專利名稱：基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于礦震監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào) 檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)各種礦難頻發(fā)，礦震監(jiān)測(cè)越來(lái)越重要。礦震是由于采礦活動(dòng)而誘發(fā)的礦井 巖體突然失穩(wěn)破壞的動(dòng)力現(xiàn)象，是影響礦井安全生產(chǎn)的重大自然災(zāi)害之一。礦震一旦發(fā)生 就有可能影響生產(chǎn)，甚至造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，隨著時(shí)間的推移，許多礦井將進(jìn)入深部 開(kāi)采，礦震發(fā)生的數(shù)量將出現(xiàn)進(jìn)一步上升的趨勢(shì)，其災(zāi)害性也將日趨嚴(yán)重。微震是伴隨在巖石被破壞在應(yīng)力作用下所發(fā)生的微小震動(dòng)。在礦山開(kāi)采過(guò)程中， 微小震動(dòng)發(fā)生的地點(diǎn)、頻度以及在礦山中的分布，因礦區(qū)局部的巖石及地質(zhì)條件的差異而 呈現(xiàn)不均勻分布。根據(jù)大量礦井工程重大災(zāi)害事故的調(diào)研表明采動(dòng)巖體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致礦山壓力重新分 布，動(dòng)態(tài)礦山壓力作用于微震并使其破裂是引發(fā)礦井重大災(zāi)害事故發(fā)生的根本原因。當(dāng)?shù)?下巖體產(chǎn)生破裂時(shí)，一般會(huì)產(chǎn)生一定能量的地震波向四周傳播，利用微震檢測(cè)可以接收并 記錄這些地震波，并進(jìn)一步確定震源的位置。根據(jù)井下微震檢測(cè)結(jié)果還可分析巖體破裂的 多種特征，如數(shù)量、頻度、強(qiáng)度、密度、尺度、性質(zhì)等，可以及時(shí)對(duì)地下巖體破裂情況做出報(bào)告 并分析、預(yù)測(cè)礦井災(zāi)害事故發(fā)生的前兆，采取有效措施避免造成人員傷亡或?yàn)?zāi)害事故的發(fā) 生。實(shí)用新型專利200420039442. 9 “煤礦井下微震檢測(cè)儀”公開(kāi)了一種煤礦井下微震 檢測(cè)儀，它是在防爆殼體內(nèi)安放一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的插槽上連接有數(shù)據(jù)采集器， 并用防爆大蓋將殼體密封；在防爆殼體一側(cè)有連在一起的接線盒，接線盒上有引線口，接線 盒內(nèi)安裝若干個(gè)接線端子，接線端子在殼體內(nèi)連接到數(shù)據(jù)采集器；震動(dòng)傳感器的電纜插頭 通過(guò)引入口插接到接線端子，接線盒再用防爆小蓋將這些接線端子密封起來(lái)，防爆殼體另 一側(cè)設(shè)有防爆透明觀察窗，用于觀察計(jì)算機(jī)顯示器。該儀器體積較小，便于攜帶，用在井下 直接檢測(cè)微震數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。這種方案缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展靈活性差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置。本裝置通過(guò) 采用以太網(wǎng)技術(shù)并結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)進(jìn)行微震信號(hào)檢測(cè)單元的設(shè)計(jì)，加速了數(shù)據(jù)處 理的速度，可以充分運(yùn)用以太網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元的靈活布置，提高了整個(gè)微震檢測(cè) 系統(tǒng)的覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)通訊的速度和安全性。并且易于維護(hù)、與礦區(qū)的其他現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)通 訊。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于包括傳感器，與 此傳感器相連接的數(shù)據(jù)采集部分，與此數(shù)據(jù)采集部分相連接的數(shù)據(jù)處理部分，所述的數(shù)據(jù)采集部分包括前置放大器，與此前置放大器相連接的濾波器和與此濾波器相連接的A/D轉(zhuǎn) 換器三部分，所述的數(shù)據(jù)處理部分包括與此A/D轉(zhuǎn)換器相連接的CPU，與此CPU相連接的以 太網(wǎng)接口、GPS，此以太網(wǎng)接口與中央處理平臺(tái)相連接。所述的傳感器采用三維測(cè)量，即采用三分向加速度傳感器。所述的前置放大器為程控增益放大器，所述的濾波器采用寬帶、低通硬件濾波器。所述的CPU內(nèi)置固化的數(shù)據(jù)分析算法。所述的以太網(wǎng)接口為光信號(hào)接口或電信號(hào)接口，采用星形組網(wǎng)方式、環(huán)形組網(wǎng)方 式或自由組網(wǎng)方式。