基于KingView的尾矿库监测系统的整合

王晓强

（山西工程职业技术学院管理工程系，山西太原 030009）

基于KingView的尾矿库监测系统的整合

王晓强

（山西工程职业技术学院管理工程系，山西太原 030009）

以KingView7.5组态软件为平台，对山西省尾矿库安全监测系统进行整合，实现尾矿库的信息化管理和数据化分析，准确辨识危险和有害因素，及时消除各种事故隐患。该平台可以被拓展为尾矿库大数据平台，结合云计算技术，成为山西省尾矿库云处理中心，可以更精准地辨识和预知各种隐患，并为企业提供管理要点。

尾矿库安全 KingView软件 系统整合 数据管理

尾矿库是金属与非金属矿山的主要设施，用于存放矿石分选后排出的尾砂或者废渣等脉石矿物。尾矿库的工程特点决定了它是一个具有高势能的重大泥石流危险源，自然条件的复杂性和特殊性进一步加剧了其危险程度，同时它还时刻遭受着自身及其周围环境的不稳定因素的威胁，因此尾矿库的安全管理是难点，也是矿山企业监控的重中之重。

目前，我国尾矿库共有12 273座，其中正常库11 050座，危库54座，险库100座，闭库1 069座；山西省尾矿库共有1 822座，其中正常库258座，病库9座，未认定库148座，闭库1 407座[1]。《尾矿库安全技术规程》中以全库容和坝高为参考指标将尾矿库划分为五个等级，当前我省在用库415座，其中二等库3座，三等库47座，四等库99座，五等库266座。尾矿库安全监管形势严峻，事故教训历历在目。2008年9月，山西襄汾县新塔矿业公司尾矿库突然溃坝，混杂着矿渣的约20万m3的泥水从100多米的半山腰狂泻而下，顷刻间吞没了1.5公里长、数百米宽的地带，造成277人死亡、4人失踪，直接经济损失达9 619万元[2]。

尾矿库在线监测系统是尾矿库安全监管的核心，山西省《关于安装使用尾矿库在线监测系统有关事项的通知》（晋安监管一字〔2011〕33号）要求全库容≥100万m3或者坝高≥100 m的尾矿库在线监测系统必须包含坝体位移、浸润线、干滩、库水位、降雨量及视频（包括干滩长度、库区周边情况）共六项监测，可选监测孔隙水压力、渗透水量、混浊度，同时在线监测系统应配备相应的防雷设施，并具有联网功能。虽然山西省尾矿库基本上线了自动化监测系统，但系统局限于企业局域网内，且信息化和数据化能力不足，因此本文介绍以KingView7.5组态软件为平台的尾矿库监测系统。

1 KingView软件简介

“组态王”作为国产自动化软件，长期在市场上保持着较高占有率，组态王系列软件功能丰富，简单易用，性能稳定，扩展性好。本系统采用最新版软件KingView7.5，该版本除继承了之前版本的诸多优点外，增加了产品的开放性，提高了互联互通能力，信息和数据处理能力更加突出，能很好地满足该系统的需求。KingView7.5具有以下优点：强化了模板功能和模块化组态单元，大大提高了工程组态效率和复用性，利于快速搭建各矿山尾矿库自动化监测系统；提高了API接口的开放性，系统开发集成更灵活，利于更好地接入管理系统；新增组态王移动客户端，方便随时随地查看监控系统状态；支持AutoCAD设计图形导入到组态王画面，降低组态工作量。

2 尾矿库在线监测系统

山西省在用尾矿库均上线了在线监测系统，可以实现浸润线监测、坝体变形监测、干滩监测、库水位监测、全天候视频监控、雨量监测，但普遍存在各个监测环节相对独立、没有形成统一的数据平台、无法实现数据的有效共享和综合分析等问题，降低了风险的预知能力[3]。

2.1 系统总体设计

本文以KingView7.5组态软件为平台，搭建了完善的尾矿库在线监测系统，具有很好的通用性和很高的整合度，既可对已存在的尾矿库监测系统进行增量改造，又可快速整合相对独立的监测单元，建立全新的监测系统。该系统由设备层、控制层和监控层构成。其中：设备层包括底层监测设备（如浸润线监测设备、坝体位移监测设备、水位监测设备、全天候视频监控设备等）、各种执行机构（如水泵、阀门、开关等）和各种传感器；控制层实现智能控制器对底层设备的控制和实时数据采集，包括可编程控制系统（PLC系统）、各类通讯转换模块和智能控制模块；监控层实现数据的存储、处理和展示，包括多台分布式数据服务器、屏显控制系统、监控软件和数据处理软件。系统总体结构如图1所示。

图1 尾矿库在线监测系统结构

2.2 数据传输和接口设计

尾矿库在线监测系统中需要传输的数据有实时模拟量数据（如流量、水位等）、实时开关量数据（如泵的启停、阀的开闭、继电器触点等）、实时监测数据（如坝体位移、浸润线埋深等）、传感器相关数据和视频数据。

因尾矿库工程特点和监测特性，设备层中的各类执行机构、传感器和监测设备分布离散，距离较远，为保证实时数据的稳定高效传输，PLC系统与设备层中的各类执行机构和传感器通过RS485现场总线连接。RS485总线连接可多达128个收发器，最大传输距离达3 km，传输速率为9.6 kbps～12 Mbps，且通用性强、稳定性高、抗干扰能力强，是一种高速低成本总线通讯方式，可以满足控制层与设备层之间的数据交换需求。

