污染源在线监控方案范文第1篇
污染源在线监控融合日益发展的环境监测、自动化和通信等技术, 实现了实时、远程掌握污染源的排放情况, 解决了原来采用手工监测存在的采样误差大、数据量小等诸多问题, 是真正利用现代化的科学技术实现环保管理的手段。
虽然目前前端传感单元种类已经非常繁多, 包括空间、基础环境 (如温度、压力等) 、污染因子、治理设施电信号等各种感知设备, 但构成一个污染源在线监测传输系统的核心还是在于现场端的数据采集单元和中心端的通信服务单元, 本系统的构建选择了平台化的技术路线, 保证了系统的稳定性和可扩展性。
2 SCADA和RTU技术简介
SCADA (Supervisory Control AndData Acquisition) 系统, 即数据采集与监视控制系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制, 以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
SCADA系统在不断完善, 不断发展, 其技术进步一刻也没有停止过, 目前SCADA系统已经融合了互联网时代最新的IT技术成果, 广泛应用于电力系统、给水系统、石油、化工、环境保护等诸多领域。
RTU (Remote Terminal Unit) 是一种远端测控单元装置, 负责对现场信号、工业设备的监测和控制。与常用的可编程控制器PLC相比, RTU通常要具有优良的通讯能力和更大的存储容量, 适用于更恶劣的温度和湿度环境, 提供更多的计算功能。
远程终端设备 (RTU) 是安装在远程现场的电子设备, 用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来的数据转换成命令, 实现对设备的功能控制。
3 系统结构和主要功能
污染源在线监控系统设计遵循SCADA系统标准的结构形式, 从结构上分为三个层次:即现场设备层、网络传输层和数据应用层。
现场设备层包括现场传感单元 (包括自动监测设备和其它各种感知设备) 、转换模块、防雷器和RTU等, 完成现场数据采集和上传数据。
网络传输层为现场控制器与中心主机之间数据交换的通道, 本系统通过ADSL宽带网络组建的VPN网络进行数据传输, 其中VPN通道由电信运营商搭建。
数据应用层由监控中心SCADA服务器、原始数据服务器、应用数据服务器、应用服务器组成。
各用户单位和管理单位分别使用不同权限访问本系统。
本系统实现的主要功能包括如下:
3.1 实时数据展示发布
自动监测、污染治理设备监控等的实时数据均能在SCADA系统界面上以数据、趋势图、动画图形等各种方式即时发布, 监控中心用户可以直接通过SCADA系统进行浏览查看, 系统运行维护单位和上级下属单位也可以使用经过授权的SCADA客户机, 通过VPN网络使用系统功能。企业用户则直接通过客户机连接现场自动监测设备, 查看实时数据。
3.2 原始数据存储审核发布
系统将监测的小时数据和监测设备状态信息上传到原始数据库中, 数据应用系统对原始数据按照一定规则进行基本判定后, 将可能的非法数据、超标数据等进行标注, 并进行展现。用户可对经过标注的数据进行人工审核, 审核后的数据进入应用数据库, 成为正式应用数据, 并由系统按照一定规则对缺失的数据进行补全, 以便进行统计和计算排放总量。
3.3 系统管理
由在线监测原始数据库服务器、在线监控原始数据库服务器及数据处理程序、CitectSCADA软件实现, 原始数据存储采用SQL数据库。
在线监测原始数据库中存储小时间隔的平均数据和分钟间隔的实时数据, 小时均值数据由在线监测现场控制器直接写入数据库;分钟间隔的实时数据先由在线监测现场控制器直接写入数据库, 再由数据处理程序控制删除多余的数据以减少实时数据占用的存储空间。
在线监控原始数据包含开关量 (如电机运行状态) 发生状态变化时的记录、模拟量 (如电机运行电流值) 实时数据记录、功耗累计量小时累计数据三种类型。在线监控的原始数据由现场控制器先在SCADA主机上形成CSV数据文件, 再由CitectSCADA软件导入数据库。
3.4 应用数据处理与存储功能:
由数据处理程序和应用数据库实现, 应用数据库采用Oracle数据库。数据处理程序基于在线监测和在线监控原始数据库, 通过访问原始数据库, 对在线监测 (控) 数据整合, 形成整合过后的原始数据库, 经过数据分析将原始数据库中的无效数据进行过滤、修正、补全, 存储到应用数据库中。
3.5 数据的展示发布功能:
由现场控制器、SCADA主机、Web服务器、现场控制器浏览器客户机、SCADA客户机和Web浏览器客户计算机等设备实现。数据展示发布功能采用B/S结构形式, 现场控制器、SCADA主机、Web服务器为服务器端;现场控制器浏览器客户机、SCADA客户机和Web浏览器客户计算机为客户端, 主要包括以下几方面展示发布功能。
Web服务器的发布:Web服务器基于在线监测原始数据库、在线监控原始数据库、应用数据库的数据进行数据发布, 浏览器客户机进行数据察看、数据查询、对比分析、报表打印等操作。Web服务器的IE浏览的浏览需经过用户权限验证。
现场控制器的远程发布:该功能方便在线监控日常数据管理人员的使用, 现场RTU控制器作为Web服务器使管理人员可以通过IE直接访问现场控制器检测的数据, 实时了解现场的设备运行状况。
SCADA主机的发布:该功能将在线监控和在线监测的实时数据在计算机屏幕上以流程图、曲线、棒图等形式显示, 并可提供数据查询、打印等操作。该功能主要针对系统维护管理人员使用。SCADA客户机可以实现与主机相同的数据察看、查询等操作, 该功能主要针对的也是系统维护管理人员。
