一种分布式的矿用无线微震监测系统

本发明属于矿山应用，特别是涉及一种分布式的矿用无线微震监测系统。

背景技术：

1、目前，在矿区的监测方面大多采用非常原始的方法，如应力变监测、移位及形式监测等。这些监测的局限性是只能对岩体局部点进行监测，难以对大范围岩体稳定性进行全面的宏观评价。

2、近年来，由于微电子及计算机技术突飞猛进的发展，微震监测技术在矿山安全监测方面开始得到广泛应用，在解决岩体破裂空间分布特征、预测瓦斯突出与突水、岩煤面附近稳定性方面作出了重大贡献。目前，该技术正被开发为矿山重大灾害监测管理的一门标准技术。

3、微震监测技术主要是通过振动传感器采集煤岩体破裂过程中释放的振动信号，经过对数据的采集、传输、计算后进行定位与能量计算，确定振动源的位置与能量等级。但近年来用于监测的仪器普遍定位精度较低、同步信号捕捉能力差，并且监测的传感器单一，无法实现矿区的精确监测。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种分布式的矿用无线微震监测系统，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种分布式的矿用无线微震监测系统，包括：

3、采集模块，用于实时采集矿井内的监测信号，所述监测信号包括震动信号、温度信号和次声波信号；

4、同步模块，与所述采集模块连接，用于对所述监测信号进行时间同步；

5、传输模块，与所述同步模块连接，用于通过以太网技术将时间同步后的监测信号传输到数据处理模块；

6、处理模块，与所述传输模块连接，用于通过卷积神经网络模型对监测信号进行处理分析，获得监测信息，所述监测信息包括震源参数数据、微震事件定位、以及微震事件等级；

7、监测模块，与所述处理模块连接，用于通过可视化三维界面对所述监测信息进行动态演示。

8、可选的，所述数据采集模块包括若干个数据采集单元，每个数据采集单元至少包括一个震动传感器、温度传感器和次声波传感器；

9、所述震动传感器，用于采集矿井中的震动信号并对震源进行定位；

10、所述温度传感器，用于采集震源区域温度场的温度信号；

11、所述次声波传感器，用于采集震源区域的次声波信号。

12、可选的，所述同步模块包括：

13、授时单元，用于对采集的监测信号进行授时；

14、同步单元，用于基于标准时间对授时单元进行时间同步。

15、可选的，所述传输模块包括：

16、物理层传输单元，用于将以太网和pon技术结合，采用点到多点的结构进行无线传输；

17、链路层传输单元，用于基于pon的拓扑结构将以太网接入，并通过以太网协议进行无线传输。

18、可选的，所述处理模块包括：

19、预处理单元，用于将所述监测信号转换为监测数据；

20、处理单元，用于通过卷积神经网络模型对所述监测数据进行处理，获得监测信息。

21、可选的，预处理单元包括：

22、信号放大单元，用于对所述监测信号进行放大处理，生成放大信号，

23、滤波处理单元，用于对所述放大信号进行滤波处理，并传输给数字转换单元；

24、数字转换单元，用于将通过滤波处理后的放大信号转换为监测数据。

25、可选的，所述监测模块包括：

26、监测单元，用于根据监测信息生成监测报表、监测曲线图或监测柱状图，并在可视化三维界面进行实时显示；

27、预警单元，用于根据所述监测信息生成预警等级，并向移动终端发送预警信号。

28、本发明的技术效果为：

29、本发明的监测系统综合监测了矿区的振动信号、温度场和围岩次生波信号，通过综合多参量微震监测预警技术，改变了依靠单一种类传感器进行监测的局限性，为矿震监测开辟了一个新的方向，有助于预测性的监测矿震的发生，为煤炭开采的安全评估提供了依据。

30、本发明利用同步单元对授时单元进行时间同步，从而通过授时单元对采集到的震动信号进行授时，提高震动信号标注时间的准确性，从而将授时后的震动信号传输至处理模块中进行微震事件分析，避免因震动信号授时不准确导致无法准确发现矿井内的微震事件。

31、本发明能够对微震信号智能监测识别，全自动智能监测微震，与传统的人工识别相比，增加了微震信号的清晰度，使控制系统处理的微震信号更为精准，不易因微震信号模糊而产生漏判、误判的情况，使用卷积神经网络模型对微震信号进行处理，高效学习微震信号，在卷积神经网络模型学习完毕后能够自动对微震信号进行判断处理，无需人工额外干预，使分类结果更可靠，实时性更高、节省了大量人力物力。

技术特征：

1.一种分布式的矿用无线微震监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的分布式的矿用无线微震监测系统，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的分布式的矿用无线微震监测系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的分布式的矿用无线微震监测系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的分布式的矿用无线微震监测系统，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的分布式的矿用无线微震监测系统，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的分布式的矿用无线微震监测系统，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种分布式的矿用无线微震监测系统，包括：采集模块，用于实时采集矿井内的监测信号，所述监测信号包括震动信号、温度信号和次声波信号；同步模块，用于对所述监测信号进行时间同步；传输模块，用于通过以太网技术将时间同步后的监测信号传输到数据处理模块；处理模块，用于通过卷积神经网络模型对监测信号进行处理分析，获得监测信息，用于通过可视化三维界面对所述监测信息进行动态演示。本发明通过综合多参量微震监测预警技术，改变了依靠单一种类传感器进行监测的局限性，为煤炭开采的安全评估提供了依据。

技术研发人员：王帅,王超,路沙沙
受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15