[發明專利]地聲事件定位及失穩災害預警方法、感知儀、監測系統

有效

• 申請號: 202110068789.4
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112904414B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 董隴軍;張義涵
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 姚瑤

本發明公開了一種地聲事件定位方法及其失穩災害預警方法、地聲感知儀、監測系統及其可讀存儲介質，所述地聲事件定位方法考慮了地聲事件源產生的波到達任一監測點的地聲信號的到時、時域參數、頻譜信息、波形形狀，進而全面反映出傳播介質的不均勻性，最終提高了地聲事件定位的反演精度；所述失穩災害預警方法從不同維度下綜合考慮了災害失穩的前兆信息，并依據前兆因子的變化趨勢，構建了兼具高適用性、準時效性、低失效率的地聲失穩災害預警手段；本發明提供的地聲感知儀則實現了信號采集以及處理的一體化；對采集的地聲信號進行了微小信號增強、濾波、保真等處理，提高了抗干擾能力以及更能有效感知多頻段地聲信號。

技術領域

本發明屬于巖土體工程災害防護技術領域，具體涉及一種地聲事件定位方法及其失穩災害預警方法、地聲智能感知儀、監測系統及其可讀存儲介質。

背景技術

隨著人類社會的發展，諸多大型工程建造在巖土體上，如尾礦壩、水壩、隧道、礦山、高速公路、地鐵等。上述工程失穩帶來的人員傷亡、設備損失事故觸目驚醒，發生在1928年洛杉磯的圣弗朗西斯大壩潰壩事故，造成多達600人死亡；2008年山西新塔礦業尾礦庫潰壩事故造成277人死亡，直接經濟損失達9619.2萬；2020年7月緬甸帕敢翡翠礦區發生大規模塌方，此次礦難共造成至少174人死亡。科研技術人員一直試圖探尋預報地聲災害失穩的有效途徑，諸如位移、應力、震動、應變、微震等大量傳統監測方法手段已經在一定層面上取得了一些效果。

其中，關于地聲事件空間位置反演是關鍵性技術。在任何一個工程場景下，波的傳播介質都是各向異性的，但以往微震源或者聲發射源定位都是基于時間定位的理論計算模型，存在傳播介質各向同性的基本設定。更重要地是，基于到時的定位方法在地聲事件位置反演過程中僅僅考慮了完整波形信號的局部點信息，忽略包括振幅、頻率、形狀等表征波形時頻特征在內的其他諸多關鍵因素，從而導致現有基于到時的定位方法的準確性還有待提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種地聲事件定位方法及其失穩災害預警方法、地聲智能感知儀、監測系統及其可讀存儲介質，其中，基于到時、時域參數、頻譜信息、波形形狀綜合考慮應力波遷移傳播過程，以綜合反映出傳播介質的不均勻性，進而提出的上述定位方法為可以顯著減小地聲事件位置反演的誤差；提出的失穩災害預警方法構建了高適用性、準時效性、低失效率的地聲失穩災害預警手段；提出的地聲智能感知儀對采集的地聲信號進行了微小信號增強、濾波、保真等處理，提高了抗干擾能力，更能有效感知多頻段地聲信號，實現信號保真效果。

一方面，本發明提供的一種地聲事件定位方法，包括如下步驟：

S1：采集地聲事件的波形表征量的觀測值，所述波形表征量包括：地聲事件源產生的波到達任一監測點的地聲信號的到時、時域參數、頻譜信息、波形形狀的任意組合；

S2：構建監測點之間的波形表征量的理論傳播差模型以及觀測傳播差模型，其中，計算兩個監測點之間的波形表征量差值；

S3：基于所述理論傳播差模型以及觀測傳播差模型構建目標函數，并基于目標函數反演出地聲事件的位置。

本發明在地聲事件定位中基于到時、幅值、拐角頻率、上升角等綜合考慮應力波遷移傳播過程，以綜合反映出傳播介質的不均勻性，進而提出的上述定位方法為一種各向異性的非線性定位方法，其可以顯著減小地聲事件位置反演的誤差。其中，優選波形表征量為到時、時域參數、頻譜信息、波形形狀的組合，從而更加全方面地反映地聲信號的傳播特性，提高地聲事件定位結果的準確性。

可選地，所述目標函數如下：

G(x_p,y_p,z_p,…)＝min∑(DA_xyz+DF_xyz+DS_xyz+DT_xyz)