[發明專利]一種微震震源定位方法及系統

有效

• 申請號: 202110479413.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113189644B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 潘玉寨;張鵬旭;董夢瑤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

本發明公開了一種微震震源定位方法及系統。該方法包括：采用傳感器采集微震震源數據；根據所述震源數據，通過能量比法和中值濾波法確定微震波形的初至時刻；根據所述初至時刻以及所述傳感器的坐標位置，采用網格搜索法確定微震震源的初始位置；根據所述初始位置、所述傳感器的坐標位置以及所述初至時刻，采用粒子群算法確定微震震源的準確位置。本發明首先利用網格搜索法縮小了粒子群隨機搜索的范圍，避免了粒子限入局部最小值，引起大的定位誤差。因此，粒子群算法只需要在小的搜索范圍完成任務，意味著只需要較小的粒子數量，即可達到足夠的定位精度和可靠性。從而實現了在較小的運算量的前提下，提高了定位精度和可靠性。

技術領域

本發明涉及微震震源定位方法及系統領域，特別是涉及一種微震震源定位方法及系統。

背景技術

微震是指外界條件作用下，固體物質內部局部應力集中區，在由初始高能狀態向低能狀態過渡時，應變能以彈性波的方法快速釋放，頻率在10-300Hz的聲發射現象。

微震監測技術源于對地殼自發地震的研究，后應用于礦山地震監測領域，以人工地震和天然地震發生的強度較弱的應力波為監測對象，突破了傳統監測設備監測范圍在時間與空間上的限制，實現了實時全范圍全天候的立體監測。國際上南非、加拿大等國的金屬礦山在地壓監測應用中取得良好效果。

1、礦山開采過程中，采空區分布未知與礦權越界采取等問題普遍存在，需要對礦山開采過程進行監測。需要借助現代化地震監測技術及地震信號數據處理手段，對礦山井下活動進行準確追蹤測定，礦山開采過程中采用爆破方式進行，而爆破會在地殼產生一定的震動。利用微震追蹤定位，得到地下開采面的空間位置形態，是一種動態、實時、不間斷的監測技術，可用于監測和追蹤各種采礦行為。

2、在采礦的過程中，隨著采空區的增加和施工影響區域的增多，巖層地質結構會相應的改變，某些采空區域的巖層就可能會用應力失衡的條件下就會發生微小破裂，產生聲發射現象，即以聲波的形式向周圍釋放能量，頻率在300Hz以下的稱為微震。這些微小破裂的增多，最終導致大的礦震，危害人們的生命安全。如果能夠對地殼微震情況進行監測，及時檢測到這些信息，通過計算分析監測的微震信息，確定微震發生的大小及位置，以及微震事件累積數量等，即可以及早發現，提前判斷礦山巖體穩定性并提出合理預測，實現高精度、遠距離、動態、實時監測，從而起至災害報警傷腦筋，提前預防災害發生，降低對人們的危害，遏制重大事故。

無論上述哪種應用，首先要采集到微震事件，通過建立軟件，基于各種算法實現所記錄信號的分析識別，利用地震定位方法，實現震源定位和追蹤。在此過程中，定位算法是定位系統的核心

在微震源定位算法中，全局優化算法對于傳統算法有著一定的優勢，其對復雜地質的適應性更好，能夠建立其更為真實的速度模型，但運算量過于巨大。因此在提高優化運算速度的前提下，如果快速且準確地實現定位是定位算法的最重要目標。由于單一算法的局域性，單一算法往往實用性不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種微震震源定位方法及系統，采用以網格搜索法為輔，粒子群算法為主體的算法進行微震震源定位，能夠提高定位精度和速度。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種微震震源定位方法，包括：

采用傳感器采集微震震源數據；

根據所述震源數據，通過能量比法和中值濾波法確定微震波形的初至時刻；

根據所述初至時刻以及所述傳感器的坐標位置，采用網格搜索法確定微震震源的初始位置；

根據所述初始位置、所述傳感器的坐標位置以及所述初至時刻，采用粒子群算法確定微震震源的準確位置。

進一步地，所述根據所述震源數據，通過能量比法和中值濾波法確定微震波形的初至時刻，具體包括：

根據所述震源數據，構建特征函數；