一種用于安全監(jiān)測類的電磁法預(yù)警系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探設(shè)備及方法，具體的涉及一種用于安全監(jiān)測類的電磁法預(yù)警系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瞬變電磁法屬于一種地球物理勘探方法，該方法是利用一種不接地發(fā)射線框或接地線源，向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場的間隙期間，利用接收線框或接地電極觀測二次渦流場的方法，主要用于工程勘探，金屬礦山和非金屬礦山等領(lǐng)域。瞬變電磁法設(shè)備是用來實(shí)時(shí)采集礦井工作面的突水異常數(shù)據(jù)并實(shí)施監(jiān)測，可以降低礦井安全隱患，國外現(xiàn)有技術(shù)狀況通常為采用小電流大線框的工作方式，而國內(nèi)隨著技術(shù)的創(chuàng)新，也逐漸開始應(yīng)用小線框大電流法。測量方法上均為逐點(diǎn)測量、單線分析等數(shù)據(jù)采集和處理。對(duì)于相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)方面，目前主要是供電電源連接發(fā)射裝置，發(fā)射裝置連接發(fā)射線圈，接收線圈連接主機(jī)采集裝置，采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī)，工控機(jī)通過一定的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并輸出勘探結(jié)果，基本為一體機(jī)結(jié)構(gòu)。針對(duì)這樣的工作方式及設(shè)備結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的產(chǎn)品存在如下缺點(diǎn):
[0003]a、單次測量風(fēng)險(xiǎn)高:由于井下生產(chǎn)的要求，現(xiàn)有同類產(chǎn)品的施工均是在巷道采掘一定距離之后進(jìn)行探測，通常為50-70米之間。這樣對(duì)于采掘過程中的安全隱患無法進(jìn)行探測，而煤礦中安全事故通常是在采掘過程中出現(xiàn)。
[0004]b、定點(diǎn)測量效率低:針對(duì)目前同類產(chǎn)品在施工過程中均是在指定的探測地點(diǎn)進(jìn)行探測，并且采用逐點(diǎn)測量的方式。通常煤礦掘進(jìn)頭單次測量需要半天的時(shí)間，工作面的測量需要的時(shí)間更長。極大的影響了煤礦的正常生產(chǎn)要求，工作效率低下。
[0005]C、無法實(shí)時(shí)測量:由于煤礦井下實(shí)時(shí)進(jìn)行采掘，采掘過程中隨時(shí)會(huì)引起圍巖應(yīng)力的變化和構(gòu)造變形，因此水害會(huì)實(shí)時(shí)出現(xiàn)。針對(duì)這樣的實(shí)時(shí)危險(xiǎn)源探測，目前沒有瞬變類型的設(shè)備可以探測。同時(shí)對(duì)于實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)如何進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理也是目前的難題。
[0006]d、無法達(dá)到預(yù)警功能:目前市場上的同類產(chǎn)品中均是采用單次定點(diǎn)測量方式，下次測量距離本次測量存在較長的時(shí)間間隔，無法對(duì)于異常的排查實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于安全監(jiān)測類的電磁法預(yù)警系統(tǒng)及方法，其單次測量風(fēng)險(xiǎn)低，定點(diǎn)測量效率高，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量和預(yù)警的目的。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種用于安全監(jiān)測類的電磁法預(yù)警系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)、發(fā)射線圈、接收機(jī)、接收探頭和帶有監(jiān)控處理模塊的上位機(jī)，所述發(fā)射機(jī)與所述發(fā)射線圈相連，所述接收機(jī)包括一個(gè)主接收機(jī)和η (η > I)個(gè)從接收機(jī)，所述主接收機(jī)與所述發(fā)射機(jī)相連，η個(gè)所述從接收機(jī)分別配設(shè)有一個(gè)所述接收探頭，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，η個(gè)所述接收探頭按照陳列式分布在所述發(fā)射線圈內(nèi)，所述發(fā)射機(jī)、主接收機(jī)和η個(gè)從接收機(jī)上均設(shè)有以太網(wǎng)接口，所述發(fā)射機(jī)、主接收機(jī)和η個(gè)從接收機(jī)上對(duì)應(yīng)的以太網(wǎng)接口分別通過交換機(jī)與所述上位機(jī)相連，
[0009]所述發(fā)射機(jī)，其用于向發(fā)射線圈提供發(fā)射電流；
[0010]所述發(fā)射線圈，其用于將發(fā)射電流轉(zhuǎn)化為磁場信號(hào)；
[0011 ]所述接收探頭，其用于將磁場信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；
[0012]所述主接收機(jī)，其用于實(shí)時(shí)監(jiān)控所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流，還用于采集并存儲(chǔ)所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流；
