一种冲击地压微震实时监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿山开采安全监测设备，特别是一种冲击地压微震实时监测系统。
【背景技术】
[0002]矿山开采诱发冲击地压产生的微震不仅造成人员伤亡、巷道阻塞、地表建筑物坍塌，而且引发煤、瓦斯等有害物质爆炸。这种突发性的矿震复杂多样，威胁着煤矿安全生产。利用物体在承受荷载时产生的声发射现象，借助电子设备对矿山开采诱发冲击地压产生的微震信号进行检测，是解决上述问题的有效措施。目前存在的微震监测系统主要是由井下信号采集、采集信号处理和井上上位机子系统组成。然而这些现有微震监测系统都有着实时性差，定位精度差，信号在远距离传输过程中容易受到外界信号干扰等问题。本发明不仅可以更精确的确定矿山震动震源位置、更精确的计算微震能量的大小，而且还能够分析得到矿山震源的其他参数，如震源的震动矩、应力降、位移等等，显示和处理长壁工作面、掘进头、地质构造等等其它许多资料，并对所形成的数据库进行管理和使用，达到微震信号实时多通道采集、光纤高速传输、数据无延时同步接收的目的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种成本低、工作效率高、监测范围灵活、定位精度高，可对微震信号进行高性能实时多通道采集、数据无延时同步接收的冲击地压微震实时监测系统。
[0004]本发明解决技术问题采用的技术方案是:该监测系统包括:微震传感器模块、信号处理模块、数据采集器、井下以太网口、井下光电转换器、井上光电转换器、井上以太网口、数据还原模块和PC上位机系统；微震传感器模块连接信号处理模块，信号处理模块连接数据采集器，数据采集器通过井下以太网口连接井下光电转换器，井下光电转换器和井上光电转换器之间通过光纤连接，井上光电转换器通过以太网口连接数据还原模块，数据还原模块连接PC上位机系统。
[0005]所述的数据采集器包括:模数转换模块、主监控处理器、以太网收发器、实时时钟模块和电源模块；主监控处理器连接模数转换模块和以太网收发器，实时时钟模块集成在主监控处理器内部，电源模块为数据采集器供电；具有200KSPS的采样率，最高23KHz模拟输入带宽，可同时对16路模拟信号进行同步采集和预处理。
[0006]所述的井下光电转换器和井上光电转换器结构相同，均包括:光收发一体模块、网络变压器和电源模块，光收发一体模块实现光信号到电信号或电信号到光信号的转化，井下光电转换器和井上光电转换器之间通过网络变压器和光纤连接，电源模块提供工作电源；放置在井下的光电转换器将通过网口接收到的数据转化为光信号进行传输，光信号传输到井上由井上光电转换器转化为网口数据，网络变压器满足电气隔离的要求，可无失真传输以太网信号。
[0007]所述的数据还原模块实现无延时同步接收数据，包括:以太网数据收发模块、CPU处理模块、D/A转换器和电源模块；以太网数据收发模块与CPU处理模块相连接，CPU处理模块与D/A转换器相连接，电源模块对各个模块供电；所述的以太网数据收发模块包含一个网络变压器，实现变速稳压作用；所述的D/A转换器为4个4路输出的D/A转换器63，D/A转换器将数字信号转化为模拟信号，实现16通道信号同步输出。
[0008]有益效果，由于采用了上述方案，冲击地压微震实时监测系统通过对微震信号的放大滤波处理得到安全可靠的数据，可同步采集多达16路监测点的大量数据，监测数据转换成光信号通过光纤可远程传送，可无延时同步接收无噪声干扰的数据，PC系统可实现远程控制，具有灵活可靠、工作效率高、成本低的特点，可实现准确安全高效监测，使冲击地压微震灾害带来的生命财产损失大大减少。
[0009]优点:可同时对16通道数据同步采集和预处理；可实现无延时同步输出16通道数据；通过光纤将采集的数据远距离传输，实现系统远距离监控的目的。
【附图说明】
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[0010]图1是本发明的结构连接关系图。
[0011]图2是本发明的数据采集器硬件结构组成框图。
[0012]图3是本发明的数据还原模块硬件结构组成框图。
[0013]图4是本发明的数据采集器功能框图。
[0014]图5是本发明的井下光电转换图。
