《電子技術(shù)應(yīng)用》
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GNSS與多傳感器集成的尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
電子技術(shù)應(yīng)用
李翔，陳征，李宏，王文博，占偉偉，董云開，吳立恒
應(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院
摘要： 尾礦庫(kù)發(fā)生災(zāi)害造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失較大，如何對(duì)尾礦庫(kù)施行監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)討論的問題。使用搭載i.MX6ULL處理器的Linux系統(tǒng)進(jìn)行嵌入式開發(fā)，通過對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、云服務(wù)器后臺(tái)程序和用戶端遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)程序三部分設(shè)計(jì)，完成了一種GNSS與多傳感器集成的尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有GNSS高精度位移、雨量、傾斜、孔隙壓力和水位的數(shù)據(jù)采集，云平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)，用戶遠(yuǎn)程控制與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能。通過進(jìn)行實(shí)地模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、各傳感器精度達(dá)到規(guī)范要求，滿足對(duì)尾礦庫(kù)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的需求。
中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)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(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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(kù)是尾礦壩所形成的儲(chǔ)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)尾礦、礦渣和處理尾礦產(chǎn)生的廢水，通常由土壤、巖石或混凝土構(gòu)成[1]。目前世界上有超過2萬座各類尾礦庫(kù)。尾礦庫(kù)作為礦山三大基礎(chǔ)工程之一，也是礦山的重大危險(xiǎn)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(guó)共發(fā)生100余起尾礦庫(kù)事故，其中10起有重大傷亡[3-4]。并且截止到2015年底，我國(guó)具有危險(xiǎn)隱患的尾礦庫(kù)數(shù)量仍達(dá)1 425座[5]。尾礦庫(kù)安全形勢(shì)不容樂觀，有效的監(jiān)測(cè)對(duì)于保障尾礦庫(kù)的安全至關(guān)重要。傳統(tǒng)的尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)方法，一般采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測(cè)距儀、全站儀等測(cè)量?jī)x器，通過測(cè)定尾礦庫(kù)壩體的水平位移和高程沉降監(jiān)測(cè)其整體變形狀態(tài)。但是，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式需要人工架設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，具有野外作業(yè)工作量大、自動(dòng)化程度差、無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等缺點(diǎn)[6]。

為了降低監(jiān)測(cè)成本、減少人工監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)性，本文設(shè)計(jì)了一種GNSS與MEMS傾斜儀、滲壓計(jì)、水位計(jì)、雨量計(jì)等多傳感器集成的尾礦庫(kù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)使用GNSS和MEMS傾斜傳感器監(jiān)測(cè)壩體位移和傾斜變形，滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)壩體內(nèi)孔隙壓力，水位計(jì)監(jiān)測(cè)壩體和地下水位變化，雨量計(jì)則作為氣象輔助監(jiān)測(cè)手段監(jiān)測(cè)周邊降水情況，通過變形、滲壓、地下水等參量監(jiān)測(cè)壩體。系統(tǒng)使用4G模塊無線傳輸，并使用阿里云等通用型商用云服務(wù)平臺(tái)作為網(wǎng)絡(luò)媒介，用戶通過登錄云服務(wù)器與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立連接，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制與數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(yīng)急管理部國(guó)家自然災(zāi)害防治研究院，北京 100085）


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