一种矿用冲击地压微震实时监测系统的制作方法

本发明属于煤矿安全生产监测的技术领域，具体涉及一种矿用冲击地压微震实时监测系统。

背景技术：

在煤矿领域，冲击地压灾害是一种开采又发的矿山地震，不仅造成井巷破坏、而且会引发瓦斯、煤尘爆炸，造成严重的人员伤害。

为了防止煤矿井下的地压震动造成的人员伤害，大多数煤矿单位均采用在井下安装微震传感器实时监测微震信号，在井上安装监控主机对微震信号进行分析，从而判断矿压危害程度，进而发出警报以及时采取措施的方式来保护井下工作人员的生命安全。

由于井下环境恶劣，微震监测存在受干扰程度高的缺点，对微震监测工作带来隐患。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种抗干扰能力较好的矿用冲击地压微震实时监测系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种矿用冲击地压微震实时监测系统，包括：依次连接的微震信号采集模块、数据发射模块、数据接收模块和控制主机；所述微震信号采集模块包括：传感器、信号调理电路、微处理器和电源模块，所述传感器通过信号调理电路与微处理器电连接，所述微处理器与数据发射模块电连接，所述电源模块为微震信号采集模块和数据发射模块提供电源供给；所述信号调理电路包括：放大电路、滤波电路和a/d转换模块，所述电源模块包括：抗干扰电路和稳压电路。

优选地，所述微震信号采集模块还包括：存储模块，所述存储模块与微处理器电连接。

优选地，所述放大电路的电路结构为：包括运放芯片ic1、运放芯片ic2；所述滤波电路电路结构为：包括运放芯片ic21、运放芯片ic22和运放芯片ic23；所述运放芯片ic1的反相输入端分别与电阻r1的一端、二极管vd1的正极、二极管vd2的正极、电阻r2的一端、电容c1的一端相连，所述电阻r1的另一端与传感器的信号输入端a1相连；所述运放芯片ic1的同相输入端分别与二极管vd1的负极、二极管vd2的负极连接后接地；所述运放芯片ic1的电源正端与电容c2的一端、+5v电压输入端相连，所述电容c2的另一端接地，所述运放芯片ic1的电源负端与电容c3的一端、-5v电压输入端相连，所述电容c3的另一端接地；所述运放芯片ic1的输出端分别与电阻r2的另一端、电容c1的另一端、电阻r3的一端相连，所述电阻r3的另一端分别与电容c4的一端、电阻r4的一端、运放芯片ic2的反相输入端相连，所述电容c4的另一端接地，所述电阻r4的另一端分别与运放芯片ic2的输出端、电阻r6的一端相连，所述电阻r6的另一端与滤波电路的输入端a2相连；所述运放芯片ic1的同相输入端串接电阻r5后接地；所述运放芯片ic21的反相输入端分别与电阻r22的一端、电容c22的一端、电阻r23的一端、电容c23的一端、电容c24的一端、可调电阻rp21的一端相连，所述电阻r22的另一端分别与电阻r21的一端、电容c26的一端相连，所述电容c26的另一端接地，所述电阻r21的另一端分别与电容c21的一端、滤波电路的输入端a2相连，所述电容c21的另一端与电容c22的另一端相连；所述电阻r23的另一端分别与电容c23的另一端、电阻r24的一端、运放芯片ic21的输出端相连；所述电容c24的另一端分别与可调电阻rp21的另一端、电容c25的一端、运放芯片ic22的输出端相连，所述电容c25的另一端分别与可调电阻rp22的一端、运放芯片ic22的反相输入端相连，所述运放芯片ic22的同相输入端接地；所述电容c23的另一端分别与电阻r23的另一端、电阻r24的一端、运放芯片ic22的输出端相连，所述电阻r24的另一端分别与电阻r25的一端、运放芯片ic22的反相输入端相连，所述放芯片ic23的同相输入端接地，所述电阻r25的另一端分别与可调电阻rp22的另一端、滤波电路的输出端a3相连。