4 技术实现
4.1 现场数据采集存储与传输
由现场传感单元 (可能包括转换模块) 、现场RTU、通讯网络、主站RTU和在线监控SCADA主机实现。先由现场RTU从传感单元 (或中间通过转换模块) 获得数据, 采用RS485接口和Modbus RTU协议, RTU可以根据传感单元的MODBUS地址表进行相应的通信配置, 实现现场通信, 如传感单元只能输出4-20mA的模拟量信号, 则通过A/D转换模块实现。
RTU现场存储采用文件方式, 每个监测参数一个数据文件;通常状态下传输采用主动上传的方式, 使用UDP通讯协议, 按照一定的时间间隔 (最小间隔5秒) 上传数据到主站RTU, SCADA软件建立与主站控制器数据相对应的标签变量, 与主站RTU通讯获得实时数据。
主站RTU具有现场控制器通讯中断监控功能, 该监控状态数据同现场控制器上传的实时数据一起传送到SCADA系统。
4.2 在线监控原始数据的存储
数据库:在线监控的原始数据包括各个现场检测参数的数据表, 所有数据表在同一个数据库中, 数据库为手工创建, 数据库名称为CQJK_Pollutant。
数据库登录用户创建:SCADA主机登录用户具有读取和修改数据内容的权限;数据过滤、处理登录用户对在线监控的原始数据库只具有读取数据的权限。
数据表结构:数据表设计3个字段, 记录时间字段、记录数据字段和设备状态字段。记录时间字段名称为tstamp, 数据类型为DATETIME;记录数据字段名称为value, 数据类型为REAL;设备状态字段名称为status, 数据类型为INT。实时数据表由SCADA程序自动创建。
数据表存储数据内容与现场控制器内存储的数据内容一致。现场控制器根据存储的记录内容当有新的记录产生时, 将新的数据记录上传到SCADA主机, SCADA主机运行DataLog Server接收数据在指定的目录下形成.csv文件, SCADA软件将.csv文件导入数据库存储。
5 结束语
监测系统在技术上保证一次仪表原始数据的传输, 在管理上实行对监测数据的三级质量控制, 并将数据库划分为原始数据库和应用数据库, 实现了对数据的流程化审核, 建立了市环保局对重点企业污染物排放的实时监督和总量核算的体系
摘要：结合SCADA和RTU的技术特点, 论述了一个完整的污染源在线监控系统的技术架构和功能, 为构建平台化的污染源在线监控系统进行了探索和研究。
污染源在线监控方案范文第2篇
二、方案设计 ........................................................ 4
(一)监测指标选择 ............................................................................................. 4
(二)监测系统设计 ............................................................................................. 6 1.浸润线监测 ................................................................................................ 6 2.库水位监测 ................................................................................................ 7 4.坝体位移监测 ............................................................................................ 7
5、视频监测 .................................................................................................... 7
(三)某尾矿库安全监测系统设计方案 ............................................................. 8
三、运营/管理 ...................................................... 10
(一)设备安装 ................................................................................................... 10
(二)运营管理 ................................................................................................... 11
四、产品映射 ....................................................... 13
五、标准支持 ....................................................... 14
六、标准化程度 ..................................................... 16
