海洋石油平台在线监测系统结构研究论文[样例5]

第一篇：海洋石油平台在线监测系统结构研究论文

在线监测系统的框架结构基本类似，利用现有的中海油企业自身局域网实现内部信息传输共享，状态监测故障诊断中心的人员与油田各平台设备管理人员都能利用客户端登陆在线监测系统，可以浏览当前设备的运行状态。系统还具有故障显示或报警功能。

1.在线监测网络系统结构

在线系统监测的方法：在设备轴承位置安装加速度传感器，通过网线与现场服务器和动设备远程检测与智能诊断中心的服务器相连接，实施数据传输和存储备份，数据转换成视频频谱图形。现场管理人员可以直接登陆到现场服务器，观察设备各检测点的振动总值和振动趋势，并根据设备状态采取相应的措施，避免设备出现严重故障；状态监测工程师负责对设备进行远程故障诊断，其他被授权用户也可以登陆到状态监测服务器，通过IE浏览所有作业区的设备运行数据。信息网络化为实时状态监测诊断系统将振动、温度、冲击监测和诊断集合为一体化的信息网络化系统。此系统采用了多种先进技术，可以针对不同用户、不同设备、不同网络特点，形成了一套基于Internet的设备实时在线监测诊断系统。系统中将监测、诊断、报警、预防维修集合于一体，为用户快速、准确诊断设备故障提供了有效的手段。中海油检测中心局域网示意图如图2所示。

2.在线系统常规图谱

机组状态总貌图如图3所示，趋势图如图4所示。在线监测诊断系统可以与其他控制系统对接，即将其他系统的数据引入到该系统或者将该系统的数据引入到其他系统，尤其是可以将控制系统中的工艺量参数引入到监测系统，实现对机组的综合分析诊断。目前状态监测故障诊断中心使用的在线监测系统有上海容知RH2000在线系统与北京化工大学BH5000系统。

3.系统功能及技术特点

(1)自动数据采集。

(2)智能实时预警。

(3)信号分析处理。信号分析处理系统可对各个机组在不同时刻、不同状态下的动态信号快速准确地进行各种信号分析和数据处理，以各种图谱表达出来，并将其数据信号特征传递给故障诊断专家系统，为准确识别故障提供了数据支持。

(4)故障智能诊断。通过对动设备状态特征参数变化的识别、分析设备发生振动和机械损伤的原因、判断振源、提出维修建议。故障智能诊断专家系统依托动设备离线监测数据积累和各种类型的故障案例，整合了丰富的故障诊断知识和经验，保证了较高的故障诊断准确率。

(5)三层网络架构。两层与三层网络体系结构示意图见图5。传统的网络架构在访问量和数据传输量方面存在很大的瓶颈，本系统采用三层结构应用体系(如图5b所示)。在三层体系结构中，应用服务层接受客户端的业务请求，根据请求访问数据库，做相关处理，将处理结果返回客户机。应用服务层从物理上和逻辑上都可以独立出来，客户端不直接访问数据库服务器(层)，而是访问应用服务层。与两层体系结构相比，三层体系结构具有许多优点：

①体系结构优化，方便了软件维护及系统管理，增强了系统的扩展能力

②提高了系统安全性以及业务级的权限管理，客户端和数据库隔离，有利于安全管理；在体系结构中将业务逻辑划分权限，一种业务对应一个中间件模块(应用服务)，利用中间件的安全管理对其进行访问控制，使权限控制与管理更加灵活、方便和实效；

③减少网络流量和提高响应速度，应用服务层的引入有效地解决了网络瓶颈和数据库连接数过多而引起数据库性能下降的问题。

信息网络化的远程故障诊断能有效评价设备的实际动态性能和最佳的运动参数，有效评价设备的维修质量及性能，保障设备安全运行，形成了设备管理新的模式，提高了设备管理水平。

第二篇：在线监测系统管理制度

在线监测系统管理规定

1．目的

根据相关环保法律法规要求，公司外排废水、锅炉废气属于国控重点污染源，必须安装在线监测系统，并与环保部门在线监控中心联网，实时上传监测数据。为确保公司废水、废气在线监测系统正常运行，避免因管理问题导致在线监测系统出现问题，特制订本规定。2.范围

