[發(fā)明專利]采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀及其預警方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610596435.6
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN106291661B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 董隴軍;張凌云;李夕兵
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/20;G01V1/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 楊萍

1.一種采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀，其特征在于：包括微震信號處理系統(tǒng)、信號傳感與采集器和預警器；

所述信號傳感與采集器布置在采場進路或鄰近的沿脈巷中，對采場巖體微破裂信號進行監(jiān)測，采集震源參數(shù)，并傳輸?shù)轿⒄鹦盘柼幚硐到y(tǒng)；微震信號處理系統(tǒng)通過分析采集到的震源參數(shù)，對采場巖體的穩(wěn)定性狀態(tài)進行判定，并傳輸控制信號至預警器，對采場巖體的穩(wěn)定性進行預警；

所述信號傳感與采集器包括6個微震傳感器，其中3個微震傳感器為低頻傳感器，用于監(jiān)測頻率范圍為3‐3KHZ內的低頻信號，另3個微震傳感器為高頻傳感器，用于監(jiān)測頻率范圍為2K‐30KHZ內的高頻信號；

在巷道頂板、兩幫或者底板打孔，并將微震傳感器安裝至孔中。

2.根據(jù)權利要求1所述的采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀，其特征在于：所述信號傳感與采集器通過Wi‐Fi無線通信模塊或電纜與微震信號處理系統(tǒng)通信連接；微震信號處理系統(tǒng)通過Wi‐Fi無線通信模塊或電纜與預警器通信連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀，其特征在于：所述微震信號處理系統(tǒng)帶有USB、RS232、RS485、RJ45接口。

4.一種采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀的預警方法，其特征在于，采用權利要求1～3中任一項所述的采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀，采場巖體穩(wěn)定性狀態(tài)判定與預警包括以下步驟：

S1：信號傳感與采集器采集震源參數(shù)，包括微震時間、微震位置、微震頻率、微震能量和微震震級；并傳輸至微震信號處理系統(tǒng)；

S2：微震信號處理系統(tǒng)分析采集到的震源參數(shù)，對采場巖體的穩(wěn)定性狀態(tài)進行判定；穩(wěn)定性狀態(tài)包括安全狀態(tài)、預警狀態(tài)或危險狀態(tài)，

S3：根據(jù)采場巖體穩(wěn)定性狀態(tài)判定結果，對應控制打開預警器不同顏色的指示燈，從而對采場巖體穩(wěn)定性進行預警。

5.根據(jù)權利要求4所述采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀的預警方法，其特征在于，所述S2中，微震信號處理系統(tǒng)分析采集到的震源參數(shù)，對采場巖體的穩(wěn)定性狀態(tài)進行判定包括以下步驟：

步驟1、微震信號處理系統(tǒng)進行以下計算：

1)計算每個300秒內的微震事件數(shù)、平均微震能量和平均微震震級，分別記為事件率Pf、能量率E和平均震級R；

2)計算第t個300秒相對于第t‐1個300秒的事件率、能量率和平均震級的增量，分別記為Z₁、Z₂和Z₃；

3)計算平靜時每個300秒內的平均事件率、平均能量率和平均震級，分別記為背景事件率Pf’、背景能量率E’和背景平均震級R’；

4)計算事件率、能量率、平均震級的臨界增量Z₁’、Z₂’、Z₃’；其中Z₁’＝0.1～2Pf’，Z₂’＝0.1～2E’，Z₃’＝0.1～2R’；

步驟2、設定巖石穩(wěn)定性狀態(tài)判定閾值為Pf’、E’、R’、Z₁’、Z₂’、Z₃’；對Pf＞Pf’，E＞E’，R＞R’，Z₁＞Z₁’，Z₂＞Z₂’，Z₃＞Z₃’分別進行布爾運算；結果為真，記為1，結果為假，記為0；將6組布爾運算的結果按順序記為一個六位數(shù)值，由該六位數(shù)值判定的采場巖體穩(wěn)定性狀態(tài)。

6.根據(jù)權利要求5所述的采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀的預警方法，其特征在于，穩(wěn)定性狀態(tài)為安全狀態(tài)、預警狀態(tài)或危險狀態(tài)時，相應控制打開預警器的綠燈、黃燈或紅燈；

布爾運算的結果與控制打開的預警器指示燈燈光顏色對應關系如下表所示：

7.根據(jù)權利要求5～6中任一項所述的采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀的預警方法，其特征在于，所述微震信號處理系統(tǒng)基于采集到的震源參數(shù)，利用高階統(tǒng)計量法和自回歸模型法聯(lián)合的方法，識別P波初到時。

8.根據(jù)權利要求7所述的采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀的預警方法，其特征在于，所述微震信號處理系統(tǒng)根據(jù)微震傳感器所在位置的坐標、P波初到時、距離運算公式及波速度與時間關系式，采用解析與迭代求解其中一種方法計算震源位置，并進行顯示。

9.根據(jù)權利要求8所述的采場微震連續(xù)監(jiān)測智能預警儀的預警方法，其特征在于，所述微震信號處理系統(tǒng)基于采集到的震源參數(shù)生成各種微震信號圖表，包括微震能量‐時間表、微震震級‐時間表和微震頻率‐時間表；

所述微震信號處理系統(tǒng)還包括人機交互模塊，用于根據(jù)人工現(xiàn)場確認的采場實際情況，對各種微震信號圖表進行修正。