[发明专利]一种微震信号智能监测识别设备及识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全生产领域，是一种微震信号智能监测识别设备及识别方法。

背景技术：

近年来，微震监测已经成为煤矿安全生产不可或缺的一部分。微震，是指震级小于3的地震。其包括了岩石破裂信号、爆破信号、机械噪声、溜井放炮等其他施工噪声。

对岩石破裂微震信号的预警有力的保障了煤矿的安全生产，对爆破信号的监测有效的预防了煤矿盗采的发生，因此对岩石破裂信号和爆破信号的监测才是微震监测技术在煤矿生产中应用的关键。

目前市场上存在的微震监测设备是对所有微震信号进行监测，并且后期需要通过人工经验识别出岩石破裂信号、爆破信号，存在准确率低、实时性低、耗费人力物力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有微震监测技术的不足，而提供一种微震信号智能监测识别设备及识别方法，该设备结构简单，针对岩石破裂信号和爆破信号进行识别，该识别方法对微震信号的自动识别准确率高，实时性强，节省人力物力，克服了原始微震监测的缺点。

实现本发明目的的技术方案是：

一种微震信号智能监测识别设备，包括依次连接的微震信号采集部分、微震信号处理部分和微震信号预警部分，微震信号采集部分用于信号的采集，微震信号处理部分用于微震信号的处理，微震信号预警部分根据微震信号处理部分处理后的信号进行识别，对信号进行预警；

所述的微震信号采集部分，包括依次连接的微震传感器、信号处理模块和AD转换模块；

所述的微震信号处理部分，为ARM控制器模块；

所述的微震信号预警部分，包括依次连接的GSM模块、微震信号处理器和报警器。

所述的微震传感器，采用三通道采集微震信号。

所述的信号处理模块，包括依次连接的信号放大电路和信号滤波电路。

所述的信号放大电路，包括第一电阻、第一电容、第二电容、第一运算放大器；第一运算放大器的正输入端与第一电阻的一端连接，负输入端与第一电阻的另一端连接；第一运算放大器的1号管脚与第一电容的一端连接，2号管脚与第二电容的一端连接，信号输出端与信号滤波电路的信号输入端连接；第一电容的另一端和第二电容的另一端接地；第一运算放大器的正输入和负输入端还与微震传感器的信号输出端连接。

所述的信号滤波电路，包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容、第四电容和第二运算放大器；第二电阻的一端与信号放大电路的第一运算放大器的信号输出端连接，另一端分别与第三电阻的一端、第三电容的一端连接；第三电阻的另一端分别与第四电容的一端、第二运算放大器的正输入端连接；第三电容的另一端与第二运算放大器的信号输出端连接；第四电容的另一端接地；第二运算放大器的负输入端分别与第四电阻的一端、第五电阻的一端连接；第四电阻的另一端接地；第五电阻的另一端与第二运算放大器的信号输出端连接；第二运算放大器的信号输出端还与AD转换模块的信号输入端连接。

所述的微震信号处理器，是基于89c51单片机的微震信号处理器。

一种微震信号智能监测设备的识别方法，具体包括如下步骤：

1）将微震传感器埋入地下；

2）用线缆将微震传感器与信号处理模块连接；

3）微震传感器采用三个通道采集微震信号，采集到的微震信号通过线缆传输至信号处理模块；

4）信号处理模块将接收到的微震信号进行放大和滤波，经过放大和滤波后的信号传输至AD转换模块，AD转换模块将信号转换为数字信号后传输至ARM控制器；

5）ARM控制器接收到数据后，进行信号处理；

6）经过处理后的信号经GSM网络传输至微震信号预警部分，微震信号预警模块根据处理后的信号，识别信号类型，传递至报警器，进行预警。

步骤1）中，所述的微震传感器埋入地下的深度为2m。

步骤5）中，所述信号处理的具体处理步骤如下：

5-1）首先对信号进行ST重排；

5-2）对步骤5-1）经过ST重排后的信号，采用NMF分解提取特征向量；

5-3）构造分类器模型，将特征向量经分类器模型得到分类标签；

5-4）将步骤5-3得到的分类标签传输至微震信号预警部分。

有益效果：本发明提供的一种微震信号智能监测识别设备及识别方法，该设备属于全自动智能微震监测识别分类设备，与传统的人工识别相比，本设备分类结果更可靠，实时性更高、节省人力物力。该设备针对岩石破裂信号和爆破信号进行识别，与传统的监测所有微震信号相比，能更好的应用于实际工程中。

附图说明