【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于尾矿库溃坝模拟实验，具体是一种基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法。
技术介绍
1、尾矿库是用于贮存金属、非金属矿石选矿排出的尾矿或其他工业废渣的场所，有山谷型、傍山型、平地型等类型。尾矿库是维持矿山生产的重要设施，同时也是的重大危险源。由于尾矿库复杂的工程力学特性及特殊的构筑和运行方式，尾矿坝具有比水库大坝更高的溃坝风险。越来越多的科学家开始进行尾矿库溃坝的研究，这些研究主要集中于研究尾矿库的溃坝机理，进而分析影响尾矿库溃坝的主要因素，为尾矿库的防治提供支撑。
2、尾矿库事故溃坝是受降雨、径流入汇等影响的复杂过程，急需研发更适宜的装置，以模拟溃坝机理过程；而尾矿库溃坝导致的水沙下泄，不仅会带来泥石流风险，还会诱发的尾矿库沟道和河道严重的污染问题。
3、为了解决上述问题，例如中国专利，公告号为：cn111622170a，该专利技术公开了一种尾矿库溃坝模拟系统及方法。该系统包括尾矿库库区、尾矿库沟道、下游河道、供水装置、降雨装置和监测装置。尾矿库库区位于尾矿库沟道的上游，尾矿库沟道位于下游河道的上游；供水装置分别设置在尾矿库库区的上游和下游河道的上游，用于提供尾矿库库区的上游来水和下游河道的上游来水；降雨装置设置在尾矿库库区的上方，并朝尾矿库库区喷水，以模拟降雨对尾矿库溃坝的影响；监测装置包括流量检测装置、水质检测装置和观测装置；分别用于实时监测尾矿库溃坝过程的流量、水质和影像的变化。该系统能模拟尾矿库溃坝过程、以及溃坝后下泄水沙在尾矿库沟道和下游河道中的迁移、演进与变化及其对下游河道
4、但是在实际使用时，传统的物理模拟实验通常在实验室内进行，受实验条件和实验设备的限制，难以完全模拟尾矿库的实际运行环境和情况，因此实验结果可能与实际情况存在误差。而且建立物理模型时，参数的选取往往受到数据可得性和模型复杂性的限制，难以保证其准确性和全面性。传统的物理模拟实验结果通常由人工进行观察和判断，因此结果会受到实验操作者的主观因素影响，如经验、视觉误差等，难以保证实验结果的客观性和准确性。所以本专利技术提出一种基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，通过有限元模拟和多源传感器监测，可以更准确地预测尾矿库的安全状况和溃坝风险，以及更准确地判断尾矿库是否存在安全隐患；多源传感器的综合使用可以更全面地监测尾矿库的状态和环境因素，能够及时发现潜在的安全隐患，减少了漏判和误判的情况。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，具体步骤包括：
3、步骤一：使用有限元分析软件建立尾矿库的有限元模型，设定模型的参数，进行溃坝有限元模拟，模拟尾矿库在各种条件下的溃坝过程。
4、步骤二：将尾矿库划分为若干网格，每个网格中均安装有若干传感器，用于获取相关数据，传感器包括震动传感器、加速度传感器、超声波传感器、压力传感器和位移传感器。
5、步骤三：对步骤二中的所有传感器监测的数据进行处理和分析。
6、步骤四：对步骤三中的有限元模拟结果进行安全评估。
7、步骤五：根据步骤四中的安全评估结果采取相应的预防措施。
8、其中步骤二的震动传感器获取数据时，根据所有震动传感器数据的变化判断运动目标的运动方向，当所有震动传感器数据的变化表现出一种线性趋势，判断运动目标可能是车辆在网格内行驶。
9、当震动传感器数据中出现突然的峰值，判断有异物突然移动或掉落；结合出现峰值变化的震动传感器相同以及相邻网格中压力传感器的数据变化，判断出现峰值的原因是动物经过或是石头滚落。
10、采用上述方案后实现了以下有益效果：通过建立尾矿库的有限元模型，模拟尾矿库在各种条件下的溃坝过程，同时利用多种传感器获取相关数据，并对获取的数据进行处理和分析，从而对尾矿库的安全状况进行评估和预测。具体来说，该方法包括以下步骤：
11、使用有限元分析软件建立尾矿库的有限元模型，设定模型的参数，进行溃坝有限元模拟，模拟尾矿库在各种条件下的溃坝过程。
12、将尾矿库划分为若干网格，每个网格中均安装有若干传感器，用于获取相关数据，传感器包括震动传感器、加速度传感器、超声波传感器、压力传感器和位移传感器。这些传感器可以监测和记录尾矿库在不同条件下的动态变化。
13、对步骤二中的所有传感器监测的数据进行处理和分析，包括数据清洗、数据转换、数据可视化、对模拟数据的统计分析和趋势预测等处理。
14、对步骤三中的有限元模拟结果进行安全评估，采用综合评价方法，如模糊综合评价、灰色综合评价等，对尾矿库的稳定性和安全性进行评估。
15、根据步骤四中的安全评估结果采取相应的预防措施，如结构加固、监测预警、运营管理、应急预案、培训教育和环保措施等。
