GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统设计
电子技术应用
李翔，陈征，李宏，王文博，占伟伟，董云开，吴立恒
应急管理部国家自然灾害防治研究院
摘要： 尾矿库发生灾害造成人员伤亡和财产损失较大，如何对尾矿库施行监测已经成为世界范围内讨论的问题。使用搭载i.MX6ULL处理器的Linux系统进行嵌入式开发，通过对嵌入式数据采集系统、云服务器后台程序和用户端远程监测程序三部分设计，完成了一种GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统。该系统具有GNSS高精度位移、雨量、倾斜、孔隙压力和水位的数据采集，云平台数据传输与存储，用户远程控制与实时监测的功能。通过进行实地模拟实验，结果表明该系统运行稳定、可靠性高、各传感器精度达到规范要求，满足对尾矿库远程监测的需求。
中圖分類號：TP31 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244895
中文引用格式： 李翔，陳征，李宏，等. GNSS與多傳感器集成的尾礦庫監測系統設計[J]. 電子技術應用，2024，50(7)：97-102.
英文引用格式： Li Xiang，Chen Zheng，Li Hong，et al. Design of tailings pond monitoring system integrating GNSS and multi-sensor[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：97-102.
中文引用格式： 李翔，陳征，李宏，等. GNSS與多傳感器集成的尾礦庫監測系統設計[J]. 電子技術應用，2024，50(7)：97-102.
英文引用格式： Li Xiang，Chen Zheng，Li Hong，et al. Design of tailings pond monitoring system integrating GNSS and multi-sensor[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：97-102.
Design of tailings pond monitoring system integrating GNSS and multi-sensor
Li Xiang，Chen Zheng，Li Hong，Wang Wenbo，Zhan Weiwei，Dong Yunkai，Wu Liheng
National Institute of Natural Hazards
Abstract： The disaster of tailing pond causes great casualties and property losses. How to monitor tailing pond has become a problem discussed in the world. This paper uses the Linux system equipped with i.MX6ULL processor for embedded development. Through the design of embedded data acquisition system, cloud server background program and client remote monitoring program, a GNSS and multi-sensor integrated tailings pond monitoring system is completed. The system has GNSS high-precision displacement, rainfall, tilt, pore pressure and water level data acquisition, cloud platform data transmission and storage, user remote control and real-time monitoring functions. Through the field simulation experiment, the results show that the system runs stably, has high reliability, and the accuracy of each sensor meets the requirements of the standard, which meets the demand of the remote monitoring of the tailings pond.
Key words : i.MX6ULL；embedded development；tailings pond；multi-sensor integration；monitoring system；GNSS
引言
尾礦庫是尾礦壩所形成的儲存區域，用于存儲尾礦、礦渣和處理尾礦產生的廢水，通常由土壤、巖石或混凝土構成[1]。目前世界上有超過2萬座各類尾礦庫。尾礦庫作為礦山三大基礎工程之一，也是礦山的重大危險源，其事故在世界93種事故、公害的隱患中，名列第18位[2]。1960至2013年，我國共發生100余起尾礦庫事故，其中10起有重大傷亡[3-4]。并且截止到2015年底，我國具有危險隱患的尾礦庫數量仍達1 425座[5]。尾礦庫安全形勢不容樂觀，有效的監測對于保障尾礦庫的安全至關重要。傳統的尾礦庫監測方法，一般采用經緯儀、水準儀、測距儀、全站儀等測量儀器，通過測定尾礦庫壩體的水平位移和高程沉降監測其整體變形狀態。但是，傳統監測方式需要人工架設監測儀器，具有野外作業工作量大、自動化程度差、無法做到實時監測等缺點[6]。
為了降低監測成本、減少人工監測危險性，本文設計了一種GNSS與MEMS傾斜儀、滲壓計、水位計、雨量計等多傳感器集成的尾礦庫自動監測系統。系統使用GNSS和MEMS傾斜傳感器監測壩體位移和傾斜變形，滲壓計監測壩體內孔隙壓力，水位計監測壩體和地下水位變化，雨量計則作為氣象輔助監測手段監測周邊降水情況，通過變形、滲壓、地下水等參量監測壩體。系統使用4G模塊無線傳輸，并使用阿里云等通用型商用云服務平臺作為網絡媒介，用戶通過登錄云服務器與監測系統建立連接，可實現網絡控制與數據傳輸，達到自動實時監測的目的。
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作者信息：
李翔，陳征，李宏，王文博，占偉偉，董云開，吳立恒
（應急管理部國家自然災害防治研究院，北京 100085）
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