微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦用微震檢測(cè)設(shè)備，特別是涉及一種微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)；本發(fā)明的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，可以對(duì)微震彈性波波形進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，效率和準(zhǔn)確度較高，可以有效監(jiān)控沖擊礦壓?jiǎn)栴}；包括多組檢波裝置、交換機(jī)組和采集分析主機(jī)，檢波裝置包括礦用采集分站以及多個(gè)檢波器，其中，檢波器固定設(shè)置在井下巖體上、用于監(jiān)測(cè)微震彈性波信息、并將微震彈性波信息發(fā)送至礦用采集分站，礦用采集分站用于收集微震彈性波信息并通過交換機(jī)組轉(zhuǎn)發(fā)至采集分析主機(jī)，采集分析主機(jī)用于自動(dòng)標(biāo)注、分析以及存儲(chǔ)微震彈性波信息；交換機(jī)組包括井下交換機(jī)、井上交換機(jī)和主交換機(jī)，井下交換機(jī)為多個(gè)、并與井上交換機(jī)以環(huán)路方式有線連接，井上交換機(jī)與主交換機(jī)通過有線連接。
【專利說明】微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及礦用微震檢測(cè)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]沖擊礦壓是嚴(yán)重威脅礦井安全生產(chǎn)的煤巖動(dòng)力災(zāi)害現(xiàn)象之一，德國、南非、前蘇聯(lián)、美國、波蘭、日本和我國等世界上主要的采礦國家都發(fā)生過沖擊礦壓；沖擊礦壓以其突然、急劇、猛烈的破壞特征對(duì)煤礦、金屬礦井、隧道等的正常生產(chǎn)輕則構(gòu)成嚴(yán)重影響，重則造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。隨著井工礦井開采深度的增加，沖擊礦壓的危險(xiǎn)也在逐步增加；煤礦發(fā)生沖擊礦壓的特征是:1)突然性，主要表現(xiàn)為沖擊礦壓發(fā)生前沒有明顯的征兆；2)瞬時(shí)性，主要表現(xiàn)為發(fā)生過程極為短暫，一般持續(xù)時(shí)間為10秒以內(nèi)；3)破壞性，表現(xiàn)為煤層沖擊、頂板沖擊、底板沖擊等相互組合，片幫和煤炭拋出，頂板斷裂下沉、底鼓、破壞巷道支護(hù)，造成人員傷亡。
[0004]在煤礦開采活動(dòng)中或者有裂縫等巖層破壞事件時(shí)，巖體的瞬間破裂會(huì)激發(fā)彈性波，這些彈性波攜帶著震源的信息，依賴巖體彈性介質(zhì)向四周傳播，如果能夠開發(fā)一種設(shè)備或系統(tǒng)，利用震動(dòng)傳感器在遠(yuǎn)處測(cè)量這些彈性波信號(hào)，并根據(jù)所監(jiān)測(cè)的微震信號(hào)特征來確定破裂的發(fā)生時(shí)間、空間位置、尺度、強(qiáng)度及性質(zhì)，那么即可實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊礦壓的預(yù)防和監(jiān)測(cè)，然而不僅現(xiàn)有技術(shù)中缺少這樣的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)監(jiān)測(cè)過程中較為重要的一步是對(duì)微震彈性波波形的標(biāo)注，即對(duì)微震發(fā)生的時(shí)刻進(jìn)行標(biāo)記，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用人手動(dòng)移動(dòng)標(biāo)尺的方式進(jìn)行標(biāo)注，不僅效率較低，同時(shí)準(zhǔn)確度較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可以對(duì)微震彈性波波形進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，效率和準(zhǔn)確度較高，可以有效監(jiān)控沖擊礦壓?jiǎn)栴}的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，包括多組檢波裝置、交換機(jī)組和采集分析主機(jī)，所述檢波裝置包括礦用采集分站以及與礦用采集分站有線連接的多個(gè)檢波器，其中，所述檢波器固定設(shè)置在井下巖體上、用于監(jiān)測(cè)微震彈性波信息、并將所述微震彈性波信息發(fā)送至礦用采集分站，所述礦用采集分站用于收集所述微震彈性波信息并通過交換機(jī)組轉(zhuǎn)發(fā)至所述采集分析主機(jī)，所述采集分析主機(jī)用于自動(dòng)標(biāo)注、分析以及存儲(chǔ)所述微震彈性波信息；所述交換機(jī)組包括井下交換機(jī)、井上交換機(jī)和主交換機(jī)，所述井下交換機(jī)為多個(gè)、并與所述井上交換機(jī)以環(huán)路方式有線連接，所述井上交換機(jī)與所述主交換機(jī)通過有線連接，所述井下交換機(jī)和主交換機(jī)分別與礦用采集分站和采集分析主機(jī)相連。