本规定适用于公司废水废气在线监测设备、站房及附属设施。3.管理要求

一、外排废水在线监测系统、锅炉尾气在线监测系统属公司环保设施，需由安全环保部向当地环保管理部门提交验收申请报告，验收合格后，方可正式投入使用。

二、在线监测系统经鉴定验收合格后安全环保部及设备所在单位需设固定人员管理，建立健全必要的规章制度，严格执行操作规程，加强维护和巡检，作好运行和检修记录。

三、因各种原因，需暂停运行环保设施时，必须先汇报安全环保部，安全环保部汇报当地环保管理部门，经同意后方可停运。

四、严格环保设施汇报制度，环保设施出现问题时，所在单位向生产管理部汇报生产情况的同时，必须汇报环保设施的运行情况，严格执行调度指令，及时解决存在的问题。

五、已建成使用的在线监控设施，因设计不合理，技术指标不过关等原因而失去作用的，需停运、报废和拆除时，必须经安全环保部会同有关部门进行鉴定并报当地环保管理部门批准，不准擅自闲置不用或拆除。

六、外排废水在线监测房、锅炉尾气在线监测房内需配备安全合格的配电设备，提供符合要求的电力负荷，配置稳压电源。进行电器设备作业必须有电工特种作业操作证。

七、外排废水在线监测房、锅炉尾气在线监测房内应配备合格的灭火器材，安装完善的接地、防雷、防盗设施和给、排水设施。

八、外排废水在线监测站房、锅炉尾气在线监测站房内需安装空调，保持室内清洁，环境温度、相对湿度。

九、外排废水、锅炉尾气在线监测站房安装有线网络，保持与环保部门监控平台联通，禁止占用或私自接入该网络。

十、公司在线监测系统监测数据控制范围。废水：氨氮含量≤15㎎/L，pH值6-9，COD值≤100㎎/L，悬浮物≤70㎎/L；锅炉废气：二氧化硫≤550㎎/m，颗粒物≤80㎎/m，氮氧化物≤400㎎/m。公司内部考核指标及考核办法由技术中心另行下发。

第三篇：在线监测系统管理制度

目录

在线监测系统管理制度________________________________________________ 2 水质自动监测系统管理人员岗位职责____________________________________ 3 水质在线监测系统计算机管理制度______________________________________ 4 日常巡检制度________________________________________________________ 5 化学器皿、试剂使用管理制度__________________________________________ 6 运营报告和报表制度__________________________________________________ 7 水质在线监测运行突发事件处理办法____________________________________ 8 运营执行办法________________________________________________________ 9

在线监测系统管理制度一、二、保证在线监测系统正常稳定的运行，获取最多的有效数据和信息 保持公正、公平、公开的态度和坚持科学的原则，提供优质、热情、高效的服务

三、热情、礼貌地应对咨询和提问，并耐心、细致地作出答复，当场不能作出答复的，应做好详细的书面记录，便于之后解答

四、对在线监测系统获得的监测数据、统计报告、图表等与污水处理单位有关的重要资料，必须严格保密，未经许可，不准向其他第三方机构提供五、六、佩戴相应的有效证件，依法监测。并做好衣冠整齐，仪容整洁 坚持实事求是、秉公执法，绝不允许有玩忽职守、滥用职权、徇私舞弊的思想和言行

