[發(fā)明專利]基于微震監(jiān)測系統(tǒng)的落石沖擊定位方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110201068.6
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112946735B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張廣遠(yuǎn);張鑫春;趙維剛;嚴(yán)世強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 石家莊鐵道大學(xué)
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 付曉娣

本發(fā)明適用于監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于微震監(jiān)測系統(tǒng)的落石沖擊定位方法及裝置。該方法包括：同步獲取各微震傳感器采集的微震信號，并提取各微震信號中震動(dòng)波的初至到時(shí)序列；基于震動(dòng)波的初至到時(shí)序列，確定當(dāng)次落石沖擊發(fā)生的監(jiān)測子區(qū)域；根據(jù)第一監(jiān)測子區(qū)域?qū)?yīng)的微震傳感器組的微震信號，計(jì)算當(dāng)次落石的時(shí)間差位置指紋；將當(dāng)次落石的時(shí)間差位置指紋輸入預(yù)先訓(xùn)練好的位置指紋?坐標(biāo)模型，得到當(dāng)次落石在第一監(jiān)測子區(qū)域內(nèi)的沖擊位置。本發(fā)明基于微震監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行落石沖擊定位，并通過計(jì)算微震信號的震動(dòng)波初至到時(shí)獲取當(dāng)次落石的時(shí)間差位置指紋，能夠規(guī)避現(xiàn)有技術(shù)中通過波速計(jì)算進(jìn)行落石定位檢測時(shí)帶來的誤差，進(jìn)而提高落石定位準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微震監(jiān)測系統(tǒng)的落石沖擊定位方法及裝置。

背景技術(shù)

高陡邊坡的危巖落石常常會(huì)掉落在鐵軌區(qū)域內(nèi)，進(jìn)而對列車的通行安全造成嚴(yán)重威脅。

現(xiàn)在市面上常見的落石自動(dòng)監(jiān)測定位方法主要有視頻成像法和微震系統(tǒng)監(jiān)測法，然而采用視頻成像法對落石沖擊進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測雖然比較直觀，但易于受霧和雨雪天氣的影響，而微震監(jiān)測法需要通過檢測震動(dòng)波波速的方法進(jìn)行定位，但是波速計(jì)算實(shí)際上存在較大的誤差，因此會(huì)導(dǎo)致落石沖擊定位準(zhǔn)確性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于微震監(jiān)測系統(tǒng)的落石沖擊定位方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中落石沖擊定位準(zhǔn)確性差的問題。

本發(fā)明實(shí)施例的第一方面提供了一種基于微震監(jiān)測系統(tǒng)的落石沖擊定位方法，所述微震監(jiān)測系統(tǒng)包括至少一個(gè)部署于監(jiān)測環(huán)境中的微震傳感器組，每個(gè)微震傳感器組包括至少三個(gè)微震傳感器，每個(gè)微震傳感器組對應(yīng)所述監(jiān)測環(huán)境的一個(gè)監(jiān)測子區(qū)域；所述落石沖擊定位方法包括：

同步獲取各微震傳感器采集的微震信號；

提取各微震信號中震動(dòng)波的初至到時(shí)序列；所述震動(dòng)波由當(dāng)次落石沖擊產(chǎn)生；并基于所述震動(dòng)波的初至到時(shí)序列，確定當(dāng)次落石沖擊發(fā)生的監(jiān)測子區(qū)域，將所述當(dāng)次落石沖擊發(fā)生的監(jiān)測子區(qū)域作為第一監(jiān)測子區(qū)域；

根據(jù)第一監(jiān)測子區(qū)域?qū)?yīng)的微震傳感器組的微震信號，計(jì)算當(dāng)次落石的時(shí)間差位置指紋；所述時(shí)間差位置指紋包括所述第一監(jiān)測子區(qū)域?qū)?yīng)的各微震傳感器之間震動(dòng)波的初至到時(shí)差；

將當(dāng)次落石的時(shí)間差位置指紋輸入預(yù)先訓(xùn)練好的位置指紋-坐標(biāo)模型，得到當(dāng)次落石在第一監(jiān)測子區(qū)域內(nèi)的沖擊位置；其中，所述位置指紋-坐標(biāo)模型基于監(jiān)測環(huán)境內(nèi)的數(shù)個(gè)落石監(jiān)測樣本訓(xùn)練得到，每個(gè)落石監(jiān)測樣本均包含落石的時(shí)間差位置指紋和對應(yīng)的沖擊位置。

本發(fā)明實(shí)施例的第二方面提供了一種基于微震監(jiān)測系統(tǒng)的落石沖擊定位裝置，所述微震監(jiān)測系統(tǒng)包括至少一個(gè)部署于監(jiān)測環(huán)境中的微震傳感器組，每個(gè)微震傳感器組包括至少三個(gè)微震傳感器，每個(gè)微震傳感器組對應(yīng)所述監(jiān)測環(huán)境的一個(gè)監(jiān)測子區(qū)域；所述落石沖擊定位裝置包括：

獲取模塊，用于同步獲取各微震傳感器采集的微震信號；

子區(qū)域確定模塊，用于提取各微震信號中震動(dòng)波的初至到時(shí)序列；所述震動(dòng)波由當(dāng)次落石沖擊產(chǎn)生；并基于所述震動(dòng)波的初至到時(shí)序列，確定當(dāng)次落石沖擊發(fā)生的監(jiān)測子區(qū)域，將所述當(dāng)次落石沖擊發(fā)生的監(jiān)測子區(qū)域作為第一監(jiān)測子區(qū)域；

位置指紋計(jì)算模塊，用于根據(jù)第一監(jiān)測子區(qū)域?qū)?yīng)的微震傳感器組的微震信號，計(jì)算當(dāng)次落石的時(shí)間差位置指紋；所述時(shí)間差位置指紋包括所述第一監(jiān)測子區(qū)域?qū)?yīng)的各微震傳感器之間震動(dòng)波的初至到時(shí)差；

定位模塊，用于將當(dāng)次落石的時(shí)間差位置指紋輸入預(yù)先訓(xùn)練好的位置指紋-坐標(biāo)模型，得到當(dāng)次落石在第一監(jiān)測子區(qū)域內(nèi)的沖擊位置；其中，所述位置指紋-坐標(biāo)模型基于監(jiān)測環(huán)境內(nèi)的數(shù)個(gè)落石監(jiān)測樣本訓(xùn)練得到，每個(gè)落石監(jiān)測樣本均包含落石的時(shí)間差位置指紋和對應(yīng)的沖擊位置。