七、效果分析 ....................................................... 16
一.需求分析：
安全生产事关广大人民群众的根本利益，事关改革发展和稳定的大局。我国在确立了“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产基本方针和“安全发展”的指导原则后，从安全法制、安全责任、安全投入、安全科技和安全文化等方面入手，强化安全监管工作。但受我国现阶段生产力发展水平较低、企业安全生产基础薄弱、从业人员安全意识不强、安全法制不健全等因素的影响，我国安全生产形势依然严峻，工矿商贸领域安全生产重特大事故时有发生，特别是近年来尾矿库事故多发，已引起了国家的高度重视。
金属与非金属矿山是工业生产的高危行业，其事故发生起数和死亡人数在全国工业安全生产领域占较大的比重。尾矿库是金属与非金属矿山安全生产的重要环节，也是该领域的重大危险源之一，作为具有高势能的人造泥石流危险源，其一旦发生事故，将会给下游人民生命财产安全造成巨大损失，给当地环境造成严重污染，给当地的经济发展和社会稳定也带来严重的负面影响。
经过50多年发展，我国已成为世界矿业大国，目前全国有金属非金属矿山92071座，其中金属矿山8239座，非金属矿山83832座，冶金、有色、化工、核工业、建材和轻工业等行业的矿山都有尾矿设施。经初步统计，全国有尾矿库7610座，总库容约5×109m3,堆存尾矿约5.5×109t。其中正常运行的约有4800座，占63%，危库、险库和危险性较大的病库约有2810座，占37%。
我国作为发展中国家，经济比较落后，从安全上看，尾矿库还存在以下不利因素：一是筑坝尾矿粒度细。由于筑坝的尾矿粒度细，细尾矿的力学强度低、透水性差、不易固结，造成坝体稳定性较差;二是上游法筑坝多。我国目前85%的尾矿库采用上游法筑坝，较下游法和中线法筑坝的坝体稳定性差;三是尾矿库安全设计标准较低。我国作为发展中国家，尾矿库防洪、抗震及坝体稳定等建设标准与发达国家相比相对偏低;四是小型库多。我国矿山规模小，四等库及四等库以下的小型尾矿库占90%以上;五是受地震威胁大。我国是多地震国家，尾矿库防震抗震是重要问题;六是失事后果严重。我国人口众多，尾矿库难以避开居民区和重要工业、交通设施，一旦失事，损失巨大。
美国克拉克大学公害评定小组的研究表明，尾矿库事故的危害，在世界93种
2 事故、公害的隐患中，名列第18位。它仅次于核武器爆炸、DDT、神经毒气、核辐射以及其它13种灾害，而比航空失事、火灾等其它60种灾害严重，直接造成百人以上死亡的尾矿库事故已不鲜见。如1972年2月26日，美国布法罗尼河矿尾矿坝溃坝，造成125人死亡，4000人无家可归;1985年7月中旬，意大利东北部的普瑞皮尔尾矿库溃坝，造成250人死亡。
我国尾矿库历史上曾发生过多起重特大事故，给人民生命财产安全造成了重大损失。如：1962年9月25日，云锡公司火古都尾矿库溃坝，造成171人死亡、92人受伤，受灾人口13970人;1994年7月13日，湖北大冶有色金属公司龙角山尾矿库溃坝，造成30死亡;2000年10月18日，广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，造成28人死亡、56人受伤。
近年来，尾矿库垮坝造成人员伤亡和有毒污染物下泄的事故屡有发生，给人民群众生命财产安全造成重大损失，对环境安全构成重要威胁。据初步统计，自2005年以来，全国发生尾矿库溃坝等重特大事故17起、死亡41人，重伤1人，轻伤28人，给人民群众生命财产和环境安全带来严重损失。其中：2006年4月30日陕西镇安尾矿库溃坝，造成17人死亡、5人受伤。
尾矿库的安全监测对于加强尾矿库的安全监管，把握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故发生等具有重要意义。当前，我国尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深等，均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人工误差。同时，人工监测还存在不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。我国安全生产市场急需尾矿库溃坝灾害的实时、连续监测的技术和产品。
尾矿库自动化安全监测系统的实施，便于企业和安全监管部门快速掌握与尾矿库安全密切相关的技术指标的最新动态，有利于及时掌握尾矿库的运行状况和安全现状，可以提高尾矿库的安全性，保障库区下游企业正常运转及库区人民群众的生命财产安全，避免因尾矿库事故而造成的环境污染，保护生态环境。
水利工程和高边坡工程的监测技术发展较快。从20世纪50年代开始，在我国大坝、高边坡变形监测领域开始研究和使用人工变形监测系统，其中应用经纬仪、 3 水准仪等监测仪器监测坝体变形的监测方法有视准线法、引张线法、前方交会法、坝面水准测量法以及连通管法等。20世纪70年代末，以传感器为基础的大坝自动化变形监测系统开始应用于葛洲坝水利枢纽、新丰江水利工程等坝体位移的监测中。20世纪90年代开始了大坝及高边坡的GPS自动化变形监测系统的研究，GPS技术已经应用于三峡工程、黄河小浪底水利枢纽工程、浙江天荒坪抽水蓄能电站、湖北清江隔河岩水利工程、龙羊峡水库近岸等大坝或高边坡的变形监测。目前，多传感器数据融合的大坝变形自动监测技术、监测系统的自动化、网络化和信息化技术是大坝和高边坡工程监测领域的研究发展趋势。