所述的星形組網(wǎng)方式將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的檢測(cè)單元以星形方式連接起來(lái)，每個(gè)帶以太 網(wǎng)接口的微震檢測(cè)單元通過(guò)一條獨(dú)立的雙絞線或光纖以太網(wǎng)通訊線纜與中央處理平臺(tái)相 連接。所述的環(huán)形組網(wǎng)方式是將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的檢測(cè)單元以環(huán)形方式連接起來(lái)。環(huán)網(wǎng)組網(wǎng) 方式的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上的通訊線纜具有自愈功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上一根通訊線纜斷了之后，檢測(cè)單元 會(huì)自動(dòng)從另一條通訊線纜傳輸數(shù)據(jù)。所述的自由組網(wǎng)方式是將星形組網(wǎng)方式和環(huán)形組網(wǎng)方式自由組合。自由組網(wǎng)方式 可以采用RSTP即快速生成樹(shù)協(xié)議算法自動(dòng)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)通訊路。本實(shí)用新型的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù)采集器將礦震傳感器 輸出的三分向微震信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、采樣量化編碼成數(shù)字信號(hào)，便于進(jìn)行數(shù)字傳輸和計(jì) 算機(jī)處理。礦震經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)的幅度很小，無(wú)法直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，必須加前 置放大器對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行放大處理，本單元將前置放大器設(shè)計(jì)為程控增益，使檢測(cè)單元具 有大動(dòng)態(tài)范圍，適應(yīng)大范圍礦震強(qiáng)度變化。由于受外部環(huán)境的影響，檢測(cè)單元將接收到大量的干擾信號(hào)，必須進(jìn)行分離，不然 將影響正常的判斷。由于干擾信號(hào)頻段比較集中，因此濾波相對(duì)簡(jiǎn)單。在本檢測(cè)單元中采 用寬帶、低通硬件濾波。A/D轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過(guò)放大和濾波處理的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，迭加時(shí)鐘編碼后 傳送給中心處理單元。CPU為微震檢測(cè)單元的數(shù)據(jù)分析和處理中心，內(nèi)置數(shù)據(jù)分析算法，通過(guò)固化的算法 分析、判斷采集上來(lái)的數(shù)據(jù)，并將分析結(jié)果發(fā)送到中央處理平臺(tái)。由于以太網(wǎng)采取沖突競(jìng)爭(zhēng)的傳輸方式，具有傳輸不確定性的特點(diǎn)。但隨著帶寬的 增加、冗余措施的加強(qiáng)和自診斷程序的完善，以太網(wǎng)完全可以滿足中小型控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性 的要求。同時(shí)以太網(wǎng)具有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品價(jià)格低廉，開(kāi)放性好、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備將現(xiàn)場(chǎng)信息通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳至監(jiān)控計(jì)算機(jī)后，存在著信息共享 與交互的問(wèn)題。一方面，監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)部應(yīng)用程序需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的進(jìn)行處理，另一方面， 企業(yè)生產(chǎn)管理層需要與監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息溝通和傳遞。OPC的出現(xiàn)則解決了控制系統(tǒng)突 破“信息孤島”的瓶頸問(wèn)題。檢測(cè)單元連接一個(gè)GPS模塊，通過(guò)GPS模塊為檢測(cè)單元進(jìn)行授時(shí)。準(zhǔn)確的時(shí)間精 度可以提高礦震檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。數(shù)字礦震數(shù)據(jù)是用離散數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)一個(gè)連續(xù)的物理 量，在數(shù)值上，只要整個(gè)過(guò)程嚴(yán)格遵守采樣定理，不可能產(chǎn)生誤差。