一种矿区防盗采监测定位方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及矿区相关技术领域，特别是一种矿区防盗采监测定位方法及系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着煤炭行业的快速发展，很多煤矿都已步入深部开采阶段。而在煤矿深 部开采作业过程中，由于煤矿冲击地压等地质活动，引发了越来越多的矿难。为了减少由此 引起的人员伤亡和经济损失，一套行之有效的微震信息采集系统必不可少。目前，由于矿产 资源开采有梳于管理现象存在有时造成了大矿小开、一矿多开现象。特别是一些矿山业主 法制观念淡薄，受利益驱动，盗采行为时有发生。因抢夺资源使盗采矛盾越来越突出。很多 起煤矿重大安全事故都有小煤矿私挖乱采、越界违章作业引发事故的案例。这些违章事件 既导致国家煤矿资源的浪费，又会造成矿井相互连通埋下重大事故隐患，是引发煤矿透水、 瓦斯爆炸等恶性事故的重要原因。在《中华人民共和国煤炭法》里，第三十一条明确规定，煤 炭生产应当依法在批准的开采范围内进行，不得超越批准的开采范围越界、越层开采。采矿 作业不得擅自开采保安煤柱，不得采用可能危及相邻煤矿生产安全的决水、爆破、贯通巷道 等危险方法。而当前现状是当业主发生纠纷时，由于监管部门没有掌握矿山开采的可靠数 据，而在纠纷发生后再对矿山进行采样，费用高、耗用时间长，并且由于各种因素的影响，可 能会造成采样不准确。由此可见，要解决盗采的纠纷，只有加强矿山的信息化管理，提高矿 山管理的现代化水平，做到有据可依，才能有效减少由于盗采发生的纠纷，减少由于盗采引 发的安全事故。
[0003] 由于井下盗采具有隐蔽性，不易发现的特点，国内对矿山盗采的监测仍然是以人 员下井实地监督检查为主要手段，但由于种种原因，此监测手段不仅需要人员多、耗费大量 人力、物力资源而且效果不佳。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对现有技术无法实现矿山盗采的实时监测的技术问题，提供一 种矿区防盗采监测定位方法及系统。
[0005] -种矿区防盗采监测定位方法，包括：
[0006] 拾震器信号获取步骤，包括:从多个安装在巷道或者岩层空间中的任意不重叠位 置的拾震器中获取包括震动数值的拾震器信号；
[0007] 同步时间确定步骤，包括:获取同步时间，将震动数值超过阈值的拾震器信号作为 待确定拾震器信号，根据同步时间确定每个待确定拾震器信号的到达时间；
[0008] 定位步骤，包括:待确定拾震器信号所属拾震器为待确定拾震器，根据每个待确定 拾震器信号，确定盗采炸点相对于待确定拾震器的相对位置，根据多个相对位置计算出盗 采炸点的位置。
[0009] -种矿区防盗采监测定位系统，包括：
[0010]拾震器信号获取模块，用于:从多个安装在巷道或者岩层空间中的任意不重叠位 置的拾震器中获取包括震动数值的拾震器信号；
[0011] 同步时间确定模块，用于:获取同步时间，将震动数值超过阈值的拾震器信号作为 待确定拾震器信号，根据同步时间确定每个待确定拾震器信号的到达时间；
[0012] 定位模块，用于:待确定拾震器信号所属拾震器为待确定拾震器，根据每个待确定 拾震器信号，确定盗采炸点相对于待确定拾震器的相对位置，根据多个相对位置计算出盗 采炸点的位置。
[0013] 本发明通过拾震器监测震动数值，并对拾震器信号进行同步，然后计算出盗采炸 点的具体位置。本发明通过检测精度高、检测周期短的监测设备来对地下开采巷道进行实 时监测和定位，利用信息化手段采用震源定位算法来实现防盗采监测系统的盗采放炮点的 监测。大大方便了对矿山开采实施监督和管理，维护国家和企业的利益、遏制重特大事故的 发生、减少环境污染、提高矿产资源开发利用率。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明一种矿区防盗采监测定位方法的工作流程图；
[0015] 图2为本发明一个最佳实施例的结构示意图；
[0016] 图3为本发明一种矿区防盗采监测定位系统的结构模块图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0018] 如图1所示为本发明一种矿区防盗采监测定位方法的工作流程图，包括：
[0019] 步骤S101，包括:从多个安装在巷道或者岩层空间中的任意不重叠位置的拾震器 中获取包括震动数值的拾震器信号；
