尾矿坝的无线低功耗实时解决方案

尾矿坝的无线低功耗实时解决方案

2016年1月

尾矿坝的失败是可能发生的最危险的过程之一,可能对生命、财产和健康造成广泛的损害。采矿业在最近的历史上经历了几次重大的溃坝事件。Merriespruit 1994(南非),Omai 1994(圭亚那),Aznalcollar 1998(西班牙),Baia Mare 2000(罗马尼亚),Aitik 2000(瑞典),Bento Rodrigues 2015(巴西)。 尾矿库溃坝的历史记录是每十年大约20次,显示出从发达国家向发展中国家转移的趋势。
在矿山废物管理中,维持蓄水池的地位是最具挑战性的任务之一。失败的原因可能是过载、用于建坝的材料(通常是尾矿)的异常行为,或者是排水机制的问题,导致孔隙水压力增加,从而失去阻力。失败的原因可以归结为不良的大坝管理,包括不适当的大坝建设程序,排水结构的不当维护和不适当的长期监测。很明显,不寻常的雨期可能会增加事件的数量和严重性。因此,预防和保护是至关重要的,因此实时监测和改进大坝建设是堤坝安全管理的关键工具。
几十年来,在尾矿大坝上进行的听诊包括定期访问拦河坝上选定的地点,这些地方已经钻有钻孔,用各种仪器进行人工测量,主要包括水位计、露天井的压强计或倾斜仪。 最近溃坝的增加可能是由于快速筑堤以及维护和监测不力的综合影响。
尾矿坝的稳定性可以通过测量用于建造尾矿坝的材料及其周围环境的关键参数来控制。尾矿坝的孔隙水压力和堤坝变形是需要监测的最重要的物理特性。 手动数据采集系统在一段时间内提供的数据很少,这是一个缺点,因为如果大坝迅速失去阻力,他们可能无法避免危机。自动传感器网络使其有可能在几分钟内获得数据。测量的参数与土壤阻力直接相关,通过自动和连续的测量,可以实时获得关于大坝安全系数以及预期变形的信息。
大多数尾矿坝都有安装在钻孔上的水位计和倾角仪,以实现定期控制。压强传感器提供了孔隙水压力的信息,而地面深度位移的测量是由就地倾角仪自动完成的,它可以测量深度的水平位移。其他可能感兴趣的传感器是测量大坝水位的废物管理仪或监测墙体和周围环境沉降过程的沉降池。考虑到新的气候情况,控制雨水的气象站可能会受到批评。
因此,设计一个一致的监测策略是至关重要的。以下是它的一些主要优点。

  1. 它提高了对最关键的潜在故障机制的认识,这是正确风险分析的基础。
  2. 它有助于检测有可能引发大坝崩溃的情况(如:水位超过一定限度;位移加速等),并采取纠正措施。
  3. 它可以作为设计大坝增长的工具。
  4. 它为在发生涉及人类危害的故障时建立和实施适当的应对措施提供了良好的基础。

近年来,自动原位监测系统的安装已经增加。然而,安装传统的有线系统或光缆以获得来自永久安装在大坝上的传感器的数据往往是一个挑战,或者在经济上无法承受。一些困难是尾矿坝的巨大延伸(这意味着长距离的电缆),缺乏电力供应(需要大规模的太阳能装置)和有限的通信基础设施(这意味着数据必须在原地收集)。
LS-G6是Worldsensing公司的无线低功率监测解决方案,由一个数据采集系统组成,该系统收集来自传感器的数据并将其无线发送到网关(中央站)。同时,网关将数据上传至互联网或内部网络。数据记录器(放置在传感器旁边)和网关之间的无线电通信的长距离能力使该系统成为监测分散区域的强大解决方案,如带有许多不同传感器的矿井。
网关和数据记录器之间的远距离通信允许在最佳情况下(视线),网关和数据记录器之间的距离可达到15公里。在矿井中,这意味着,通过将网关放置在矿井的中央办公室,几乎可以到达矿井中放置传感器的任何地点。此外,LS-G6数据记录器使用嵌入式电池,使系统的自主性达到10年,这增强了监测系统的维护周期。
收集的数据与先前定义的阈值进行比较,以实现大坝稳定性的指标。通过这种方式,该网络也被用作堤坝稳定性的低功率预警系统。
我们的LS-G6监测系统已经成功地安装在几个矿区,对主矿的尾矿坝进行实时控制。此外,许多其他的传感器已经在进一步的阶段中被整合,以控制矿山水文地质和露天加工区和通道的稳定性。
综上所述,采矿现场的无线传感器网络越来越被视为一种可靠和强大的解决方案。 长距离无线的优势是毋庸置疑的:高效、安全、稳健、灵活、易于扩大网络规模、易于使用和具有成本效益(与电缆或人工采集相比)。
LS-G6提供了一个强大的系统,由于在传感器数据上定义的警报,成为一个非常有效的预防工具;可以向矿区的利益相关者或工人发出警告,增加整个过程和相关人员的安全。

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Worldsensing是全球物联网的先锋。成立于2008年,这家基础设施监测专家为70多个国家的客户提供服务,与全球合作伙伴网络共同推动采矿、建筑、铁路和结构健康方面的安全。

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