基于實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)的金屬尾礦監(jiān)管應(yīng)用研究

路克擴(kuò)

（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟(jì)寧 272000）

金屬礦山尾礦庫(kù)的管理質(zhì)量對(duì)于礦山環(huán)境以及采礦區(qū)域正常的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、社會(huì)生活有著最為直接的影響。為更好地發(fā)揮實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用，文章對(duì)系統(tǒng)功能與特點(diǎn)進(jìn)行梳理，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合金屬礦山尾礦庫(kù)的實(shí)際情況，不斷完善實(shí)時(shí)變形檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用方式。

1 實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)預(yù)警、綜合管理等幾大部分組成，系統(tǒng)運(yùn)行以GNSS技術(shù)為框架，依托各種軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬礦山尾礦庫(kù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)捕捉，一旦發(fā)現(xiàn)尾礦庫(kù)異常，系統(tǒng)能快速發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒相關(guān)工作人員及時(shí)進(jìn)行處理。

實(shí)時(shí)變形檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊在運(yùn)行環(huán)節(jié)，主要借助于GNSS技術(shù)，對(duì)尾礦庫(kù)的性狀進(jìn)行高精度檢測(cè)，使用靜態(tài)相對(duì)定位、動(dòng)態(tài)相對(duì)定位兩種數(shù)據(jù)處理方式，實(shí)現(xiàn)了尾礦庫(kù)的連續(xù)、實(shí)時(shí)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)傳輸模塊借助于RS232、GPRS、CDMA等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，加快了尾礦庫(kù)實(shí)時(shí)狀態(tài)的交互速率[1]。數(shù)據(jù)分析模塊依靠卡爾曼濾波集成單歷整數(shù)解算法，對(duì)金屬礦尾礦庫(kù)的性狀進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)處理，同時(shí)保證了計(jì)算精度，較好地滿足了監(jiān)控預(yù)警工作對(duì)于數(shù)據(jù)精度的要求。預(yù)警系統(tǒng)在前期數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，分析尾礦庫(kù)三維移位分量，并自動(dòng)進(jìn)行曲線圖、變形分布圖的生成，一旦發(fā)現(xiàn)尾礦庫(kù)出現(xiàn)異常，預(yù)警系統(tǒng)能通過(guò)網(wǎng)頁(yè)、短信以及電話等多種形式，對(duì)外發(fā)出預(yù)警信息，為尾礦庫(kù)突發(fā)情況的應(yīng)對(duì)處理節(jié)約時(shí)間。

2 實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能特點(diǎn)分析

與其他監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比，實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、誤差小、故障率，既能對(duì)尾礦庫(kù)實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋，又能對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展初步評(píng)估。

2.1 數(shù)據(jù)采集速度快

實(shí)時(shí)變形系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集快，較短的時(shí)間內(nèi)，完成對(duì)大范圍金屬礦尾礦庫(kù)各類數(shù)據(jù)的采集，對(duì)于后續(xù)數(shù)據(jù)分析以及預(yù)警工作的開(kāi)展創(chuàng)造了極大的技術(shù)支持[2]。

2.2 分析精度高

由于實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的算法較為先進(jìn)，因此檢測(cè)誤差較小，數(shù)據(jù)精度較高，加之分析評(píng)估手段較為多樣，能較好地滿足金屬礦尾礦庫(kù)形態(tài)、位置等基本信息的分析評(píng)估工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)警快速發(fā)布。

2.3 使用成本較低

實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件組成相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)較為清晰，功能模塊劃分明確，故障發(fā)生率較低，較好地滿足了現(xiàn)階段金屬礦山尾礦庫(kù)維護(hù)管理工作的要求。同時(shí)實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅很好地滿足了尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)需求，對(duì)于金屬礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)、礦區(qū)沉降陷落監(jiān)測(cè)、礦區(qū)周邊地區(qū)地形變形監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

3 實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)在金屬礦尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，考慮到尾礦庫(kù)的規(guī)模較大，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，為提升檢測(cè)精度，在實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)節(jié)，可從監(jiān)測(cè)終端、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心、預(yù)警系統(tǒng)等幾個(gè)層面出發(fā)，構(gòu)建起系統(tǒng)完備的實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其具體組成如下圖所示。

圖1 尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

在科學(xué)原則與實(shí)用性原則的框架下，根據(jù)金屬礦尾礦庫(kù)的實(shí)際，調(diào)整技術(shù)應(yīng)用手段。為確保數(shù)據(jù)處理采集的精度與反饋的速度，可使用高精度的GPS作為定位手段，對(duì)尾礦庫(kù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行獲取，明確尾礦庫(kù)所處的位置、性狀等基本情況，并將其反饋到數(shù)據(jù)采集單元[3]。在數(shù)據(jù)采集單元考慮到數(shù)據(jù)體量巨大，處理難度高，因此數(shù)據(jù)采集單元?jiǎng)t可通過(guò)各類算法對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，剔除其中的無(wú)效信息后，將尾礦庫(kù)位移數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。監(jiān)控中心內(nèi)部，數(shù)據(jù)處理中心借助于系統(tǒng)軟件，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)之中，同時(shí)將處理結(jié)果反饋到顯示中心的大屏幕之上，為金屬礦尾礦庫(kù)管理人員提供直觀的數(shù)據(jù)，確保尾礦庫(kù)的安全[4]。為滿足實(shí)際的使用需求，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在使用環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)確保其運(yùn)行的連續(xù)性，減少外部環(huán)境因素對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行效果以及運(yùn)行精度的影響，確保系統(tǒng)運(yùn)行與實(shí)際的尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)管理工作銜接起來(lái)，減少安全事故的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，在全面分析其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、主要功能與技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)時(shí)變形系統(tǒng)形成系統(tǒng)全面的認(rèn)知。結(jié)合金屬礦山尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展的實(shí)際，調(diào)整優(yōu)化金屬礦尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用的方式，切實(shí)發(fā)揮實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提升金屬礦尾礦庫(kù)的管理能力，有效防范各類突發(fā)事故的發(fā)生。