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。
中图分类号：TP31 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244895
中文引用格式： 李翔，陈征，李宏，等. GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统设计[J]. 电子技术应用，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，陈征，李宏，等. GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统设计[J]. 电子技术应用，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
尾矿库是尾矿坝所形成的储存区域，用于存储尾矿、矿渣和处理尾矿产生的废水，通常由土壤、岩石或混凝土构成[1]。目前世界上有超过2万座各类尾矿库。尾矿库作为矿山三大基础工程之一，也是矿山的重大危险源，其事故在世界93种事故、公害的隐患中，名列第18位[2]。1960至2013年，我国共发生100余起尾矿库事故，其中10起有重大伤亡[3-4]。并且截止到2015年底，我国具有危险隐患的尾矿库数量仍达1 425座[5]。尾矿库安全形势不容乐观，有效的监测对于保障尾矿库的安全至关重要。传统的尾矿库监测方法，一般采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等测量仪器，通过测定尾矿库坝体的水平位移和高程沉降监测其整体变形状态。但是，传统监测方式需要人工架设监测仪器，具有野外作业工作量大、自动化程度差、无法做到实时监测等缺点[6]。
为了降低监测成本、减少人工监测危险性，本文设计了一种GNSS与MEMS倾斜仪、渗压计、水位计、雨量计等多传感器集成的尾矿库自动监测系统。系统使用GNSS和MEMS倾斜传感器监测坝体位移和倾斜变形，渗压计监测坝体内孔隙压力，水位计监测坝体和地下水位变化，雨量计则作为气象辅助监测手段监测周边降水情况，通过变形、渗压、地下水等参量监测坝体。系统使用4G模块无线传输，并使用阿里云等通用型商用云服务平台作为网络媒介，用户通过登录云服务器与监测系统建立连接，可实现网络控制与数据传输，达到自动实时监测的目的。
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作者信息：
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，北京 100085）
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