但是在數(shù)值的時(shí)間對(duì)應(yīng)性上，離散化以后的結(jié)果，如果不加注意將會(huì)產(chǎn)生半個(gè)采樣間隔的誤差。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程 中，為了保證不發(fā)生丟數(shù)、順序顛倒或混亂，在礦震監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)中必須使每一個(gè)數(shù)據(jù)的采 集和離散化與絕對(duì)時(shí)間嚴(yán)格地對(duì)應(yīng)起來(lái)。在整個(gè)通信和處理過(guò)程中，必須使每一個(gè)數(shù)據(jù)與 時(shí)間碼嚴(yán)格對(duì)應(yīng)。這就保證了礦震數(shù)據(jù)的時(shí)間精度。通過(guò)GPS模塊可以保證整個(gè)礦區(qū)的微 震檢測(cè)單元具有嚴(yán)格的時(shí)間一致性。本實(shí)用新型的有益效果利用以太網(wǎng)通訊技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元靈活布置，以各 種結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，并將各個(gè)檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)快速傳送到地面中央處理平臺(tái)進(jìn)行最終的處 理、信息發(fā)布、預(yù)警等。本裝置通過(guò)采用以太網(wǎng)技術(shù)并結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)進(jìn)行微震信 號(hào)檢測(cè)單元的設(shè)計(jì)，加快了數(shù)據(jù)處理的速度，可以充分運(yùn)用以太網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元 的靈活布置，提高了整個(gè)微震檢測(cè)系統(tǒng)的覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)通訊的速度和安全性。并且易于維 護(hù)、與礦區(qū)的其他現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)通訊。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為星形組網(wǎng)方式結(jié)構(gòu)框圖。圖3為環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本實(shí)用新型的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于包 括傳感器，與此傳感器相連接的數(shù)據(jù)采集部分，與此數(shù)據(jù)采集部分相連接的數(shù)據(jù)處理部分， 所述的數(shù)據(jù)采集部分包括前置放大器，與此前置放大器相連接的濾波器和與此濾波器相連 接的A/D轉(zhuǎn)換器三部分，所述的數(shù)據(jù)處理部分包括與此A/D轉(zhuǎn)換器相連接的CPU，與此CPU 相連接的以太網(wǎng)接口、GPS，此以太網(wǎng)接口與中央處理平臺(tái)相連接。所述的傳感器采用三維測(cè)量，即采用三分向加速度傳感器。所述的前置放大器為程控增益放大器，所述的濾波器采用寬帶、低通硬件濾波器。所述的CPU內(nèi)置固化的數(shù)據(jù)分析算法。所述的以太網(wǎng)接口為光信號(hào)接口或電信號(hào)接口，采用星形組網(wǎng)方式、環(huán)形組網(wǎng)方 式或自由組網(wǎng)方式。如圖2所示，所述的星形組網(wǎng)方式是將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的檢測(cè)單元以星形方式連接起 來(lái)，每個(gè)帶以太網(wǎng)接口的微震檢測(cè)單元通過(guò)一條獨(dú)立的雙絞線或光纖以太網(wǎng)通訊線纜與中 央處理平臺(tái)相連接。如圖3所示，所述的環(huán)形組網(wǎng)方式是將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的帶以太網(wǎng)接口的微震檢測(cè)單 元以環(huán)形雙絞線或環(huán)形光纖以太網(wǎng)通訊線纜與中央處理平臺(tái)相連接。環(huán)網(wǎng)組網(wǎng)方式的優(yōu) 點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上的通訊線纜具有自愈功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上一根通訊線纜斷了之后，檢測(cè)單元會(huì)自動(dòng)從 另一條通訊線纜傳輸數(shù)據(jù)。所述的自由組網(wǎng)方式是星形組網(wǎng)方式和環(huán)形組網(wǎng)方式自由組合。自由組網(wǎng)方式可 以，采用RSTP快速生成樹(shù)協(xié)議算法自動(dòng)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)通訊。本實(shí)用新型的有益效果利用以太網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元靈活布置，以各種結(jié)