当前尾矿库较为落后的安全监测技术和监测手段，不能满足包括企业自身在内的全社会对于提高尾矿库管理水平和安全状况的迫切需要。目前，我国尾矿库的监测技术还处于起步阶段。尾矿库的管涌流土、地震液化等坝体内部致灾因素引起坝坡失稳的预警技术基本属于空白，其监测、预警技术的研究成果较少。特别指出的是，我国尾矿库数量多、分布广，因此尾矿库自动化安全监测系统的设施实施是面向我国尾矿库安全的重大需求，具有良好的应用前景。
二、方案设计
(一)监测指标选择
尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，水位相对比较稳定;同时，从尾矿坝坝顶排放尾矿时，矿浆向库内流淌的过程中，矿浆水不断向下渗透;此外，汛期大量降雨。这些因素在尾矿坝体内形成一个庞大渗流场。再者，尾矿沉积体属非均值体，排矿部位又需要经常调换;坝体又在不断增高;况且在尾矿库整个服务期间内，矿源及选矿流程有可能改变，尾矿性能自然也会变化。这就是尾矿坝渗流场异常复杂的原因。浸润线即渗流流网的自由水面线，是尾矿坝安全的生命线，浸润线的高度直接关系到坝体稳定及安全性状，因此，对于浸润线位置的监测是尾矿库安全监测的重要内容之一。如图1所示，图中孔隙水压力为0的线即为尾矿坝的浸润线。
图1 某尾矿坝孔隙水压力分布图(单位:kPa)
尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，库水位监测的目的是根据其水位的高低可判断该库防洪能力是否满足安全要求。具体地说：一个完善的设计在设计文本中会给出防洪所需的调洪水深，并要求在设计洪水位(即最高洪水位)时，要同时满足设计规定的最小安全超高和最小安全干滩长度的要求。因此，对于库水位位置的把握可以直接防止尾矿库在汛期避免洪水漫顶溃坝事故的发生，有利于安全监管部门和企业在汛期来临之前，直观地了解和掌握库水位是否达到了设计要求的汛前限制水位。由此可见，库水位的连续动态监测也是尾矿库安全监测的重要内容之一。 图2给出了安全滩长监测法的示意图。
图2 安全滩长检测法
如图2所示，设现状库水位为Hs，先在沉积滩上用皮尺量出[Lg]，并插上标杆a，用仪器测出a点地面标高Ha，当Ht = Ha – Hs≥ [Ht] 时，即认为安全滩长满足设计要求。否则，不满足。同理，也有安全超高检测法。
尾矿库发生溃坝灾害，坝体位移是灾害演化过程的直观反应指标，因此对于坝体下游坡变形的掌握，可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度，有利于安全监管部门和企业进行科学的应急决策，并及时采取应急对策措施，从而避免灾害的发生或者减少灾害发生造成的危害。图3给出了尾矿库尾矿坝的典型变形矢量图，从图中可知坝体下游坡发生向下和偏向下游的变形。
图3 尾矿坝典型变形矢量图
在定量评价尾矿库的防洪能力时，需要测定滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，当前的检测方法较难准确并快速测定这两个指标，问题在于水边线的界线很不明显，该处又无法进人，通常只能目测。据此推算出来的总干滩长度和调洪干滩长度自然也是极不可信的。因此，在尾矿库安全自动化监测系统中，应增加快速并简捷的标高测定方法。因此，滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，是尾矿库安全监测需要测定的指标。
此外，在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。 综上所述，金属非金属矿山尾矿库安全监测系统监测指标包括：浸润线;库水位;滩面标高;坝体位移;视频图像。
(二)监测系统设计 1.浸润线监测
一般选择尾矿库坝上最大断面或者一旦发生事故将对下游造成重大危害的断面为监测剖面。大型尾矿库在一些薄坝段也应设有监测剖面。每个监测剖面应至少设置5个监测点，并应根据设计资料中坝体下游坡处的孔隙水压力变化梯度灵活选择监测点。尾矿坝坝坡浸润线监测仪器分两类。一类埋设测压管，人工现场实测;另一类是埋设特制传感器，进行半自动或自动观测。
浸润线监测仪器埋设位置的选择，应根据《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)中规定的计算工况所得到的坝体浸润线位置来埋设。在作坝体抗滑稳定分析时，设计规范规定浸润线须按正常运行和洪水运行两种工况分别给出。设计 6 时所给出的浸润线位置应是监测仪器埋设深度的最重要的依据。
2.库水位监测
一般在库内排水构筑物上设置自动监测仪，将所测信号传给室内接收机处理得到库水位。既准确，又适时。需要指出的是，库内排水构筑物一般位于尾矿库内，排水构筑物周边为尾矿澄清水，因此需要在监测系统布置前，针对特定尾矿库的实际情况，灵活选择施工方案。
3.干滩标高监测
干滩标高的测量不同于其它点标高的测量，这是由尾矿坝自身的运行特点决定的，随着尾矿坝的不断填筑加高，滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高是两个动态变化的指标，因此，不能在某一位置架设坚固的不能移动的标高监测设备。采用移动GPS，定期监测尾矿坝滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高。该方法灵活简便、具有较高精度、利于位置变化。
4.坝体位移监测
