一種地下震源定位方法及礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)的地下震源定位方法，步驟為：拾取震源信號；將獲取的震源信號離散化并分析有效信號的到達時間；分析處理波形信號數(shù)據(jù)，計算爆炸震源地點的相對坐標；相對坐標轉化為實際GPS坐標；實際GPS坐標與地理信息系統(tǒng)地圖對接，實現(xiàn)衛(wèi)星地圖定位爆炸震源點位置。礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)，包括拾震器、信號采集裝置、數(shù)據(jù)處理裝置以及計算機或者其他移動便攜設備；拾震器安裝于巷道或者巖層中，拾震器與信號采集裝置中的輸入端連接，信號采集裝置輸出端與數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端連接，數(shù)據(jù)處理的輸出端與計算機或者其他移動便攜設備連接。該系統(tǒng)反應快，定位準確，用于礦區(qū)防盜采監(jiān)控。
【專利說明】一種地下震源定位方法及礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬礦區(qū)防盜采領域，具體涉及一種地下震源定位方法及礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，由于礦產(chǎn)資源開采有梳于管理現(xiàn)象存在有時造成了大礦小開、一礦多開現(xiàn)象。特別是一些礦山業(yè)主法制觀念淡薄，受利益驅動，盜采行為時有發(fā)生。因搶奪資源使盜采矛盾越來越突出。很多起煤礦重大安全事故都有小煤礦私挖亂采、越界違章作業(yè)引發(fā)事故的案例。這些違章事件既導致國家煤礦資源的浪費，又會造成礦井相互連通埋下重大事故隱患，是引發(fā)煤礦透水、瓦斯爆炸等惡性事故的重要原因。在《中華人民共和國煤炭法》里，第三十一條明確規(guī)定，煤炭生產(chǎn)應當依法在批準的開采范圍內(nèi)進行，不得超越批準的開采范圍越界、越層開采。采礦作業(yè)不得擅自開采保安煤柱，不得采用可能危及相鄰煤礦生產(chǎn)安全的決水、爆破、貫通巷道等危險方法。而當前現(xiàn)狀是當業(yè)主發(fā)生糾紛時，由于監(jiān)管部門沒有掌握礦山開采的可靠數(shù)據(jù)，而在糾紛發(fā)生后再對礦山進行采樣，費用高、耗用時間長，并且由于各種因素的影響，可能會造成采樣不準確。由此可見，要解決盜采的糾紛，只有加強礦山的信息化管理，提高礦山管理的現(xiàn)代化水平，做到有據(jù)可依，才能有效減少由于盜采發(fā)生的糾紛，減少由于盜采引發(fā)的安全事故。
[0003]由于井下盜采具有隱蔽性，不易發(fā)現(xiàn)的特點，國內(nèi)對礦山盜采的監(jiān)測仍然是以人員下井實地監(jiān)督檢查為主要手段，但由于種種原因，此監(jiān)測手段不僅需要人員多、耗費大量人力、物力資源而且效果不佳?；谝陨显颍惹行枰幸惶讬z測精度高、檢測周期短的監(jiān)測設備來對地下開采巷道進行實時監(jiān)測和定位。利用信息化手段采用震源定位算法來實現(xiàn)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)的盜采放炮點的監(jiān)測。大大方便了對礦山開采實施監(jiān)督和管理，維護國家和企業(yè)的利益、遏制重特大事故的發(fā)生、減少環(huán)境污染、提高礦產(chǎn)資源開發(fā)利用率。
[0004]關于礦產(chǎn)防盜方面已有一些文獻報道,其中:
吉林大學的馮國磊的論文中以整個礦區(qū)為監(jiān)測對象，以各種類型的傳感器為數(shù)據(jù)收集元件，以數(shù)字處理技術為基礎，用計算機進行信息處理的一種實現(xiàn)分散和集中監(jiān)測、控制的自動化系統(tǒng)，它是礦山實現(xiàn)遙測、遙訊、遙控和全面自動化的一個極其重要的組成部分。此系統(tǒng)的監(jiān)測原理是以拾取盜采過程中盜采工作點所激發(fā)地震波的縱、橫波初至為數(shù)據(jù)源，運用最小二乘法對所拾取的縱、橫波初至數(shù)據(jù)進行相關性分析，通過計算機程序化的蓋格算法，計算出盜采點的時空參數(shù)，對盜采點進行準確的定位，從根本上改善煤礦盜采監(jiān)控的落后狀況。
[0005]專利CN201020206432提出一種礦山防盜采微震監(jiān)測儀，其技術方案是:由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機、變壓器、電源組成，電源通過變壓器分別與計算機、數(shù)據(jù)采集器、傳感器相連接，傳感器安裝在巷道內(nèi)，傳感器的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集器的信號輸入端相連接，數(shù)據(jù)采集器的信號輸出端連接到計算機的信號輸入端。此實用新型通過安裝在巷道內(nèi)的傳感器監(jiān)測盜采信號，并將被盜采礦塊的三維坐標和時間通過數(shù)據(jù)采集器發(fā)送計算機中，可以使監(jiān)測人員及時了解盜采情況。