监控层位于整个控制系统的顶层，向上需要与省级的信息网络融合，向下连接了自动化系统的控制层网络，通过高速的报文传送和数据共享实现对底层的监控、管理等功能。以太网自问世以来，以其传输速度高、低耗能、安装简单、兼容性好、软硬件产品丰富和技术成熟的特点被广泛地运用在企业信息网络中，并且随着以太网技术的发展，出现了工业以太网，解决了以太网被直接运用于工业领域的实时性不高、可靠性差、网络不安全等问题。因此，在监控层采用已经被广泛运用并有成熟经验的工业以太网总线。

2.3 数据存储设计

本系统共设有KingIOSever实时服务器、KingHistorian历史服务器、WEB服务器、和视频服务器。其中：实时服务器负责现场实时数据的采集和存储，并向其他网络站点提供数据；KingHistorian历史服务器负责所有报警信息、人员信息等关系型数据的记录，同时也是整个系统的登陆服务器，每个进入系统的操作者都需要通过登陆服务器认证；WEB服务器负责管理网络用户（网页用户和APP用户），同时具有访问其他服务器的权限，根据网络用户的请求，链接至相应的服务器数据；视频服务器负责存储尾矿坝全天侯监控视频，并对视频进行压缩处理，减小存储量。各服务器分工合作，独立承担相应的数据处理工作，并设置有UPS不间断电源和冗余服务器，保证了数据系统高效和稳定地运行。

3 省级数据平台系统

3.1 省级数据平台结构

省级安监数据平台拥有最高权限，可以通过各市县尾矿库在线监测系统预留的固定IP地址接入其数据库服务器，并提取各市县尾矿库主要数据存储至省级数据平台的数据中心，重要数据通过分析处理后接入分布式图像显示控制系统，在大屏上以直观的形式展现出来，工作人员可以随时通过大屏监控各市县尾矿坝的运行状态，以提升对尾矿库的安全管理能力。省级安监数据平台结构如图2所示。

图2 省级数据平台结构

3.2 云计算中心

云计算中心直接连接数据中心，对尾矿坝重要监测参数（如浸润线埋深、水位变化、坝体位移等）进行存储和分析。随着监控时间的推移，数据信息将变得庞大，成为研究尾矿坝安全的重要资料。科研所或者高校可以共享这些数据，通过统计分析、数学建模、算法拟合等手段进一步研究影响尾矿坝安全的各参数之间的关系，也有助于深入了解溃坝机理。随着研究的进展、大数据的积累和对云计算的分析，未来可以更加精准地预知尾矿库的潜在风险，从而指导各市县尾矿库管理中心对相关方面进行检查和整改，预防事故的发生。

3.3 尾矿库编码

为了实现各市县尾矿库信息的统一存储和管理，需要对尾矿库进行统一编码，且每个编码对应固定的网络IP地址（用于接入各尾矿库的数据服务器），本系统中约定编码由8位数字组成，结构及意义如图3[4]所示。

图3 尾矿库编码规则

4 结语

以KingView7.5为平台的尾矿库在线监测系统可以充分整合各市县尾矿库现有的自动化监测系统，经过升级改造后将进一步提升尾矿库的安全管理。该系统实现了对尾矿库的数字化管理，且系统扩展性好，升级简单，可以适应未来的发展。

省级安监数据平台可以无缝接入各市县尾矿库系统，实现对数据的统一管理，也使省级的尾矿库安监工作变得高效和简单。云计算中心的建立帮助更好地研究影响尾矿库安全运行的各参数间的关系和尾矿库溃坝机理。可预见，未来云计算中心在指导尾矿库的安全管理方面将发挥重要作用。

[1]侯玉兴.我国尾矿库现状及问题分析[J].现代矿业，2013（10）：1-4.

[2]李军.省级政府安全生产监督管理研究——基于政府间关系视角[D].太原：山西大学，2011.

[3]杨忠林.尾矿库数字化在线监测系统在尖山铁矿的应用[J].金属矿山，2010（1）：125-127.

[4]吕金辉，郭忠林.基于B/S模式下分布式尾矿库安全在线监测系统设计[J].有色金属，2010，62（5）：56-59.

（编辑：胡玉香）

Integration of Safety Monitoring System of Tailings Dam based on KingView Software

WANG Xiaoqiang
（Department of Management Engineering,Shanxi Engineering Vocational College,Taiyuan Shanxi 030009）

Taking KingView7.5 software as a platform,the integration of safety monitoring system of Shanxi tailings dam realizes the information management,data analysis,accurate identification of dangerous and harmful factors of tailings dam,and eliminates all kinds of accidents.The platform can be extended to big data platform for tailings dam. With cloud computing technology,it can become cloud processing center for Shanxi tailings dam,which can accurately identify and predict various risks,and provide management points for enterprises.

safety of tailings dam,KingView software,system integration,data management

TP274

A

1672-1152（2016）06-0101-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.36

更正启事

2016-11-21

王晓强（1989—），男，工学硕士，从事矿物加工理论、过程控制和数据分析研究。

本刊2016年第4期第84页第1.3.2节“玩转矿质量指标见下页表4。”中“玩转”应为“球团”。正确的表述应为“球团矿质量指标见下页表4。”

本刊2016年第5期第30页作者简介中“男”应为“女”。正确的作者简介应为：张晋琼（1982—），女，毕业于太原理工大学大同学院，从事实验室液压方面的技术工作。