正是由于过去对尾矿坝坝体位移监测认识不足，尾矿坝位移监测手段不多。坝体变形计算至今尚未纳入设计规范。对于较大的尾矿坝，设计仅在坝体表面设置位移观测桩。具体监测手段主要有人工用经纬仪监测和GPS自动监测两种。 根据坝的长短至少选择2～3个监测剖面。一般在最大坝高处、地基地形地质变化较大处均应布置监测剖面。
每个剖面上根据坝的高矮，在坝坡表面从上到下均匀设置4～6个监测点。最下面一个点应设置在坝脚外5～10m范围内的地面上，以用于监测尾矿坝发生整体滑动的可能性。
5、视频监测
在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通 7 常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。
(三)某尾矿库安全监测系统设计方案
某尾矿库初期坝坝顶标高为163.5m(东坝坝高为20m，西坝坝高为24.2m)。后期坝坝顶标高为220m。后期坝采用上游式尾矿筑坝。最终总库容为1350万m3 。2008年1月子坝坝顶标高为201m，沉积滩顶标高约为198m。目前总坝高为58.7m，总库容不到1000万m3 ，暂属四等尾矿库。当沉积滩顶标高达到199.3m时，就升为三等尾矿库。该尾矿库安全监测系统监测设计方案为：
1、库水位监测
1)监测部位：尾矿库溢水塔上。
2)监测仪器：电子水位传感器(无线传输)。 3)仪器数量：1个。
2、滩顶和滩面标高监测
1)监测部位：在东坝和西坝的沉积滩面上各选三条垂直于子坝的直线，直线间距为100 m。在每条线的滩顶和距滩顶70 m处各设一个滩面标高两个点均为监测点。
2)监测仪器：小旗和移动GPS，定期检查小旗标高，并输入软件。 3)仪器数量：移动GPS一台，小旗12杆。
3、浸润线监测
1)监测部位：选择了(位于钻孔ZK13以东3～5m处)、Q2(位于钻孔ZK01以东3～5m处)、Q3(位于钻孔ZK23以东3～5m处)、Q4(位于钻孔ZK31以东3～5m处)。
在Q
1、Q3剖面的第
一、
三、五期子坝顶各布设两个浸润线观测点(两点间距0.5m )，每个点埋设1个传感器。第一期子坝顶两个传感器的埋深分别为6m和10m(自孔口地面算起);第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和13m;第五期子坝顶两个传感器的埋深分别为8m和15m。
在Q
2、Q4剖面的第
三、五期子坝顶各布设1个浸润线观测点，每个点埋设1个传感器。第三期子坝顶两个传感器的埋深分别为13m;第五期子坝顶两个传感
8 器的埋深分别为15m。
2)监测仪器：振弦式孔压传感器、光纤渗压传感器。
3)仪器数量：振弦式孔压传感器(10个)，光纤渗压传感器(6个)。
4、位移GPS监测
1)监测部位：在东坝最大坝高剖面G1和西坝最大坝高剖面G2的坝坡上各布设4个监测点。4个监测点的位置分别设在坝脚、第
一、
三、五期子坝顶上。
2)监测仪器：GPS 3)仪器数量：一个基站、八个测点。
5、坝内位移监测
1)监测部位：ZK
53、ZK
15、ZK
24、ZK32以东3～5m，每个断面3个位移监测点。
2)监测仪器：测斜仪+测斜管。
3)仪器数量：SINCO测斜仪一台，测斜管若干长度。
7、可视化监测
在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，通过现场摄像头实时拍摄并快速传输至控制室的显示屏幕上，能够直观地显现尾矿库生产放矿及筑坝运行等情况。
图4 某尾矿库安全监测系统结构图
图5 某尾矿库安全监测系统安装图
三、运营/管理
(一)设备安装
在尾矿库安全监测系统安装时，应注意以下问题：
1.安装的仪器设备的安全问题。尾矿库一般处在高山峡谷等人员稀少的场地，且尾矿库占地面积较大，因此，仪器设备的防盗问题是面临的安全问题之一。因此，传感器、摄像头及GPS等设备应安装稳固，均应在安全过程中考虑防盗问题，GPS接收机应放置在水泥墩内，避免因为设备主机被盗，导致系统无法正常工作。
2.购买的GPS等设备应该有避雷装置。GPS设备靠接收星历信号来准确测定坝体变形状况，GPS天线应尽量选择轭流圈天线，尽可能保证雷雨天气的设备安全。
3.安装位置应考虑尾矿坝填筑过程高程变化。尾矿库的运行期为尾矿坝不断升高、储存尾砂库容不断增大的过程，与水利工程不同，其坝顶高程随着生产运行期的发展不断变化。此外，对于上游式尾矿坝来说，其坝轴线还要不断向库内前移(如图6所示)。因此，GPS、孔压传感器等设备的埋设位置应能够满足尾矿库整个运行期安全监测和安全管理的需要，应针对整个运行期综合考虑。
图6 上游式尾矿坝筑坝方式图
4.应注意浸润线监测仪器埋设位置。尾矿坝总在不断加高，尾矿坝浸润线还受降雨和放矿水的影响，其深度在一定范围内经常变动。现有的观测设施只能测出进水孔处的水头或孔隙压力。从流网图可知：只有当某个深度的水头与该深度的高程相等时，或者说当某个深度的孔隙压力接近于零时，该深度才是浸润线的位置。监测仪器埋深了，测得的浸润线比实际浸润线低;仪器埋浅了，测不到浸润线。浸润线的位置应根据设计资料综合考虑。
(二)运营管理
基于金属非金属矿山尾矿库安全监测系统，在尾矿库的运行过程中，除了应及时掌握各种监测技术指标的最新数据外，还要有尾矿库安全与否的预警技术和响应方法。本系统认为，应结合尾矿库定量安全评价方法，通过对尾矿库运行期的安全评价和监测指标数据安全度分析后，可以建立尾矿库运营管理的预警技术和响应方法。
1.浸润线指标的预警方法