七、在线监测子站房内配备各种必要的安全设施（通风、恒温、恒湿、消防等设施），并定期检查，保证随时可以使用

八、各种仪器、器皿、工具、试剂、手册等应放在规定的场所，以提高工作效率和避免错拿错用，造成安全等事故

九、操作和使用各种仪器设备及配置各种化学试剂，必须严格遵守安全使用规则和操作规程，并认真填写使用状况和操作记录

十、使用易燃易爆、腐蚀、有毒试剂时，必须严格遵守相关规程进行操作。不得在现场留存大量易燃易爆、腐蚀、有毒试剂。不得在子站房内吸烟、喧哗、饮食等。

十一、配置试剂或清洗器皿的废液，以及在线监测仪器排放的废液，必要时要先经过适当的转化等处理后，再行排放

十二、使用点、气、水、火时，应按有关规定进行操作，保证安全

十三、发生意外事故，根据事故种类，必要时应迅速切断电源、水源、火源，应立即采取有效措施，及时处理，并报告上级领导

十四、妥善保管好消防器材及其他安全防范、处理、急救用品，不得随意挪用。掌握相关安全用品的使用和维护技术，防范于未然

十五、下班或离开监测站房时，应检查门、窗、水、电、气的开关情况，取保安全，不得大意

水质自动监测系统管理人员岗位职责

一、监测站点的各组成部分进行维护、维修和保养，定期更换易损易耗件

二、每周巡视监测站点1次，做好各种现场记录

三、通过专用维护软件每天查看各监测站点的运行情况，做好记录

四、定期更换监测站点所需各种试剂，所需仪器使用的蒸馏水、试剂、标准溶液等。

五、认真填写各项运行记录并妥善保存

六、定期上报各监测站点的数据、图表、统计等

七、定期对信息管理中心和整体通讯进行测试和调试，并做好记录

八、定期对监测仪器进行标样校准和实际水样对比校准，并做好记录

九、做好固定资产的管理，备品备件的登记和使用管理等工作

十、发现故障应及时解决，超过24小时不能及时解决的向公司本部和业主方报告，同时做好手工留样，进行实验室分析等应急补救措施

十一、做好监测站点的安全保卫工作，切实做好防盗、防火措施，防止其他人或自然事故的发生

十二、服务人员原则上是要在技术服务承诺时间内到达现场并在12个小时内解决问题。

十三、服务人员若遇到特殊情况，不能按时到达服务地点，应及时跟客户联系、说明原因，并将具体情况向上级领导进行说明。

十四、服务人员在现场遇到问题，未能当场解决或本人无法解决时，必须及时与公司联系，共同分析其原因，找到解决问题的办法，然后安排下一步工作。

水质在线监测系统计算机管理制度

一、负责通过维护端对数据信息等进行维护和管理

二、计算机必须在干净、干燥和无干扰的环境中运行，防止颗粒、灰尘、各种液体进入，并保持相应的环境温度

三、进行网络安全防范，防止网络安全攻击。当外来攻击发生，具有相应的检测，发现和处理外来攻击的能力

四、定期检查通讯线路、物理设备、运行环境的安全，负责保证系统整体通讯正常，出现异常情况及时报告

五、必须对操作使用和维护在线监测系统的用户进行权限分配，以保证操作和维护系统的安全性、数据的保密性、完整性和有效性

六、只允许操作和运行在线监测的控制、管理和系统维护软件，不得通过在线监测网络来搜寻互联网上的其他内容

七、由制定专业人员操作、使用，严禁非专业或非相关技术人员操作和使用。

八、未经批准同意，严禁私自对外提供任何信息资料

九、未经同意，禁止外单位、外部门人员操作和使用专用电脑

十、禁止对外借用软件、机器等设备

十一、未经同意不得向专用计算机下载文件、拷入软件或文档，软盘、可移动硬盘使用前必须确保无病毒

十二、做好计算机设备软、硬件维修，系统维护、清除病毒，使处于最佳工作状态

十三、对负责在线监测系统的操作、维护、数据信息查询和处理等的人员，上岗前要进行相应的网络技术和安全培训，合格后方可承担本工作

日常巡检制度

一、巡查前必须调阅所需站点的运行数据和日志信息，准备好各种试剂和材料

二、检查监测站点供电系统、接地线路和通讯线路是否正常

三、检查监测站点采水系统、配水系统，各种控制设备部件运行是否正常

四、根据系统要求对系统流路、预处理装置、取样装置等进行清洗和维护

五、根据仪器维护手册的要求和维护工作周期安排表对仪器进行日常的维护工作

六、仔细观察每台仪器的运行状态及每台仪器的部件运转情况、试剂的消耗情况，做到及时消除隐患，确保运行的稳定与正常

七、根据维护工作周期安排表对仪器进行试剂更换、标样校正和实际水样对比校正等工作

八、认真查看各分析仪器及设备的状态和数据信息，判断运行是否正常

九、认真做好站点的日常巡查工作记录，特殊情况下应加强巡视监测子站的频次，及时发现存在的问题并妥善解决。

十、发现故障时应及时排除，不能解决的应及时技术服务中心主任汇报，同时应做好手工采样、实验室分析的应急补救措施。

十一、在经常出现强风暴雨的地区，应检查避雷设施是否正常，监测站房是否有积水漏雨的现象

化学器皿、试剂使用管理制度

一、各基站负责人应保管好化学试剂，分类存放、定期检查使用和保管状况，定期提出补充计划，保证配置合理、有序

二、易燃易爆试剂应放在通风阴凉处，且不得在站房内大量积存。保存在子站房内的少量危险化学品应严格控制，加强管理

三、如有剧毒试剂，设专人保管外，还需加锁存放，经批准方可使用。使用时至少共同称量，并记录用量。

四、取用化学试剂的器皿应分类存放，并做到每种化学试剂用一种器皿，避免混用

五、稀释浓酸、碱等试剂时，应按规定的要求操作和储存。使用有机溶剂和挥发性强的试剂操作时，应在通风良好的地方进行。

六、按实际消耗需要配制在线分析试液，并在保质期内使用，以节省成本，保证监测分析质量。对需要购进的进口分析试液，要做好计划，并按规定储存保管和使用

七、对配制好的试剂溶液、标准溶液，要按规定粘贴瓶签，按规定标示溶液名称、浓度类型、浓度值、介质、配制日期、配制温度、保质期或核校周期、配制人等。

八、定期检查保管储存的试剂、试液，并对不符合质量要求或过期变质等的试剂、试液按规定进行处理

九、出现化学试剂、试液中毒、灼伤等事故，应立即按相应的方法进行处理。严重时送医院救治，同时报告上级领导

运营报告和报表制度

运营中心对监测站运行情况执行报告制度，监测报告分为数据型和文字型两种；数据型报告是指根据监测原始数据编制的各种报表、软盘等；文字型报告是指依据各种监测数据及综合计算结果进行文字表述为主的报告。包括：