[0013]所述從接收機(jī)，其用于根據(jù)所述上位機(jī)發(fā)出的采集指令控制所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流的方向，還用于根據(jù)上位機(jī)的采集指令控制主接收機(jī)對(duì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流進(jìn)行監(jiān)控和采集，還用于根據(jù)上位機(jī)的采集指令采集接收探頭兩端的電壓；
[0014]所述上位機(jī)，其用于對(duì)所述主接收機(jī)和從接收機(jī)進(jìn)行初始化，并向所述從接收機(jī)發(fā)送“采集指令”，向所述主接收機(jī)發(fā)送“發(fā)送指令”，還用于接收所述主接收機(jī)采集的發(fā)射電流，以及從接收機(jī)采集的電壓，并對(duì)發(fā)射電流和探頭兩端電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，繪制地表內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種用于安全監(jiān)測類的電磁法預(yù)警系統(tǒng)采用多個(gè)從接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測，提高測量效率，監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳給上位機(jī)進(jìn)行處理，達(dá)到預(yù)警的目的。
[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0017]進(jìn)一步，還包括電源模塊，所述電源模塊包括供電電源、發(fā)射電源和適配器，所述供電電源設(shè)有兩個(gè)，分別為第一供電電源和第二供電電源，所述適配器設(shè)有兩個(gè)，分別為第一適配器和第二適配器，所述第一供電電源的輸入端和發(fā)射電源的輸入端通過第一適配器與巷道市電連接，所述第二供電電源的輸入端通過所述第二適配器與巷道市電連接，所述發(fā)射電源的輸出端與所述發(fā)射機(jī)相連，并為所述發(fā)射機(jī)提供發(fā)射電源，所述第一供電電源的輸出端和第二供電電源的輸出端均分別與所述發(fā)射機(jī)、主接收機(jī)和η個(gè)從接收機(jī)相連，并為所述發(fā)射機(jī)、主接收機(jī)和η個(gè)從接收機(jī)提供工作電源。
[0018]進(jìn)一步，所述上位機(jī)發(fā)出的“采集指令”包括“正向采集指令”和“負(fù)向采集指令”，所述從接收機(jī)根據(jù)“正向采集指令”向所述發(fā)射機(jī)和主接收機(jī)發(fā)送正向PWM波，所述發(fā)射機(jī)根據(jù)正向PWM波發(fā)射正向發(fā)射電流，所述主接收機(jī)根據(jù)正向PWM波對(duì)發(fā)射機(jī)發(fā)射的正向發(fā)射電流進(jìn)行采集并存儲(chǔ)，所述從接收機(jī)根據(jù)“負(fù)向采集指令”向所述發(fā)射機(jī)和主接收機(jī)發(fā)送負(fù)向PWM波，所述發(fā)射機(jī)根據(jù)負(fù)向PWM波發(fā)射負(fù)向發(fā)射電流，所述主接收機(jī)根據(jù)負(fù)向PWM波對(duì)發(fā)射機(jī)發(fā)射的負(fù)向發(fā)射電流進(jìn)行采集并存儲(chǔ)。
[0019]進(jìn)一步，所述從接收機(jī)根據(jù)“正向采集指令”采集所述接收探頭兩端的正向電壓，并上傳至上位機(jī)，所述從接收機(jī)根據(jù)“負(fù)向采集指令”采集所述接收探頭兩端的負(fù)向電壓，并上傳至上位機(jī)。
[0020]進(jìn)一步，所述“發(fā)送指令”包括“正向發(fā)送指令”和“負(fù)向發(fā)送指令”，所述主接收機(jī)根據(jù)“正向發(fā)送指令”將采集并存儲(chǔ)的正向發(fā)射電流上傳至上位機(jī)，所述主接收機(jī)根據(jù)“負(fù)向發(fā)送指令”將采集并存儲(chǔ)的負(fù)向發(fā)射電流上傳至上位機(jī)。
[0021 ]進(jìn)一步，所述從接收機(jī)每回在采集電壓時(shí)采集2次，分別采集正向電壓和負(fù)向電壓，每次采集5個(gè)通道，所述主接收機(jī)每回在采集發(fā)射電流時(shí)采集2次，分別采集正向發(fā)射電流和負(fù)向發(fā)射電流，每次采集3個(gè)通道，所述上位機(jī)控制主接收機(jī)和一臺(tái)從接收機(jī)采集數(shù)據(jù)結(jié)束后再控制主接收機(jī)和下一臺(tái)從接收機(jī)采集數(shù)據(jù)，依次循環(huán)執(zhí)行。
[0022]進(jìn)一步，所述主接收機(jī)與所述發(fā)射機(jī)集成為一體機(jī)，所述發(fā)射機(jī)由多塊發(fā)射板疊加構(gòu)成，所述發(fā)射線圈由多個(gè)子發(fā)射線圈疊放成一股構(gòu)成，所述子發(fā)射線圈的個(gè)數(shù)與所述發(fā)射板的個(gè)數(shù)相同，多個(gè)發(fā)射板分別對(duì)應(yīng)與多個(gè)子發(fā)射線圈相連。
[0023]進(jìn)一步，所述發(fā)射板設(shè)有3塊，所述子發(fā)射線圈設(shè)有3個(gè)，所述發(fā)射機(jī)的發(fā)射電流為2A。
[0024]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:采用3塊發(fā)射板疊加發(fā)射，可以最優(yōu)的增強(qiáng)發(fā)射一次電磁場，采用小功率的發(fā)射機(jī)，發(fā)射電流只有2A，能達(dá)到防爆的要求。
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