通过尾矿坝现状的勘察和资料分析，掌握特定尾矿坝的沉积规律、材料分区及概化方法、堆坝材料的物理力学特性指标，通过渗流验算及分析，掌握汛期设计资料允许的最高浸润线高程。该指标即时浸润线监测指标的预警及响应标准。
其中，渗流验算的计算方法如下所示： 渗流分析的基本方程为：
式中，[K]为透水系数矩阵;{H}为总水头向量;[M]为单元储水量矩阵;{Q}为流量向量;t为时间。
对于等别不高的尾矿库，还可以依据国家标准《构筑物抗震设计规范》中有关尾矿坝浸润线高度的预警指标进行预警。
2.防洪能力的预警方法
防洪能力的预警是避免汛期发生尾矿库漫顶溃坝事故的最有效方法。通过调洪验算得到当前库水位下，设计最高洪水位下尾矿库需要的调洪水深，即可以掌握当前干滩长度是否满足调洪水深的要求。
3.坝体位移的预警方法
通过尾矿坝当前运行现状的有限元强度折减法坝坡稳定性分析，可以近似得到发生极限滑动情况时，坝体一定深度及表面的变形情况，并结合尾矿坝位移监测趋势及变形率的定性判断，可以准确把握尾矿库因受力情况发生位移趋势及变化速率，从而及时预警并采取响应措施，疏散下游群众，并采取积极措施加固坝坡，避免因坝坡失稳发生溃坝的严重危害。
其中，强度折减法计算坝体位移量的计算方法如下所示：
图7 坝坡有限元网格示意图
图7为一坝坡的有限元网格示意图，假定A点为某一单元的一个高斯点，以下关于点的应力分析均以A点为例。设尾矿的抗剪强度指标为c和?，则土的抗剪强度为：
假设尾矿的抗剪强度以某一折减系数F按下式进行折减：
当折减系数较小时，尾矿的抗剪强度较高，整个坝坡基本处于弹性状态。然后逐渐增加折减系数，则尾矿的抗剪强度逐渐降低，坝坡中处于弹性的范围会相应减少。如对于A点，当折减系数增加到某一较大的值时，会不再处于弹性状态，其摩尔-库仑强度包线会下移至与应力摩尔圆相交。
当折减系数继续增加，尾矿的抗剪强度进一步减小，坝坡的塑性区会进一步增大;当折减系数增加到某一数值时，塑性区形成连通的区域，尾矿沿该剪切面发生不收敛的塑性剪切变形。此时认为坝坡发生破坏，强度折减系数即认为是坝坡的整体安全系数;滑裂面的位置可根据位移增量等值线或最大剪应变增量等值线的疏密来确定，也可根据破坏区域的范围来判断。
基于刚体极限平衡理论的坝坡稳定分析方法已相当成熟且广泛应用于尾矿坝在内的边坡稳定分析中。然而，该法在处理荷载条件和边界条件复杂的边坡时常遇到困难。基于强度折减的有限元法，能够处理复杂荷载和边界条件，算法先进，可以更为准确地分析尾矿坝的坝坡稳定性，为尾矿库安全监测位移指标的预警提供依据。
4.注重与日常巡检工作结合
尾矿库安全监测系统的实施，可以使管理者在主控制室内能够及时把握尾矿库的最新动态和监测指标信息，但是，尾矿库安全监测系统不能完全代替尾矿库日常巡检工作，应与日常巡检结合，通过监测指标和日常巡检结合的比对，能够更为科学的掌握尾矿库的安全状况和运行特点。
四、产品映射
1.孔压传感器的技术要求
1)准确度高，灵敏度高，稳定性好，体积小，重量轻，直接频率输出，激励电路封装在水密壳体内。
13 2)测量范围：0.1、0.
2、0.3、0.
6、1.0、3.0、6.0、10.0、MPa(对应于10-1000m水深)。
3)准确度：±0.5%FS。
4)可直接用于江河、湖泊、海水的深度和液体压力的测量，也可用作剖面系统的深度传感器。
2.GPS设备的技术要求
1)GPS接收机及其配套设备，要求包括从数据采集、集中传输、解算处理、显示和记录及避雷和防盗等安全保护设施的全部设备。
2)精度要求，水平：3mm+0.5ppm ,垂直：5mm+0.5ppm;上述精度指标要求有国家光电检测中心等权威机构的检测结果，并具有权威机构颁发的证书。
3)解算软件上有各个GPS接收机的独立监控模块，通过解算软件，可以在计算机中实时显示具有上述精度的各个GPS接收机的坐标和位移量，并能够实时记录在文本文件中。
4)GPS接收机天线为轭流圈天线。 5)具有避雷设施及其它安全保护措施。
五、标准支持
在尾矿库安全领域，技术标准主要参照《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)。该标准有关尾矿库安全监测系统的规定包括以下内容：
1.4级以上尾矿坝应设置坝体位移和坝体浸润线观测设施。必要时还宜设置孔隙水压力、渗透水量及其浑浊度的观测设施。
2.做好日常巡检和定期观测，并进行及时、全面的记录。发现安全隐患时，应及时处理并向企业主管领导报告。
3.尾矿库运行期间应加强浸润线观测，注意坝体浸润线埋深及其出逸点的变化情况和分布状态，严格按设计要求控制。
4.尾矿库滩顶高程的检测，应沿坝(摊)顶方向布置测点进行实测，其测量误差应小于20mm。当滩顶一端高一端低时，应在低标高段选较低处检测1～3个点;当滩顶高低相同时，应选较低处不少于3个点;其他情况，每100m坝长选
14 较低处检测1～2点，但总数不少于3个点。
5.根据尾矿库防洪能力和尾矿坝坝体稳定性确定，分为危库、险库、病库、正常库四个等级。除正常库外，前三类从文字上看，只是程度有所不同。尾矿库安全度定义紧紧依靠尾矿库安全监测系统中设定的监测指标来评判。
例如，危库是指安全没有保障，随时可能发生垮坝事故的尾矿库，危库必须停止生产并采取应急措施，危库定义见图8。
图8 尾矿库安全度中危库的定义 尾矿库安全度中同时满足图9四个工况的尾矿库为正常库。
图9 尾矿库安全度中正常库的定义
综上所述，尾矿库安全监测系统能够紧扣我国现行尾矿库安全技术标准，具有较大的实用意义和价值。
六、标准化程度