[0006]在采礦活動中防止盜采，用目前的技術手段或靠人工監(jiān)管，已經(jīng)很難發(fā)現(xiàn)作案的具體時間和地點，要想能及時準確發(fā)現(xiàn)盜采行為就必須有新的技術創(chuàng)新為依托。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種操作方便、并能減少人力物力、能準確定位、防盜采效果顯著的一種地下震源定位方法及礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
一種地下震源定位方法，包括以下步驟:
1)拾取震源信號，應用拾震器傳感器對礦山周圍的地形進行震動監(jiān)測，實時收集震動震源信號，進行濾波檢波，并將達到爆炸震動范圍的波形信息反饋至信息采集裝置。
[0009]2)將獲取的震源信號離散化并分析有效信號的到達時間，記錄各個時間傳感器的時間，計算相鄰各個時間傳感器時間間隔；采集收集到的信號波形數(shù)據(jù)，校驗信號波形的正確性。
[0010]3)分析處理波形信號數(shù)據(jù)，計算爆炸震源地點的相對坐標，處理波形信號包括分析波形的正確性和選擇整段波形的一部分進行分析。
[0011]在給定的空間范圍內(nèi)，盜采煤礦爆炸震源為O點，其位置為O =r =(x0、yo、zo )。r0、r1、r2、r3分別為4個傳感器P , A , B, C的坐標向量。他們的空間關系如圖5。
[0012]在實際的三維地質(zhì)空間中，只取P點的波形數(shù)=/(Ri)據(jù)進行計算，傳感器觀測點
P的位置為P = r0 = (X，y, z)爆炸產(chǎn)生的震動而發(fā)出的波信號用函數(shù)s(t)表示,爆炸波
形信號在不均勻介質(zhì)中傳播肯定會產(chǎn)生畸變，那么定義另一個函數(shù)Q(t)來表示信號傳遞到傳感器觀測點P的畸變。假設爆炸信號波的平均傳播速度為V，從震源點O傳播到觀
測點P的距離為
【權利要求】
1.一種地下震源定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)拾取震源信號； 步驟2)將獲取的震源信號離散化并分析有效信號的到達時間； 步驟3)分析處理波形信號數(shù)據(jù)，計算爆炸震源地點的相對坐標； 步驟4)相對坐標轉化為實際GPS坐標； 步驟5)實際GPS坐標與地理信息系統(tǒng)地圖對接，實現(xiàn)衛(wèi)星地圖定位爆炸震源點位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種地下震源定位方法，其特征在于:步驟I)中，還應包括濾波和檢波等過程。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種地下震源定位方法，其特征在于:步驟2)中，采集的震源信號波形為經(jīng)過步驟I)檢波濾波過后的震動波，拾取震源時刻的時間為若干個傳感器的時間，步驟2)還包括計算震源信號經(jīng)過各個相鄰傳感器的時間間隔。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種地下震源定位方法，其特征在于:步驟3)中，處理波形信號包括分析波形的正確性和選擇整段波形的一部分進行分析。
5.礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括拾震器、信號采集裝置、數(shù)據(jù)處理裝置以及計算機或者其他移動便攜設備；拾震器安裝于巷道或者巖層中，拾震器與信號采集裝置中的輸入端連接，信號采集裝置輸出端與數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端連接，數(shù)據(jù)處理的輸出端與計算機或者其他移動便攜設備連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述信號采集裝置至少需要4個傳感器采集信號。
7.根據(jù)權利要求5所述的礦區(qū)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述移動便攜設備為安裝有DSP、ARM等處理芯片的移動便攜式在線防盜采設備。
【文檔編號】G01S19/42GK103742194SQ201310640930
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權日:2013年12月4日
【發(fā)明者】張法全, 楊曉哲, 王國富, 葉金才, 孫安青 申請人:桂林電子科技大學