[發明專利]基于互聯網與超級計算機的礦山微震監測系統

在審

• 申請號: 201710221313.3
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN108693553A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 李曉斌;云美厚;徐招峰;趙秋芳;馮磊;文廣超;江澤宇
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01V1/104
• 分類號: G01V1/104;G01V1/30;G01V1/22;G01V1/42;H04L29/08;H04L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

基于互聯網與超級計算機的礦山微震監測系統包括礦山采掘工作面的采集子系統、礦山井下通訊、監控工作站、互聯網系統、超級計算機中心和時鐘匹配裝置；采掘工作面的采集子系統由信號采集單元、現場通訊總線、電源工作站、采集工作站構成，信號采集單元具有獨立地址，主要功能為信號模數轉換、將數據通過現場總線實時傳送至采集工作站，電源工作站實現通訊中繼作用；采集工作站利用礦山已有通訊網絡傳送采集的數據至地面監控工作站，監控工作站利用互聯網傳送數據至超級計算中心；超級計算中心及時完成數據處理、地質解析和災害預測，并將處理、解釋結果和預測結果傳送至礦山的監控工作站，精密時間協議和時鐘匹配裝置使整個系統時鐘一致。

技術領域

本發明涉及一種礦山安全技術領域的方法和系統。具體地，本發明利用布置礦井采掘工作面傳感器監測礦山開采中發生的微震事件，基于互聯網傳輸至超級計算中心，利用超級計算機處理等實現預測可能發生的動力災害。

背景技術

礦山開采過程中，由于礦山井巷或者采場周圍礦體和圍巖應力被破壞而發生彈性變形，超過了巖體能承受高壓的脆性巖體極限平衡狀態，向自由空間突然釋放巨大能量，因此而產生的以急劇、猛烈的破壞為特征的動力現象稱之礦山動力災害，如礦山沖擊地壓、冒頂、礦震、水害突出、煤與瓦斯突出等。微震監測系統就是一種及時的動力災害監測手段，具有遠距離、動態、三維、實時監測的特點，能夠給出震動后的各種信息，并根據震源情況確定破裂尺度和性質，具有不損傷巖體、勞動強度小、時間和空間連續，還可以根據震源情況進一步分析破裂尺度、強度和性質等優點，能夠為評價范圍內的礦山動力災害隱患提供依據。

礦山微震監測需要實時、長期的進行監測，其數據量巨大；如何對海量數據進行關聯規則、分類和預測、聚類等分析，并發現可能發生的礦山動力災害，超級計算在此方面顯示出強大的生命力，并做出正確的災害診斷和預警決策。

現有礦山安全災害地球物理監測方法一般需要三個階段，即野外（室外）數據采集、室內數據處理、地質解釋和災害評價階段，施工費時費力、無法及時對可能發生的礦山動力災害做出預測和評估，往往導致地質解釋和災害評估結果失去了指導意義。另一方面，信息容量和信息處理速度的要求也越來越高，這一切已經大大超出了傳統信息處理方法的能力。

總之，傳統的沖擊和突出的礦山動力災害預測方法具有局部性、靜態性、間斷性和滯后性、數據量小，信息不豐富的特點，需要新技術的引入來解決上述的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于互聯網與超級計算機的礦山動力災害監測預警系統及方法，能夠實時多觀測點的采集海量監測數據，并將數據傳輸至超級計算機進行處理、加工、反演、地質解釋和預測可能的安全事故，實現實時分析和診斷礦山動力災變過程，并對礦山動力災害進行預警。

為實現以上目的，本發明采用如下技術方案。

基于互聯網與超級計算機的礦山微震監測系統，包括用于礦山采掘工作面微震監測的現場采集子系統、礦山井下通訊子系統、監控工作站、互聯網系統和超級計算機中心和時鐘匹配裝置等。

所述的礦山采掘工作面微震監測的現場采集子系統包括包括信號采集單元、電源工作站、采集工作站和現場總線等。

所述的信號采集單元是整個采集系統最前段的裝置，具有通訊和獨立地址，布置監測區域的周圍。信號采集單元是保障長時間、穩定和高信噪比采集微震轉換信號的重要模塊，大多情況需要嵌入巖層中，主要以單片機為核心，集成模數轉換信息、單分量或三分量寬頻帶震動信號傳感器、以及壓力傳感器、和姿態傳感器、現場總線通訊協議芯片，實現大動態范圍、高信噪比、寬頻帶測量微震信號、地應力變化和采集角度姿態，并實時將采集的數據傳送至電源工作站或采集工作站。