尾矿库安全监测系统监测的浸润线、库水位、滩面标高、坝体位移、视频图像，均能够为尾矿库日常安全管理及尾矿库安全运行服务。我国尾矿库中85%以上为上游式尾矿坝筑坝，该系统对于上游式筑坝的尾矿库具有良好的应用前景，今后监测系统若能与不同等别尾矿库相结合，上升到安全技术标准，可以全面提高我国尾矿库安全管理水平，减少我国尾矿库事故发生的数量，保障尾矿库库区人民生命财产、环境安全及社会稳定，为构建和谐社会服务。
七、效果分析
当前，我国安全生产形势依然严峻，工矿商贸领域安全生产重特大事故时有发生，特别是近年来尾矿库事故多发，已引起全社会的高度重视。在《国务院关
16 于实施国家突发公共事件总体应急预案的决定》(国发〔2005〕11号)中明确要求 “科技部、教育部、中科院、社科院、工程院、中国科协等有关部门和科研教学单位，要积极开展公共安全领域的科学研究;加大公共安全检测、预测、预警、预防和应急处置技术研发的投入，不断改进技术装备，建立健全应急平台，提高我国公共安全科技水平”。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中把“公共安全”问题列入了国家科技发展的“重点领域”，要重点研究开发地震、台风、暴雨、洪水、地质灾害等监测、预警和应急处置关键技术，森林火灾、溃坝、决堤险情等重大灾害的监测预警技术以及重大自然灾害综合风险分析评估技术。同时，2007年国家安全生产监督管理总局、国家发展改革委、国土资源部、国家环保总局联合组织了全国范围的尾矿库专项整治行动，使得尾矿库的安全运行和管理已引起全社会的广泛关注。
污染源在线监控方案范文第3篇
1 数据监测平台总体设计
1.1 数据监测平台总体架构
(1) 本系统充分利用信息技术的特点和优势提高信息获取和处理水平, 实现环保部门业务管理自动化, 提高工作效率, 科学整合环保业务资源, 实现系统互联、数据信息共享, 加强部门间沟通协作, 避免资源浪费。本系统采用三层架构的B/S结构:分别为负责数据存储和检索的数据访问层;根据用户的请求生成检索语句或更新数据库, 并把结果返回给表示层的业务层;用于用户接口的展示, 负责处理用户的输入和显示业务层的结果的表示层。
(2) 监测系统的三个核心模块。
本系统实现了对环境相关的监测信息的监控、采集、传输、管理和应用等全系列的功能, 范围涵盖了环境质量和污染源等内容, 对从现场采集到的废水、废气数据指标通过相应模块进行处理和分析, 使得监管部门能够实现实时进行检测与控制。我们将其划分为三个模块来构建:前台管理模块、后台管理模块和数据采集平台 (如图1) 。
具体描述如下。
(1) 前台管理模块:主要功能是数据查询和报表打印, 实时检测管辖区域的环境情况。该模块可以实现四项子功能:数据查询报表、数据统计分析、实时数据监控、基本信息查看。
(2) 后台管理模块:主要功能是设置平台各项参数, 涉及对数据库的查看、添加、删除、修改, 能够方便管理部门根据需求调整参数, 适应不同的需求。本模块分为六项子功能:用户管理、数据库管理、GIS管理、企业信息管理、污染源信息管理、应急决策管理。
(3) 数据采集平台:主要功能是通过建立网络连接, 接收不同数据监测站发送的数据和采集数据监测站的数据, 并对数据进行处理、保存、分析, 及数据传输的参数设置。该模块实现六个功能:数据监测、数据库设置、采样参数配置、监听设置、设备管理、控制命令。
1.2 数据监测平台工作原理
数据采集与通讯控制单元采用仪器设备协议栈统一管理不同厂家、不同型号的环境监测仪器, 实现仪器监测数据、故障信息、报警信息、状态信息的实时并行采集。同时, 协议栈实现了仪器接口的配置管理, 便于仪器动态添加或更换。稳定高效的数据通讯接入平台, 兼容Internet、CDMA、GPRS、ADSL等通讯网络, 可满足5000个站点同时在线。
采集到的监测数据传输到数据采集平台。在这个平台模块, 对数据进行整理, 进行量程转换, 将其更新到数据库中。同时进行监听设置、设备管理、控制命令等设置管理。控制功能强大的数据检索和快速的数据库更新为用户提供方便的检索服务。
综合应用平台, 包括前台管理模块和后台管理模块。具备地图管理、数据质控、查询检索、比对分析、报表生成、权限管理等功能。平台以图表结合的方式为用户提供查询结果和分析结果, 按照特定格式和要求在线生成各类上报文件。
智能决策支持系统提供应急资源数据、预案数据和案例数据等信息的查询与维护;提供事故发生现场视频监控;分析突发环境事件的影响范围、现场救援及人员疏散的最短路径等信息, 提供决策支持;提供突发环境事件的评估、备案功能, 制定事故善后处理措施。
2 结语
本系统是一种集环境监测、远程控制和污染报警处理为一体的综合管理系统, 充分利用无线通讯、计算机网络、3S (GIS地理信息系统、RS遥感系统、GPS全球定位系统) 。同时, 它也有利于功能的扩展、升级, 并对于开发下一步更合理的监测系统具有实际的研究价值。该系统方案适用于工矿企业及各级地方环保局, 可以为他们提供功能需求和一定的非功能需求, 并且具有标准化、高科技和规模易扩展等特点, 对环境保护, 智能控制具有实际意义。
摘要：随着城市工业化的深入发展, 环境污染问题已经引起了广泛的关注。研究污染物的监测方法, 建立高质量的环境污染源在线监测系统, 对环境保护和治理有着重要的学术价值和应用价值。该系统运用了先进的无线通信、计算机网络和3S (GIS地理信息系统、RS遥感持续利用提供了强有力的技术支撑。
关键词：环境污染,环境污染源在线监测系统,3S技术
参考文献
[1] 林凯, 刘茂忠.基于GPRS实现的远程数据采集系统[J].仪器仪表用户, 2008, 6 (1) :48～51.
