《電子技術(shù)應(yīng)用》
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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(guò)2萬(wàn)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(lè)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(guò)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(wú)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(guò)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(wú)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(guò)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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http://www.ihrv.cn/resource/share/2000006079


作者信息：

李翔，陳征，李宏，王文博，占偉偉，董云開(kāi)，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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