[0020] 步骤S102,包括:获取同步时间，将震动数值超过阈值的拾震器信号作为待确定拾 震器信号，根据同步时间确定每个待确定拾震器信号的到达时间；
[0021] 步骤S103,包括:待确定拾震器信号所属拾震器为待确定拾震器，根据每个待确定 拾震器信号，确定盗采炸点相对于待确定拾震器的相对位置，根据多个相对位置计算出盗 采炸点的位置。
[0022] 本发明通过拾震器监测震动数值，并对拾震器信号进行同步，然后计算出盗采炸 点的具体位置。
[0023] 拾震器对巷道或者岩层空间进行震动监测，在步骤S101中对其进行获取，步骤 S101可以是定时获取，也可以是当任意一个拾震器监测到震动即触发步骤S101对所有的拾 震器获取信号。
[0024] 步骤S103对同步好的待确定拾震器信号进行位置定位，确定出具体的盗采炸点。
[0025] 本发明通过检测精度高、检测周期短的监测设备来对地下开采巷道进行实时监测 和定位，利用信息化手段采用震源定位算法来实现防盗采监测系统的盗采放炮点的监测。 大大方便了对矿山开采实施监督和管理，维护国家和企业的利益、遏制重特大事故的发生、 减少环境污染、提高矿产资源开发利用率。
[0026] 在其中一个实施例中，所述拾震器的数量为大于3个。
[0027]优选地，拾震器的数量为5~10个。
[0028]在其中一个实施例中，还包括显示步骤；
[0029]所述显示步骤包括:获取每个待确定拾震器的地理位置坐标，根据盗采炸点相对 于待确定拾震器的相对位置，计算出盗采炸点的地理位置坐标，在电子地图上显示出盗采 炸点。
[0030] 本实施例在电子地图上直观的标识出盗采炸点的位置，使得监测者及时做出行 动，从而有效的发现和监控盗采行为。
[0031] 在其中一个实施例中，所述步骤S103中，所述根据多个相对位置计算出盗采炸点 的位置，具体包括：
[0032] 接收到至少四个来自待确定拾震器的待确定拾震器信号，记录每个待确定拾震器 信号的地震纵波到达时间；
[0033] 对如下方程组进行计算：
[0035]其中，V为地震纵波在岩层中的传递速度，（XQ，yQ，Z())为盗采炸点的三维坐标，（ Xl， yi，Zl)为第i个待确定拾震器的三维坐标为第i个待确定拾震器信号的地震纵波到达时 间，to为盗采炸点的起震时刻，&为第i个待确定拾震器与盗采炸点的距离；
[0036]对上述方程进行求解，得出盗采炸点的起震时刻to和盗采炸点的三维坐标(XQ，yo， Z0) 〇
[0037] 由于地震纵波(primary wave，P波)在岩体中传播速度最快，而且初至时间易于识 另IJ，所以采用P波定位，P波的传播速度可以采用已知数值，或者进行多次预测量确定。
[0038] 本实施例采用至少4个拾震器进行确定，从而得到震源即盗采炸点的三维坐标。然 而，当仅需要考虑二维坐标时，例如不需要考虑震源深度，则可以采用3个拾震器就可以确 定盗采炸点。
[0039] 在其中一个实施例中，所述步骤S102中，采用全球定位系统信号（Global Positioning System，GPS)的时间信息作为同步时间。如图2所示为本发明一个最佳实施例 的结构示意图，包括:拾震器21、信号采集系统22、服务器23、监测计算机24和GPS信号采集 设备25;拾震器21安装于巷道或者岩层中，拾震器21与信号采集系统22中的输入端连接，信 号采集系统22输出端与服务器23输入端相连接，服务器23输出端与监测计算机24连接，监 测计算机24与GPS信号采集设备25输出端相连接，信号采集系统22与GPS信号采集设备25输 出端相连接。
[0040] 所述信号采集系统连接GPS信号采集系统，两者时间同步。
[0041 ]所述拾震器为5个，5个拾震器安装在在巷道或者岩层空间中的任意不重叠的位 置，由5个拾震器信号，信号采集系统连接GPS信号采集设备，从而获取GPS时间信息用以时 间同步。分析出有效信号，提取有效信号的到达时间，然后依据这些参数由服务器通过执行 PSO-Broyden混合算法解决空间目标的定位问题，从而确认出盗采炸点的相对坐标位置。计 算机连接GPS信号采集设备，从而获取GPS定位信息，通过计算机转换计算出具体的GPS卫星 定位的坐标位置，在电子地图上直观的标识出盗采炸点的位置，使得监测者及时做出行动， 从而有效的发现和监控盗采行为。
[0042] 其中信号采集系统22选用STM32F407作为核心处理器，并结合FPGA(Field Programmable Gate Array)使系统处理数据更加快速和准确，体积也大大减小