5構(gòu)組網(wǎng)。并將各個(gè)檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)快速傳送到地面中央處理平臺(tái)進(jìn)行最終的處理、信 息發(fā)布、預(yù)警等。 本裝置通過(guò)采用以太網(wǎng)技術(shù)并結(jié)合先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)進(jìn)行微震信號(hào)檢測(cè)單元 的設(shè)計(jì)，加速了數(shù)據(jù)處理的速度，可以充分運(yùn)用以太網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元的靈活布置， 提高了整個(gè)微震檢測(cè)系統(tǒng)的覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)通訊的速度和安全性。并且易于維護(hù)、與礦區(qū)的 其他現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)通訊。
權(quán)利要求一種基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于包括傳感器，與此傳感器相連接的數(shù)據(jù)采集部分，與此數(shù)據(jù)采集部分相連接的數(shù)據(jù)處理部分，所述的數(shù)據(jù)采集部分包括前置放大器，與此前置放大器相連接的濾波器和與此濾波器相連接的A/D轉(zhuǎn)換器三部分，所述的數(shù)據(jù)處理部分包括與此A/D轉(zhuǎn)換器相連接的CPU，與此CPU相連接的以太網(wǎng)接口、GPS，此以太網(wǎng)接口與中央處理平臺(tái)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述的傳 感器采用三維測(cè)量，即采用三分向加速度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述的前 置放大器為程控增益放大器，所述的濾波器采用寬帶、低通硬件濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述的 CPU內(nèi)置固化的數(shù)據(jù)分析算法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述的以 太網(wǎng)接口為光信號(hào)接口或電信號(hào)接口，采用星形組網(wǎng)方式、環(huán)形組網(wǎng)方式或自由組網(wǎng)方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述的星 形組網(wǎng)方式是將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的檢測(cè)單元以星形方式連接起來(lái)，每個(gè)帶以太網(wǎng)接口的微震檢 測(cè)單元通過(guò)一條獨(dú)立的雙絞線或光纖以太網(wǎng)通訊線纜與中央處理平臺(tái)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述的環(huán) 形組網(wǎng)方式是將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的帶以太網(wǎng)接口的微震檢測(cè)單元以環(huán)形雙絞線或環(huán)形光纖以 太網(wǎng)通訊線纜與中央處理平臺(tái)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型屬于礦震監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于以太網(wǎng)接口的微震信號(hào)檢測(cè)裝置，包括傳感器，數(shù)據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)處理部分，數(shù)據(jù)采集部分包括前置放大器，濾波器和A/D轉(zhuǎn)換器三部分，數(shù)據(jù)處理部分包括CPU，以太網(wǎng)接口、GPS，此以太網(wǎng)接口與中央處理平臺(tái)相連接。以太網(wǎng)接口為光信號(hào)接口或電信號(hào)接口，采用星形組網(wǎng)方式、環(huán)形組網(wǎng)方式或自由組網(wǎng)方式。本裝置加速了數(shù)據(jù)處理的速度，可以充分運(yùn)用以太網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)單元的靈活布置，提高了整個(gè)微震檢測(cè)系統(tǒng)的覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)通訊的速度和安全性。并且易于維護(hù)、與礦區(qū)的其他現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)通訊。
文檔編號(hào)G01P15/18GK201725039SQ201020209600
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者張斌, 梁瓊, 邊文 申請(qǐng)人:中冶北方工程技術(shù)有限公司