[0015]图6是本发明的以太网数据发射的流程图。
[0016]图7是本发明的以太网数据接收的流程图。
[0017]图中，1、微震传感器模块；2、信号处理模块；3、数据采集器；31、主监控处理器；32、A/D转换器；33、以太网收发器；34、实时时钟模块；35、电源模块；4、井下以太网口 ；4-1、井上以太网口 ；5、井下光电转换器；5-1、井上光电转换器；51、光收发一体模块；52、网络变压器；53、电源模块；6、数据还原模块；61、以太网数据收发模块；62、CPU处理模块；63、D/A转换器；64、电源模块；7、PC上位机系统。
【具体实施方式】
[0018]该监测系统包括:微震传感器模块1、信号处理模块2、数据采集器3、井下以太网口 4、井下光电转换器5、井上光电转换器5-1、井上以太网口 4-1、数据还原模块6和PC上位机系统7 ;微震传感器模块I连接信号处理模块2，信号处理模块2连接数据采集器3，数据采集器3通过井下以太网口 4连接井下光电转换器5，井下光电转换器5和井上光电转换器5-1之间通过光纤连接，井上光电转换器5-1通过以太网口 4-1连接数据还原模块6，数据还原模块6连接PC上位机系统7。
[0019]所述的数据采集器3包括:模数转换模块31、主监控处理器32、以太网收发器33、实时时钟模块34和电源模块35 ;主监控处理器32连接模数转换模块31和以太网收发器33，实时时钟模块34集成在主监控处理器32内部，电源模块35为数据采集器3供电；具有200KSPS的采样率，最高23KHz模拟输入带宽，可同时对16路模拟信号进行同步采集和预处理。
[0020]所述的井下光电转换器5和井上光电转换器5-1结构相同，均包括:光收发一体模块51、网络变压器52和电源模块53，光收发一体模块51实现光信号到电信号或电信号到光信号的转化，井下光电转换器5和井上光电转换器5-1之间通过网络变压器52和光纤连接，电源模块53提供工作电源；放置在井下的光电转换器5将通过网口接收到的数据转化为光信号进行传输，光信号传输到井上由井上光电转换器5-1转化为网口数据，网络变压器52满足电气隔离的要求，可无失真传输以太网信号。光纤具有频带宽，通信容量大，损耗低，传输距离长，抗电磁干扰性能好的优点。
[0021]所述的数据还原模块6实现无延时同步接收数据，包括:以太网数据收发模块61、CPU处理模块62、D/A转换器63和电源模块64 ；以太网数据收发模块61与CPU处理模块62相连接，CPU处理模块62与D/A转换器63相连接，电源模块64对各个模块供电；所述的以太网数据收发模块61包含一个网络变压器，实现变速稳压作用；所述的D/A转换器(63)为4个4路输出的D/A转换器63，D/A转换器63将数字信号转化为模拟信号，实现16通道信号同步输出。
[0022]实施例1:图1中，冲击地压微震实时监测系统包括:微震传感器模块1、信号处理模块2、数据采集器3、井下以太网口 4、井下光电转换器5、井上光电转换器5-1、井上以太网口 4-1、数据还原模块6和PC上位机系统7 ;微震传感器模块I将震动信号转化为O?4mA的电流信号传输至信号处理模块2，信号处理模块2对信号进行滤波放大处理，由O?4mA电流信号转化为正负1V的电压信号，再传输至数据采集器3，16个数据处理板连接到一个数据采集器。数据采集器3采集16路模拟信号，转化成16路数字信号，再通过井下以太网口 4传输至井下光电转换器5，井下光电转换器5将16路数字电信号转换成为16路数字光信号，该光信号经光纤传输至井上光电转换器5-1再次进行光电转换，转换成16路电信号，该电信号通过井上以太网口 4-1传输至数据还原模块6，将数据显示到PC上位机系统7。
[0023]图2中，数据采集器3由下列硬件组成:主监控处理器31、A/D转换器32、以太网收发器33、实时时钟模块34和电源模块35，主监控处理器31连接A/D转换器32和以太网收发器33，时钟模块34集成在主监控处理器31内部，电源模块35连接数据采集器3。具有200KSPS的采样率，最高23KHz模拟输入带宽，可同时对16路模拟信号进行同步采集和预处理。
[0024]图3中，数据还原模块6主要包括以太网数据收发模块61、CPU处理模块62、D/A转换器63和电源模块64，以太网数据收发