 在完成对仪器性能考核工作的一周内写出情况报告。 对水质异常情况及时上报。

 对仪器故障的发生及排除实行一事一报。 对日常运行情况逐项记录，一月一报。

1、原始记录

要求认真填写【日常巡检记录】、【故障处理记录】、【设备更换记录】、【仪器校正和校准记录】、【检修记录】、【突发事件处理记录】、【远程调阅记录】。

2、月报制度

月统计报表：对当月远程调阅记录、日常巡检记录、维修记录、配件更换记录等进行整理，对当月数据、维护、维修记录进行统计和分析，形成报告。每个月的5日前提交上月的月报，交部门备份，并抄送业主方。

月工作计划：每月28日前制定下月的工作计划，内容包括人员安排、日常巡检时间安排、试剂配置和更换、耗件耗材更换、资金组织和材料购置等

3、年报制度

对的维护记录、维修记录、配件更换记录等进行统计和分析形成报告，对整体的工作情况进行总结，提出整改意见，对下年的工作提出建议，提交下整体的工作安排。交部门备份，并抄送业主方。

水质在线监测运行突发事件处理办法

水质在线监测运行突发事件指两类事件：一类是指由于不可抗力因素而发生的事件，如：火灾、水灾、山体滑坡等自然灾害类；另一类是指被监测水体发生重大污染事件。两类事件均具有不可预知性，因此，针对此类事件，特制定本办法。1 自然灾害类突发事件的处理

1.1 当发生自然灾害等突发事件时，应立即采取相应措施（如切断电源、请求援助等），尽量减少损失并及时记录。同时，应时刻保持与公司运营中心和业主方的联系，及时汇报事件的发展情况，以便采取处理措施。

1.2 事件发生后必须提交事件过程报告，与业主方共同协商事件的处理方式和措施。1.3 对整个事件进行全程记录。

1.4 所有记录、报告等资料必须存档保存。2 突发重大污染事件的处理

2.1当自动监测系统监测到被监测水体出现重大超标，可能引起重大环境污染事故时，应自得到监测结果起两小时内对监测结果进行判定（人工取样手工分析、仪器紧急监测），当判定结果属实时，立即通知业主方、运营中心及环境保护部门等，并对通知进行记录。2.2加快自动监测频次，随时关注事件的进展情况

2.3 根据相关方（业主方、运营中心及环境保护部门）的要求，及时提供现场监测的实际水样

2.4 自动监测与人工分析24小时连续同时进行，同时为保证监测结果的真实性，对水存留标记，以备补查。

2.5 每天出具24小时自动在线监测和人工分析结果报告，送交各相关方（包括业主方、运营中心及环境保护部门）

2.6 当突发事件过去之后，根据事件的发生过程情况和持续时间，对事件进行分析，提交事件的分析报告。

2.7 对事件发生过程的所有记录、分析报告等进行汇总备案保存。3 对突发事件的处理原则

3.1 及时原则——必须在第一时间确认事件的真实性，并随时进行事件的通报。3.2 真实原则——必须反映真实的客观情况，不允许对事件进行夸大或缩小。

3.3 准备原则——必须在日常运行时做好充分的准备工作，减少事件发生时的忙乱和出错。

运营执行办法

一、根据水质监测运营维护要求，编制并执行每周一次的周期维护工作，按照规定的内容派出有经验的工程技术人员进行维护，并在规定的时间内完成相应项目的巡视维护工作，确保系统设备稳定运行。

二、每天安排专人在上班时间通过安装在运营维护中心内的水质在线管理平台维护端接受各监测站的运行情况信息，要求每天早晚各调一次数据和日志，当发现异常时必须立即进行记录并报告维护人员。

三、按照在线监测仪器说明书的要求制定监测仪器校准计划，规定每季度进行一次仪器校准测试，必要时增加仪器校准测试次数；当校准测试误差较大时，必须对检测仪器进行重新标定。