16、在实施过程中，震动传感器获取数据时，根据所有震动传感器数据的变化判断运动目标的运动方向。当所有震动传感器数据的变化表现出一种线性趋势时，判断运动目标可能是车辆在网格内行驶。当震动传感器数据中出现突然的峰值时，判断有异物突然移动或掉落。结合出现峰值变化的震动传感器以及相邻网格中压力传感器的数据变化，可以判断出现峰值的原因是动物经过或是石头滚落。
17、通过多种传感器的综合应用，不仅可以更准确地获取尾矿库的各种数据及状态信息，及时发现可能存在的安全隐患，避免了传统方法中数据获取的局限性；同样避免传统方法中受到实验操作者主观因素的影响，提高了运动目标判断的客观性和准确性；还可以实现实时监测，并采取相应的预防措施，避免了传统方法无法实时监测的问题。根据安全评估结果采取相应的预防措施，可以有效地减少尾矿库溃坝的风险，保障尾矿库的安全运行。
18、进一步，步骤一中的有限元模型为：
19、
20、式中：φ为守恒变量；δt为时间步长；δxi,j和δyi,j分别为网格在x和y方向上的长度；和分别为和的界面通量。
21、有益效果：上述模型可考虑坝坡上重力分量对冲蚀率的影响以及溃坝过程中溃口边坡的失稳坍塌。采用上述模型得到的溃口最终形态、溃口流量变化过程和溃口断面发展过程与实际情况基本吻合。
22、进一步，步骤一中设定的模型参数包括材料属性、边界条件、初始条件、几何模型、接触定义、时间步长、加载历史和渗流条件。
23、有益效果：通过设定材料属性，可以反映尾矿库的材料性质，如密度、弹性模量、泊松比等，从而准确地模拟尾矿库的物理特性。
24、边界条件和初始条件的设定，可以模拟尾矿库所处的外部环境和初始状态，包括约束条件、外部载荷以及初始位移和速度等。
25、几何模型的设定能够描述尾矿库的形状和大小，准确地表达其结构特征。
26、接触定义的设定可以模拟尾矿砂与库壁、水与尾矿砂之间的摩擦和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤一中的有限元模型为：
3.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤一中设定的模型参数包括材料属性、边界条件、初始条件、几何模型、接触定义、时间步长、加载历史和渗流条件。
4.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤三中对数据的处理为：对步骤一中实时获得的数据进行数据清洗、数据转换、数据可视化、对模拟数据进行统计分析和趋势预测。
5.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤四中的安全评估为：利用机器学习算法对步骤三处理后的传感器数据进行模式识别和预测；将多种传感器的数据输入到有限元模型中进行模拟仿真，获取尾矿库在不同条件下的溃坝过程和相关参数；结合模拟仿真结果和实际监测数据，对尾矿库的稳定性和安全性进行评估；根据安全评估结果，对尾矿库溃坝可能带来的风
6.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤五中的预防措施包括：结构加固、监测预警、运营管理、应急预案、培训教育和环保措施。
7.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：方法步骤还包括：
8.根据权利要求7所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤六对数据的分析还包括：通过分析异常数据的相关信息，定位到异常发生的位置。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤一中的有限元模型为：
3.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤一中设定的模型参数包括材料属性、边界条件、初始条件、几何模型、接触定义、时间步长、加载历史和渗流条件。
4.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤三中对数据的处理为：对步骤一中实时获得的数据进行数据清洗、数据转换、数据可视化、对模拟数据进行统计分析和趋势预测。
5.根据权利要求1所述的基于多源传感监测的尾矿库溃坝物理模拟分析方法，其特征在于：步骤四中的安全评估为：利用机...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇锋，张超，马海涛，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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