固、无锈蚀。

蓄电池需测量电压与容量，若电压过低或容量下降超过20%需及时充电或更换。

8.2 定期检查

应对在线监测系统每年至少进行一次系统检查，做好正式记录，存档备查。必须对在线监测系统加以防护。检查设备防护外壳是否完好，有无破损、锈蚀。清理监测点周边的杂草、碎石，防止杂物影响设备运行或遮挡传感器。

8.3 故障处理

系统出现故障时，排除故障时间不宜超过7天，排除故障期间应保持无故障监测设备正常运行。若监测系统突发故障，需立即启动人工监测，并第一时间上报相关部门。在线安全监测仪器的日常保养和检查工作应按仪器使用说明书的要求进行，对于出现故障或受损的监测仪器应进行修复或更换。

8.4 档案管理

建立完善的档案管理制度，对监测仪器的安装、使用、维护等情况进行详细记录。监测数据储存时间不得低于5年。

九、注意事项

系统与人工监测相结合：尾矿库在线监测必须与人工监测和尾矿库安全检查相结合。不能唯一依靠在线监测，通过人工监测和日常安全检查弥补在线监测的不足。

全天候运行要求：尾矿库在线安全监测系统应全天候连续正常运行。

数据接入要求：所有尾矿库监测信息应当接入全国尾矿库安全生产风险监测预警系统。

系统合规性：在线安全监测系统应当符合相关技术规范要求。

预警阈值设定：预警阈值应由设计单位给出，矿山安全监管监察部门未设定的，由矿山及上级企业设定。

数据存储要求：在线监测系统数据储存时间不得低于5年。

防雷保护：尾矿库监测设备多处于野外露天环境，必须做好防雷接地保护。

汛期加强监测：汛期应加强监测频次和巡检力度，确保系统稳定运行。

十、常见故障排查

故障现象	可能原因	解决方法
无数据上传	供电故障或通信中断	检查供电系统，确认电池电压；检查通信模块信号强度
位移数据异常	天线遮挡或基准点变动	清除天线遮挡物；检查基准点稳定性
浸润线数据异常	渗压计故障或导线损坏	检查传感器连接，必要时更换传感器
雨量数据为零	雨量计漏斗堵塞或翻斗卡顿	清理漏斗杂物，检查翻斗灵活性
水位数据异常	传感器表面污垢或密封老化	清理探头表面，检查防水密封
部分监测点离线	通信距离过远或网关故障	排查网关是否故障，必要时增设中继节点
数据精度下降	传感器未校准	重新校准传感器与数据采集器
视频监控无画面	摄像头故障或网络中断	检查摄像头供电和网络连接

十一、技术参数参考

尾矿库安全监测系统各主要设备的典型技术参数如下：

设备类型	参数	典型值
GNSS位移监测	水平精度	±(2.5mm + 1ppm)
GNSS位移监测	垂直精度	±(5mm + 1ppm)
GNSS位移监测	监测频率	正常1次/10min～1次/24h，异常1次/5min～1次/30min
水位监测	测量原理	超声波/压力式
雨量监测	测量原理	翻斗式
数据传输	通信方式	4G/5G、LoRa、北斗卫星
供电系统	供电方式	太阳能电池板+蓄电池
数据存储	存储时间	≥5年