[发明专利]一种矿震实时监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于矿震监测技术领域，具体涉及一种矿震实时监测系统及方法。

背景技术

矿震是指矿井高应力区内煤体、岩体及断层在受外界扰动瞬间失稳破坏时，释放出很大 能量而引起的以猛烈震动和爆发式破坏为特征的矿山动力现象。矿震是采矿诱发的矿井地震， 是矿井的严重自然灾害，随着采掘强度和深度的加大，开采条件越来越复杂，矿震的发生频 率越来越高。因此对矿震的孕育、发展、发生进行监测和预警，为煤矿的安全生产提供依据 尤为重要。

在矿震现有的观测手段中，普遍存在着采样频率过低和台站间距较大的问题，不能满足 对矿震在时间和空间上的全面监测。矿震是从矿区内煤岩体内部的微破裂(破裂尺度在毫米 级，频率在几百赫兹至上千赫兹，甚至更高)开始，并有许多这样的微破裂通过叠加、贯通 逐渐形成大尺度、低频率的破裂，从而引起较大震级矿震的发生。由于技术上和实际需求等 原因，研究者没有也无法实现对信号的通频带观测。然而相对处于高频段的信号包含十分丰 富有用的信息，应该加以更广泛的观测、研究和利用，所以需提高采样频率。而且，现有矿 震监测系统单台仪器体积较大，多安装于地下，安装困难且成本过高，不利于大面积高密度 的布设，且台站之间是独立的，没有设置远距离网络传输设备和统一管理多台监测台站的终 端设备。台站布点间距过大不利于研究者分析信号在相邻测点间的传递关系及衰减规律。因 为高频信号在矿区岩体中衰减十分迅速，对于矿区岩体运动产生的高频信号，台站的间距过 大问题更为突出。因此，应该更加密集的布设观测台站，以便于获得更加有效的观测数据。 而且，现有矿震监测系统大多采用有线网络传输监测到的信号数据，由于大多矿区处于比较 偏僻的地方，建设有线网络施工周期长、对周边环境影响大，网络设备的安放位置受网络信 息点位置的限制。

发明内容

针对现有方法存在的不足，本发明提出一种矿震实时监测系统及方法。

本发明所采用的技术方案是这样实现的：

一种矿震实时监测系统，包括：40台监测台站、40台大功率户外路由器、无线WiFi中 继站/交换机、以太网/中国移动4G网络、数据处理服务器和终端设备；一台监测台站对应连 接一台大功率户外路由器，每台大功率户外路由器均通过无线WiFi中继站/交换机和以太网/ 中国移动4G连接到数据处理服务器的输入端，数据处理服务器的输出端连接终端设备的输 入端；终端设备的输出端通过以太网/中国移动4G网络、无线WiFi中继站/交换机、40台大 功率户外路由器与40台监测台站的输出端连接。

所述40台监测台站按照两监测台站之间2～3公里的距离布置在预定矿震监测区域；

所述监测台站，由记录器、三分量振动速度传感器、电荷传感器和GPS授时系统构成， 其中三分量振动速度传感器、电荷传感器和GPS授时系统均各自独立地与记录器相连接。

采用所述的矿震实时监测系统的矿震实时监测方法，包括如下步骤：

步骤1：按2-3km的间距，在预定的矿震监测区域布置40台监测台站；

步骤2：将每一监测台站对应连接一台大功率户外路由器；

步骤3：建立无线WiFi中继站/交换机；

步骤4：将无线WiFi中继站/交换机通过以太网/中国移动4G网络连接到数据处理服务器；

步骤5：将数据处理服务器和终端设备连接；

步骤6：在记录器上，对采集参数进行设置或调整；所述采集参数包括：采样频率、采 样通道、数据保存位置、数据存储文件名、GPS授时精度；

步骤7：启动矿震实时监测系统，开始预采集电荷感应、GPS授时和振动波全波形信 号，并进行实时显示；

步骤8：根据显示的信号和数据处理服务器的分析结果，判断该矿震实时监测系统是否 正常运行，是，则执行步骤9，否，则检查并调试矿震实时监测系统，再次执行步骤7；

步骤9：重新启动该矿震实时监测系统，开始进行矿震实时监测；

步骤10：根据记录器相应的命令，记录存储数据文件和相应的索引文件，并将索引文件 传输至数据处理服务器；