[發明專利]一種傳感-采集-無線發射綜合集成微震監測系統及方法

有效

• 申請號: 201910172760.3
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109765610B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 陳炳瑞;朱新豪;李華方;符啟卿
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所;湖北海震科創技術有限公司
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/22;G01V1/20
• 代理公司: 42001 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 李鵬;王敏鋒<國際申請>=<國際公布>=

本發明公開了一種傳感?采集?無線發射綜合集成微震監測系統，包括傳感單元，還包括采集?無線發射單元，采集?無線發射單元包括防爆保護裝置、采集儀、電源、無線發射器和柔性天線。防爆保護裝置的開口端設置有推行螺母，防爆保護裝置外壁套設有支撐臺，連接環活動套設在防爆保護裝置的開口端，推行螺母與連接環連接，連接環周向設置有多個內翼彈片，內翼彈片分別與對應的脹片外翼連接。本發明還公開了一種傳感?采集?無線發射綜合集成微震監測方法，本發明將微震信號的有線傳輸變為無線傳輸，使微震傳感器的布置位置更加靈活。通過推行螺母實現脹片的張開與收縮。并在脹片外翼增加了摩擦齒紋，增大了孔內的承重，增強了與孔壁耦合效果。

技術領域

本發明涉及微震監測領域，具體涉及一種包含傳感-采集-無線發射功能的綜合集成微震系統，還涉及一種包含傳感-采集-無線發射功能的綜合集成微震方法，適用現場微震監測及實驗等領域。

背景技術

微震監測技術是巖石工程災害監測與防控的重要手段之一，目前微震監測技術信號感知、采集和傳輸設備基本上都是分離的，傳感器和采集儀之間為電纜傳輸，采集儀和信號接收服務器之間也主要通過有線（光纜和電纜）進行傳輸。

巖石工程巖爆等災害多發生在開挖（開采）面附近或其擾動范圍內，比如深埋隧洞巖爆災害主要發生在掌子面后方30米的范圍內，該區域既是開挖、支護密集施工區，又在爆破開挖碎石飛射的范圍內，傳統的有線微震監測技術難以在該區域開展監測，傳感器只能布置在爆破開挖（開采）碎石飛射的范圍之外。因此，掌子面前后巖爆孕育過程的巖石破裂微震信息，尤其是小尺寸的微弱信息丟失嚴重，將會對巖爆等災害孕育規律認知與預警產生很大的影響。

另外，在TBM施工隧洞中，由于TBM自身結構限制，采用傳統的有線微震監測技術，傳感器布置只能在隧洞上半部分進行傳感器安裝，這導致傳感器陣列的幾何形態接近平面，進而影響微震源的定位效果；在鉆爆法開挖的隧洞中，采用傳統的有線微震監測技術，傳感器一般需要布置在隧洞兩側，而采集儀固定在一側，另一側的傳感器的數據傳輸線需要過拱頂才能到達采集儀，過拱頂需要使用吊車度線、鑿巖臺車在洞壁打孔固定數據傳輸線，由此大大增加了工作量，并且信號傳輸線過拱頂大大增加了被現場機車等設備損壞的概率，影響微震信號采集的連續性，進而影響災害的監測與預警。

采用無線發射技術雖能良好解決上述問題。但又帶來了新的技術難題，如，傳統有線方式是將傳感器固定在鉆孔底部，通過數據傳輸線傳輸至外部的采集儀中，采集儀使用日常的220V交流電供電；而采用無線技術后，需將傳感器、采集儀和無線發射器固定在一個裝置內，并由攜帶的電池供電，如果采用持續接收與傳輸（無線發射）的方法，采集儀工作周期將大大縮短，需頻繁拆卸設備對電源充電，這會影響監測效果和施工效率。此外，由于對傳感器、采集儀、無線發射器和電源進行集成，使得其直徑和重量都要比傳感器大，安裝位置位于洞口而不同于傳感器的洞底，也對設備固定在洞壁的方式和能力提出了新的要求。現有技術無法解決上述問題，因此，設計了一套一種傳感-采集-無線發射綜合集成微震監測系統，具有重要的意義和良好的市場前景。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷，本發明提供了一種傳感-采集-無線發射綜合集成微震監測系統。還提供了一種包含傳感-采集-無線發射功能的綜合集成微震方法。

本發明的主要內容如下：

一種傳感-采集-無線發射綜合集成微震監測系統，包括傳感單元，還包括采集-無線發射單元，

傳感單元包括微震傳感器，微震傳感器設置在鉆孔的孔底，鉆孔開設在隧洞的內壁，

采集-無線發射單元包括防爆保護裝置、采集儀、電源、無線發射器和柔性天線，電源分別與采集儀和無線發射器連接，

采集儀、電源、以及無線發射器均設置在防爆保護裝置內，