污染源在线监控方案范文第4篇
1 煤层瓦斯压力在线监测技术
为测定6煤原始煤层瓦斯压力、残余瓦斯压力和抽采半径并实时监测瓦斯压力变化情况,采用了KGY7型压力传感器实现了瓦斯压力在线监测。
1.1 KGY7型压力传感器结构及工作原理
KGY7传感器由供电电源、压力传感头、A/D变换器、单片机、显示电路、输出电路等部分组成。传感器的电源部分向传感头提供工作电源,传感头把压力值变成电信号,然后由A/D变换器将模拟的电信号变换成数字信号,单片机对数字信号进行运算和处理,把压力值通过数码管显示出来,并且将压力值以电流信号的方式输出。此压力传感器可对管道中的气体压力进行连续监测,并实时显示被测点的表压值,同时将电流信号连接到现用的监控分站上,实现在线监测。
1.2 瓦斯压力在线监测技术应用
经鉴定,张集矿北一采区6煤层鉴定-520m以上区域为无突出危险区,-520m及其以下区域为突出危险区。而17256工作面处于突出危险区内,为治理该工作面瓦斯,必须进行打钻消突,为实现消突需准确测定煤层瓦斯抽放半径,由于煤层瓦斯抽放半径根据瓦斯压力计算得出,所以要想准确测定煤层瓦斯抽放半径,必须准确测定煤层瓦斯压力。
1.3 上向孔封孔工艺的选择
根据经验可知,钻孔密封是瓦斯压力测定中的一项及其重要的技术工艺,封孔质量的好坏直接影响到瓦斯压力测定的准确性,造成数据失真而测定不到准确数据,所以良好的封孔质量是准确测定瓦斯压力的前提条件,通过对上向孔封孔工艺的改进(见图1所示),使所测数据准确有效,具体如下。
(1)根据测压孔见煤岩情况,准备足量的测压管、注浆管及测压花管。以上各种管子均采用6镀锌铁管加工,每根2m。花管长度=钻孔的实际穿煤长度。
(2)将预计下入孔内距煤层底板1m～2m处的测压管和注浆管用长度1m左右的棉纱顺时针紧密缠绕在一起,(注浆管要露出棉纱上端0.2m～0.3m)棉纱用量约为正常松散状态下体积为测压孔孔径的2倍,棉纱上端用细铁丝捆扎在测压管和注浆管的管箍上。
(3)按顺序将测压管、注浆管下入孔内预计位置。此步骤各路管子要直接送入预定位置不能旋转,且所有管子均用生胶带缠绕密实后才能用管箍进行连接。
(4)待缠绕棉纱的测压管和注浆管到达煤层底板约1m～2m时,再顺时针旋转两路管子8～10圈,然后轻轻下拉注浆管和测压管约0.5m止,上述两路管子在测压孔孔口用铁丝牢牢固定在巷帮上。
(5)待上述工作就绪后,利用注浆泵通过注浆管缓慢向孔内注水泥浆,直至孔口测压管返浆为止。
(6)待上述注浆时间达36h后,孔口再插入一根2m长的注浆管用聚胺脂和彩条布封堵孔口,通过刚插入的注浆管开始向孔内注浆,待正常压力无法注浆后再用3MPa～4MPa的压力注浆30min。
(7)封孔注浆完毕后,待浆液凝固36h后安装压力表,并将压力表与测压管的连接处用生胶带缠绕密闭,且孔口要用水泥填实,抹平,做到密实不漏气。
2 在线监测系统的运用
在17256底抽巷内安装了1#、2#、3#三个测压钻孔,并安装了压力KGY7型传感器实现了在线监测,1#、2#、3#钻孔瓦斯压力变化曲线如图2所示。
通过图2可以得出,此次压力测定较为准确,最大压力达1.45MPa,符合突出煤层的特征。
摘要：准确测定煤层瓦斯压力是消除煤与瓦斯突出的基础工作之一,本文介绍了瓦斯压力在线监测技术的结构和原理,运用该技术不仅节省了时间和人力,而且准确性也有了较大的提高,该项技术值得推广应用。
关键词：监控技术,瓦斯压力,在线监测,煤与瓦斯突出
参考文献
[1] 周世宁,林柏泉.煤层瓦斯赋存与流动理论[M].北京:煤炭工业出版社,1999.
[2] 王轶波,等.煤层瓦斯压力测定钻孔新型封孔技术[J].煤炭科技,2003,2.
[3] 刘汉邦.提高低透性特厚煤层瓦斯抽放效果的技术和实践[J].矿业安全与环保,2000,6.
[4] 杨晓亮.煤层瓦斯压力测定封孔新工艺[J].中州煤炭,2009,3.