[發(fā)明專利]基于手機移動傳感網(wǎng)絡的礦震監(jiān)測系統(tǒng)及群智定位方法

有效

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• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111405469B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 羅浩;潘一山;于靖康;宋寶燕;張利;王俊陸
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/38;H04W4/90;H04L29/08
• 代理公司: 沈陽杰克知識產(chǎn)權代理有限公司 21207
• 代理人: 王洋

基于手機移動傳感網(wǎng)絡的礦震監(jiān)測系統(tǒng)及群智定位方法，步驟為：1)建立數(shù)據(jù)庫，初始化數(shù)據(jù)；2)記錄手機三軸加速度傳感器數(shù)據(jù)，對震動信息進行監(jiān)測；3)對三軸加速度傳感器數(shù)據(jù)特征值進行區(qū)分；4)當確定為震動時，對該段信號降噪；5)計算降噪處理后的震動信號初始到時；6)將震動信號初始到時、移動手機終端GPS定位、手機編碼信息通過蜂窩網(wǎng)絡或wifi網(wǎng)絡上傳至中心機；7)對上傳的同一時間段的震動數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，當網(wǎng)絡中區(qū)域范圍內同一時間段確定為震動的手機數(shù)量超過一定比例，則判定為礦震觸發(fā)事件，計算礦震發(fā)生時間和位置信息。本發(fā)明通過上述方法，提供了一種監(jiān)測覆蓋范圍廣、定位精度高、成本低廉的礦震監(jiān)測系統(tǒng)及群智定位方法。

技術領域

本發(fā)明屬于煤礦開采礦震監(jiān)測領域，尤其涉及一種基于手機移動傳感網(wǎng)絡的礦震監(jiān)測系統(tǒng)及群智定位方法。

背景技術

礦震是由采礦誘發(fā)的礦井地震，礦震發(fā)生時井下圍巖迅速釋放能量，往往造成井下巷道或采掘工作面突然破壞、地面震動、房屋損壞等，嚴重時造成人員傷亡，隨著我國煤礦開采深度增加，礦震事故頻發(fā)，嚴重威脅著我國煤礦的安全生產(chǎn)。

目前礦震監(jiān)測主要是由井下專業(yè)的微震監(jiān)測系統(tǒng)來完成，礦震發(fā)生時，震動波檢測臺站將監(jiān)測到的震動波數(shù)據(jù)記錄發(fā)送至地面監(jiān)測系統(tǒng)，通過提取礦震波信息計算得到發(fā)送的時間、地點和能量大小。現(xiàn)有礦震監(jiān)測設備，設備價格昂貴，機構復雜，每個礦井布點很少，造成網(wǎng)絡覆蓋面積小，存在大量的監(jiān)測盲區(qū)，難以及時、準確的進行監(jiān)測定位并達到有效預警目的。

手機已經(jīng)成為人們生活中的必需品，智能手機的功能也不再僅僅具備通話與短信功能，而是具備更強的智能“感知”能力。智能手機通過內置的加速度傳感器和磁力傳感器感應加速度、方向等變化信息，以此實現(xiàn)屏幕顯示、導航、游戲等功能，同時也可以非常容易的檢測到震動信號。相對于專業(yè)的井下微震傳感器，手機加速度計的靈敏度略有不足，但是礦震發(fā)生地點震源淺，破壞能量大，地面震感強烈，對于有感礦震，智能手機加速度計的靈敏度已經(jīng)足夠，同時利用智能手機建立網(wǎng)絡系統(tǒng)，將自身的礦震監(jiān)測數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡發(fā)布，與專用服務器連接，形成一個云監(jiān)測網(wǎng)絡，充分利用手機監(jiān)測到的海量基礎數(shù)據(jù)進行礦震監(jiān)測定位分析。

目前，尚未有利用智能手機移動傳感網(wǎng)絡建立的礦震監(jiān)測系統(tǒng)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種基于手機移動傳感網(wǎng)絡的礦震監(jiān)測系統(tǒng)及群智定位方法，以克服現(xiàn)有的定位系統(tǒng)存在的監(jiān)測覆蓋范圍小，定位不夠準確，成本昂貴等一系列問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術方案為：基于手機移動傳感網(wǎng)絡的礦震監(jiān)測系統(tǒng)及群智定位方法，其特征在于，其步驟為：

1)將中心機與移動手機終端通過蜂窩網(wǎng)絡連接，建立數(shù)據(jù)庫，初始化參與監(jiān)測工作的移動手機終端和中心機的初始數(shù)據(jù)；

2)通過軟件記錄三軸加速度傳感器數(shù)據(jù)，持續(xù)對附近震動信息進行監(jiān)測；

3)對步驟2)中記錄的三軸加速度傳感器數(shù)據(jù)進行處理，在數(shù)據(jù)中提取出礦震信號段；

3.1)區(qū)分震動信號和人體日常活動；

3.1.1)給持續(xù)震動的信號進行加窗處理，窗口大小選取0.2-2秒，每次向前滑動窗口大小一半；

3.1.2)計算每個窗口內x，y，z三分量過零數(shù)之和，用于信號頻率區(qū)分；計算加速度矢量和的四分位距，用于信號振幅區(qū)分；計算加速度的累計絕對速度，用于區(qū)分信號能量；

3.2)當信號特征參量滿足高頻率低振幅低能量特征，確定為震動信號；

4)通過小波變換方法對震動信號進行降噪處理；

5)應用長短時窗法對獲取到震動信號進行處理，判斷震動信號初始到時；

6)將震動信號初始到時、移動手機終端GPS定位、手機編碼信息通過蜂窩網(wǎng)絡上傳至中心機；