优选地，所述抗干扰电路的电路结构为：包括变压器t1，所述稳压电路的电路结构为：包括稳压器u31；所述变压器t31的正输入端分别与电容c32的一端、保险丝f31的一端相连，所述保险丝f31的另一端分别与电容c31的一端、外部电源正极v+相连，所述电容c31的另一端分别与外部电源负极v-、保险丝f32的一端相连，所述保险丝f32的另一端分别与电容c32的另一端、变压器t31负输入端相连；所述变压器t31的正输出端分别电容c33的一端、保险丝f33的一端相连，所述保险丝f33的另一端分别与电容c34的一端、保险丝fs31的一端相连，所述变压器t31的负输出端分别与电容c33的另一端、保险丝f34的一端相连，所述保险丝f34的另一端分别与电容c34的另一端、电容c35的一端、电容c36的一端相连，所述保险丝fs31的另一端分别与电容c35的另一端、电容c36的另一端、稳压器u31的输入引脚in相连；所述稳压器u31的引脚cb串接电容c37后与电感l31的一端、二极管d31的负极、稳压器u31的引脚sw相连，所述稳压器u31的引脚fb分别与电感l31的另一端、电感l32的一端、电容c38的一端相连，所述二极管d31的另一端分别与稳压器u31的引脚gnd、电容c38的另一端、电感l33的一端相连，所述电感l33的另一端与电容c39的一端连接后接地，所述电容c39的另一端分别与电阻r31的一端、电感l32的另一端、电源模块的电源输出端v1相连，所述电阻r31的另一端串接发光二极管d31后接地。

优选地，所述微处理器的型号为atmegal28l；所述存储模块的型号为at45db41；所述稳压器u31为型号为lm2676的开关型集成稳压芯片。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统，微震信号采集模块的传感器实时采集井下的振动信号，并通过数据发射模块、数据接收模块传送至控制主机进行信号分析，以便及时进行预警和疏散井下工作人员；

本发明中的信号调理电路能够对微震信号进行放大、滤波，信号的抗干扰性，同时，电源模块采用抗干扰设计，提高了电路的抗干扰性，进而提高了整个检测系统的抗干扰程度。

2、本发明中的电源模块采用了高精度的稳压芯片，将噪声降到10db以下，电压稳定，增强了芯片的使用性能和使用寿命。

3、本发明中，通过存储模块，可以将微震信号的波动信息进行存储，当网络故障时，可以通过存储模块将数据进行导出，便于控制主机对微震记录的保存和持续监控。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明实施例一提供的一种矿用冲击地压微震实时监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种矿用冲击地压微震实时监测系统的结构示意图；

图3为本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统中放大电路的电路结构示意图；

图4为本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统中滤波电路的电路结构示意图；

图5为本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统中抗干扰电路和稳压电路的电路结构示意图；

图中：10为微震信号采集模块，20为数据发射模块，30为数据接收模块，40为控制主机；

101为传感器，102为信号调理电路，103为微处理器，104为电源模块，105为存储模块；

1021为放大电路，1022为波电路，1023为a/d转换模块，1041为抗干扰电路，1042为稳压电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的一种矿用冲击地压微震实时监测系统的结构示意图，如图1所示，一种矿用冲击地压微震实时监测系统，包括：依次连接的微震信号采集模块10、数据发射模块20、数据接收模块30和控制主机40；所述微震信号采集模块10包括：传感器101、信号调理电路102、微处理器103和电源模块104，所述传感器101通过信号调理电路102与微处理器103电连接，所述微处理器103与数据发射模块20电连接，所述电源模块104为微震信号采集模块10和数据发射模块20提供电源供给；所述信号调理电路102包括：放大电路1021、滤波电路1022和a/d转换模块1023，所述电源模块104包括：抗干扰电路1041和稳压电路1042。

本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统，微震信号采集模块10的传感器101实时采集井下的振动信号，并通过数据发射模块103、数据接收模块104传送至控制主机40进行信号分析，以便及时进行预警和疏散井下工作人员；本发明中的信号调理电路102能够对微震信号进行放大、滤波，信号的抗干扰性，同时，电源模块104采用抗干扰设计，提高了电路的抗干扰性，进而提高了整个检测系统的抗干扰程度。

图2为本发明实施例二提供的一种矿用冲击地压微震实时监测系统的结构示意图，如图2所示，所述微震信号采集模块10还包括：存储模块105，所述存储模块105与微处理器103电连接；本发明中，通过存储模块105，可以将微震信号的波动信息进行存储，当网络故障时，可以通过存储模块将数据进行导出，便于控制主机对微震记录的保存和持续监控。