四、按照仪器说明书的要求配制仪器检测用分析试剂，所用分析试剂等级要求与期限符合规范标准，定期对运行试剂进行采购与补充。按要求定期进行试剂添加、易损件更换，并进行记录。

五、当出现仪器或监测站其他部分异常时，在24小时内赶到现场，并仔细观察异常情况，并在24小时内排除故障并做好异常情况处理记录。

六、每月对运营情况进行总结，并将总结报告在下月5日前提交业主方。

七、当监测仪器或其它部分出现故障无法正常测试时，为保证监测数据的连续性，在维修的同时取得当时水样带回公司进行手工分析，并将结果纪录。

八、按照编制的停机检修计划，定期（每年至少一次）对监测站进行停机检修，停机检修计划应当得到业主方的签字批准。停机检修时做好停机检修记录。

九、当出现突发事件时，按照附录《突发事件处理办法》执行

十、按照业主方的要求每年对各站的托管运营情况进行总结，总结包括业主方要求的各个方面内容。在业主方要求时提供运营维护的各方面原始纪录。

第四篇：废水在线监测系统管理制度

废水在线监测系统管理制度

一、外排废水在线监测系统属环保设施，需由厂安环科向当地环保管理部门提交验收申请报告，验收合格后，方可正式投入使用。

二、凡经鉴定验收合格的设施需设固定人员管理，建立健全必要的规章制度，严格执行操作规程，加强维护和检修，作好运行和检修记录。

三、凡因各种原因，需暂停运行环保设施时，必须先汇报安全环保科，安全环保科汇报当地环保管理部门，经同意后方可停运。

四、严格环保设施汇报制度，环保设施主管单位向厂调度汇报生产情况的同时，必须汇环保设施的运行情况，严格执行调度指令，及时解决存在的问题。

五、凡已建成使用的环保设施，因设计不合理，技术指标不过关等原因而失去作用的，需停运、报废和拆除时，必须经安全环保科会同有关部门进行鉴定并报当地环保管理部门批准，不准擅自闲置不用或拆除。

六、外排废水在线监测房内需配备安全合格的配电设备，提供不小于5kW的电力负荷，配置稳压电源。进行电器设备作业必须有电工特种作业操作证。

七、外排废水在线监测房内应配备合格的灭火器材，安装完善的接地、防雷、防盗设施和给、排水设施。

八、外排废水在线监测房内需安装空调，保证室内清洁，环境温度、相对湿度。

在线监测岗位责任制

一、认真学习和严格遵守各项规章制度,做好安全确认，严格遵守作业行为安全要求，不违反劳动纪律，不违章作业，对本岗位的安全生产负直接责任。

二、二、精心操作，严格执行各项纪律，做好各项记录。

三、正确分析、判断和处理各种事故隐患，把事故消灭在萌芽状态。如发生事故，要正确处理，及时、如实地向上级报告，并保护现场，作好详细记录。

四、正确操作，精心维护设备，保持岗位环境整洁。

五、每日巡视一次监测数据，如实填写水质在线监测日常台帐。

六、每周进行一次清理维护，并检查采水是否顺畅、管道是否漏液。

七、每月进行一次仪器标定，并对标曲进行调整。

八、经常检查药剂、存量。如发现药剂用完，立即通知化验室配药更换。

九、如发生设备异常停机，应详细记录停机原因并及时汇报。

环保工程部

第五篇：尾矿库在线自动监测系统解决方案

尾矿库在线自动监测系统解决方案

一.需求分析：.......................................................2

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 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Q1、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Q2、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 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：ZK53、ZK15、ZK24、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。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 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 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。

近年来，我国国民经济快速发展，每年以10%左右的速度递增，在经济高速发展的带动下，钢铁、有色金属和水泥等主要原材料工业扩张迅速，随着金属非金属矿山采选业的迅速发展，尾矿库的安全生产和环境安全等问题日益显现，特别需要指出的是，我国尾矿库下游大都为人口密集区、城镇或大型工厂企业，因此，尾矿库的安全备受关注。如何针对我国尾矿库分布特点和现状，提高尾矿库安全管理水平，是摆在全社会的一个重要问题。金属非金属矿山尾矿库安全监测系统的逐步实施和推广，可以大幅度提高我国对于尾矿库溃坝灾害机理的认识水平，全面提升尾矿库安全监管和日常管理水平，增强企业、社会、政府对于尾矿库灾害的预警响应能力，建立更便于尾矿库运行期安全管理和风险控制的溃坝风险综合评判方法。特别需要指出的是，我国尾矿库数量多、分布广，金属非金属矿山尾矿库安全监测系统将具有广泛的市场前景和重要的应用价值。