[0007]進(jìn)一步的，還包括服務(wù)器，所述服務(wù)器與所述采集分析主機(jī)相連，所述服務(wù)器用于存儲(chǔ)所述微震彈性波信息。[0008]進(jìn)一步的，所述采集分析主機(jī)包括采集主機(jī)和分析主機(jī)，所述采集主機(jī)用于收集并轉(zhuǎn)發(fā)所述微震彈性波信息，所述分析主機(jī)用于自動(dòng)標(biāo)注、分析所述微震彈性波信息，所述采集主機(jī)與所述服務(wù)器相連、并且所述采集主機(jī)將所述微震彈性波信息發(fā)送至所述服務(wù)器。
[0009]進(jìn)一步的，所述檢波器通過礦用電纜與所述礦用采集分站相連，并且所述礦用電纜為礦用通信屏蔽雙絞線電纜。
[0010]進(jìn)一步的，所述井下交換機(jī)與井上交換機(jī)通過光纜相互連接為環(huán)路，所述井上交換機(jī)與所述主交換機(jī)通過光纖相連，所述井下交換機(jī)與礦用采集分站通過光纖相連。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果為:包括多組檢波裝置、交換機(jī)組和采集分析主機(jī)，檢波裝置包括礦用采集分站以及與礦用采集分站有線連接的多個(gè)檢波器，其中，檢波器固定設(shè)置在井下巖體上、用于監(jiān)測(cè)微震彈性波信息、并將微震彈性波信息發(fā)送至礦用采集分站，礦用采集分站用于收集微震彈性波信息并通過交換機(jī)組轉(zhuǎn)發(fā)至采集分析主機(jī)，采集分析主機(jī)用于自動(dòng)標(biāo)注、分析以及存儲(chǔ)微震彈性波信息；交換機(jī)組包括井下交換機(jī)、井上交換機(jī)和主交換機(jī)，井下交換機(jī)為多個(gè)、并與井上交換機(jī)以環(huán)路方式有線連接，井上交換機(jī)與主交換機(jī)通過有線連接，井下交換機(jī)和主交換機(jī)分別與礦用采集分站和采集分析主機(jī)相連；由于采用遍布在巖體上的檢波器，多點(diǎn)共同定位及分析微震彈性波信息，可以較為準(zhǔn)確地分析微震的狀況，同時(shí)以環(huán)路的方式傳遞微震彈性波信息數(shù)據(jù)，有效地保證了連接的穩(wěn)定性，即使環(huán)路中某處發(fā)生失聯(lián)，也能夠以單線連接的方式穩(wěn)定傳送數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明中自動(dòng)標(biāo)注過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，包括多組檢波裝置、交換機(jī)組和采集分析主機(jī)，檢波裝置包括礦用采集分站I以及與礦用采集分站有線連接的多個(gè)檢波器2，其中，檢波器2固定設(shè)置在井下巖體上、用于監(jiān)測(cè)微震彈性波信息、并將微震彈性波信息發(fā)送至礦用采集分站1，礦用采集分站I用于收集微震彈性波信息并通過交換機(jī)組轉(zhuǎn)發(fā)至采集分析主機(jī)，采集分析主機(jī)用于自動(dòng)標(biāo)注、分析以及存儲(chǔ)微震彈性波信息；交換機(jī)組包括井下交換機(jī)3、井上交換機(jī)4和主交換機(jī)5，井下交換機(jī)3為多個(gè)、并與井上交換機(jī)4以環(huán)路方式有線連接，井上交換機(jī)4與主交換機(jī)5通過有線連接，井下交換機(jī)3和主交換機(jī)5分別與礦用采集分站和采集分析主機(jī)相連；本發(fā)明的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，還包括服務(wù)器6，服務(wù)器與采集分析主機(jī)相連，服務(wù)器用于存儲(chǔ)微震彈性波信息；采集分析主機(jī)包括采集主機(jī)8和分析主機(jī)7，采集主機(jī)8用于收集并轉(zhuǎn)發(fā)微震彈性波信息，分析主機(jī)7用于自動(dòng)標(biāo)注、分析微震彈性波信息，采集主機(jī)8與服務(wù)器6相連、并且采集主機(jī)將微震彈性波信息發(fā)送至服務(wù)器；檢波器2通過礦用電纜與礦用采集分站I相連，并且礦用電纜為礦用通信屏蔽雙絞線電纜；井下交換機(jī)3與井上交換機(jī)4通過光纜相互連接為環(huán)路，井上交換機(jī)與主交換機(jī)通過光纖相連，井下交換機(jī)與礦用采集分站通過光纖相連。由于采用遍布在巖體上的檢波器，多點(diǎn)共同定位及分析微震彈性波信息，可以較為準(zhǔn)確地分析微震的狀況，同時(shí)以環(huán)路的方式傳遞微震彈性波信息數(shù)據(jù)，有效地保證了連接的穩(wěn)定性，即使環(huán)路中某處發(fā)生失聯(lián)，也能夠以單線連接的方式穩(wěn)定傳送數(shù)據(jù)。
[0015]其中，分析主機(jī)與檢波器獲得的多通道數(shù)據(jù)相互配合，對(duì)于微震彈性波信息的自動(dòng)標(biāo)注過程，如 圖2所示，具體過程如下:
1)每一個(gè)檢波器所獲得的微震彈性波信息為一個(gè)通道，監(jiān)測(cè)獲取全通道波形信息，并對(duì)每一條通道的信息進(jìn)行校準(zhǔn)；
2)分析主機(jī)根據(jù)識(shí)別算法以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，對(duì)校準(zhǔn)后的通道信息進(jìn)行震動(dòng)事件識(shí)另O，當(dāng)有事件發(fā)生且事件的個(gè)數(shù)大于預(yù)設(shè)的最小通道數(shù)時(shí)，可以進(jìn)行下一步運(yùn)算，并記錄每一條通道的事件發(fā)生點(diǎn)的大概位置，否則可選擇進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)算；
3)遍歷每一條通道的事件發(fā)生位置，對(duì)每一條通道的識(shí)別位置相應(yīng)的擴(kuò)展，并根據(jù)雙窗口均值比算法以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)定對(duì)該通道的事件發(fā)生點(diǎn)進(jìn)行精確的定位，輸出每條通道的最終標(biāo)尺位置。
[0016]4)改變?cè)ǖ佬畔⒅械臉?biāo)尺位置,并顯示在界面上,最終完成標(biāo)尺自動(dòng)標(biāo)注。
[0017]上述自動(dòng)標(biāo)注過程中，如圖2所示，主要用到識(shí)別算法和雙窗口均值比算法兩種: 其中，識(shí)別算法主要應(yīng)用在事件識(shí)別上，本發(fā)明采用該算法用以縮小尋找起震點(diǎn)的范
圍，具體過程如下:
1)確定識(shí)別算法的相關(guān)參數(shù):設(shè)算法窗口的長度W、閾值M、識(shí)別最小通道數(shù)N，其中W值用于判定截取數(shù)據(jù)段的長度，W越小，計(jì)算精度較高，復(fù)雜度越高;w越大，計(jì)算復(fù)雜度越低，運(yùn)算速度較快，但精確度低…值，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定義；
2)根據(jù)W截取數(shù)據(jù)窗口，設(shè)W=100，貝IJ窗口A為數(shù)值
，窗□ B 為數(shù)值；
3)根據(jù)窗口a和窗口 B得到兩組數(shù)值序列X1^uXt對(duì)這兩組序列做相關(guān)函數(shù)計(jì)算,計(jì)算公式為
【權(quán)利要求】
1.一種微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，其特征在于，包括多組檢波裝置、交換機(jī)組和采集分析主機(jī)，所述檢波裝置包括礦用采集分站以及與礦用采集分站有線連接的多個(gè)檢波器，其中，所述檢波器固定設(shè)置在井下巖體上、用于監(jiān)測(cè)微震彈性波信息、并將所述微震彈性波信息發(fā)送至礦用采集分站，所述礦用采集分站用于收集所述微震彈性波信息并通過交換機(jī)組轉(zhuǎn)發(fā)至所述采集分析主機(jī)，所述采集分析主機(jī)用于自動(dòng)標(biāo)注、分析以及存儲(chǔ)所述微震彈性波信息；所述交換機(jī)組包括井下交換機(jī)、井上交換機(jī)和主交換機(jī)，所述井下交換機(jī)為多個(gè)、并與所述井上交換機(jī)以環(huán)路方式有線連接，所述井上交換機(jī)與所述主交換機(jī)通過有線連接，所述井下交換機(jī)和主交換機(jī)分別與礦用采集分站和采集分析主機(jī)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，其特征在于，還包括服務(wù)器，所述服務(wù)器與所述采集分析主機(jī)相連，所述服務(wù)器用于存儲(chǔ)所述微震彈性波信息。
3.如權(quán)利要求1所述的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，其特征在于，所述采集分析主機(jī)包括采集主機(jī)和分析主機(jī)，所述采集主機(jī)用于收集并轉(zhuǎn)發(fā)所述微震彈性波信息，所述分析主機(jī)用于自動(dòng)標(biāo)注、分析所述微震彈性波信息，所述采集主機(jī)與所述服務(wù)器相連、并且所述采集主機(jī)將所述微震彈性波信息發(fā)送至所述服務(wù)器。
4.如權(quán)利要求1所述的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，其特征在于，所述檢波器通過礦用電纜與所述礦用采集分站相連，并且所述礦用電纜為礦用通信屏蔽雙絞線電纜。
5.如權(quán)利要求1所述的微震波形自動(dòng)標(biāo)注系統(tǒng)，其特征在于，所述井下交換機(jī)與井上交換機(jī)通過光纜相互連接為環(huán)路，所述井上交換機(jī)與所述主交換機(jī)通過光纖相連，所述井下交換機(jī)與礦用采集分站通過光纖相連。
【文檔編號(hào)】G01V1/24GK103984026SQ201410235885
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】朱尚嵩, 石杰, 蔣建清 申請(qǐng)人:江蘇三恒科技股份有限公司