图3为本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统中放大电路的电路结构示意图，图4为本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统中滤波电路的电路结构示意图，如图3、图4所示，所述放大电路1021的电路结构为：包括运放芯片ic1、运放芯片ic2；所述滤波电路1022电路结构为：包括运放芯片ic21、运放芯片ic22和运放芯片ic23；所述运放芯片ic1的反相输入端分别与电阻r1的一端、二极管vd1的正极、二极管vd2的正极、电阻r2的一端、电容c1的一端相连，所述电阻r1的另一端与传感器101的信号输入端a1相连；所述运放芯片ic1的同相输入端分别与二极管vd1的负极、二极管vd2的负极连接后接地；所述运放芯片ic1的电源正端与电容c2的一端、+5v电压输入端相连，所述电容c2的另一端接地，所述运放芯片ic1的电源负端与电容c3的一端、-5v电压输入端相连，所述电容c3的另一端接地；所述运放芯片ic1的输出端分别与电阻r2的另一端、电容c1的另一端、电阻r3的一端相连，所述电阻r3的另一端分别与电容c4的一端、电阻r4的一端、运放芯片ic2的反相输入端相连，所述电容c4的另一端接地，所述电阻r4的另一端分别与运放芯片ic2的输出端、电阻r6的一端相连，所述电阻r6的另一端与滤波电路1022的输入端a2相连；所述运放芯片ic1的同相输入端串接电阻r5后接地；所述运放芯片ic21的反相输入端分别与电阻r22的一端、电容c22的一端、电阻r23的一端、电容c23的一端、电容c24的一端、可调电阻rp21的一端相连，所述电阻r22的另一端分别与电阻r21的一端、电容c26的一端相连，所述电容c26的另一端接地，所述电阻r21的另一端分别与电容c21的一端、滤波电路1022的输入端a2相连，所述电容c21的另一端与电容c22的另一端相连；所述电阻r23的另一端分别与电容c23的另一端、电阻r24的一端、运放芯片ic21的输出端相连；所述电容c24的另一端分别与可调电阻rp21的另一端、电容c25的一端、运放芯片ic22的输出端相连，所述电容c25的另一端分别与可调电阻rp22的一端、运放芯片ic22的反相输入端相连，所述运放芯片ic22的同相输入端接地；所述电容c23的另一端分别与电阻r23的另一端、电阻r24的一端、运放芯片ic22的输出端相连，所述电阻r24的另一端分别与电阻r25的一端、运放芯片ic22的反相输入端相连，所述放芯片ic23的同相输入端接地，所述电阻r25的另一端分别与可调电阻rp22的另一端、滤波电路1022的输出端a3相连。

图5为本发明一种矿用冲击地压微震实时监测系统中抗干扰电路和稳压电路的电路结构示意图，图5所示，所述抗干扰电路1041的电路结构为：包括变压器t1，所述稳压电路1042的电路结构为：包括稳压器u31；所述变压器t31的正输入端分别与电容c32的一端、保险丝f31的一端相连，所述保险丝f31的另一端分别与电容c31的一端、外部电源正极v+相连，所述电容c31的另一端分别与外部电源负极v-、保险丝f32的一端相连，所述保险丝f32的另一端分别与电容c32的另一端、变压器t31负输入端相连；所述变压器t31的正输出端分别电容c33的一端、保险丝f33的一端相连，所述保险丝f33的另一端分别与电容c34的一端、保险丝fs31的一端相连，所述变压器t31的负输出端分别与电容c33的另一端、保险丝f34的一端相连，所述保险丝f34的另一端分别与电容c34的另一端、电容c35的一端、电容c36的一端相连，所述保险丝fs31的另一端分别与电容c35的另一端、电容c36的另一端、稳压器u31的输入引脚in相连；所述稳压器u31的引脚cb串接电容c37后与电感l31的一端、二极管d31的负极、稳压器u31的引脚sw相连，所述稳压器u31的引脚fb分别与电感l31的另一端、电感l32的一端、电容c38的一端相连，所述二极管d31的另一端分别与稳压器u31的引脚gnd、电容c38的另一端、电感l33的一端相连，所述电感l33的另一端与电容c39的一端连接后接地，所述电容c39的另一端分别与电阻r31的一端、电感l32的另一端、电源模块104的电源输出端v1相连，所述电阻r31的另一端串接发光二极管d31后接地。

具体地，所述微处理器103的型号为atmegal28l，所述存储模块105的型号为at45db41，所述稳压器u31为型号为lm2676的开关型集成稳压芯片。

本发明中的电源模块104采用了高精度的稳压芯片，将噪声降到10db以下，电压稳定，增强了芯片的使用性能和使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。