[发明专利]一种微震震源定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种微震震源定位方法及系统。该方法包括：采用传感器采集微震震源数据；根据所述震源数据，通过能量比法和中值滤波法确定微震波形的初至时刻；根据所述初至时刻以及所述传感器的坐标位置，采用网格搜索法确定微震震源的初始位置；根据所述初始位置、所述传感器的坐标位置以及所述初至时刻，采用粒子群算法确定微震震源的准确位置。本发明首先利用网格搜索法缩小了粒子群随机搜索的范围，避免了粒子限入局部最小值，引起大的定位误差。因此，粒子群算法只需要在小的搜索范围完成任务，意味着只需要较小的粒子数量，即可达到足够的定位精度和可靠性。从而实现了在较小的运算量的前提下，提高了定位精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及微震震源定位方法及系统领域，特别是涉及一种微震震源定位方法及系统。

背景技术

微震是指外界条件作用下，固体物质内部局部应力集中区，在由初始高能状态向低能状态过渡时，应变能以弹性波的方法快速释放，频率在10-300Hz的声发射现象。

微震监测技术源于对地壳自发地震的研究，后应用于矿山地震监测领域，以人工地震和天然地震发生的强度较弱的应力波为监测对象，突破了传统监测设备监测范围在时间与空间上的限制，实现了实时全范围全天候的立体监测。国际上南非、加拿大等国的金属矿山在地压监测应用中取得良好效果。

1、矿山开采过程中，采空区分布未知与矿权越界采取等问题普遍存在，需要对矿山开采过程进行监测。需要借助现代化地震监测技术及地震信号数据处理手段，对矿山井下活动进行准确追踪测定，矿山开采过程中采用爆破方式进行，而爆破会在地壳产生一定的震动。利用微震追踪定位，得到地下开采面的空间位置形态，是一种动态、实时、不间断的监测技术，可用于监测和追踪各种采矿行为。

2、在采矿的过程中，随着采空区的增加和施工影响区域的增多，岩层地质结构会相应的改变，某些采空区域的岩层就可能会用应力失衡的条件下就会发生微小破裂，产生声发射现象，即以声波的形式向周围释放能量，频率在300Hz以下的称为微震。这些微小破裂的增多，最终导致大的矿震，危害人们的生命安全。如果能够对地壳微震情况进行监测，及时检测到这些信息，通过计算分析监测的微震信息，确定微震发生的大小及位置，以及微震事件累积数量等，即可以及早发现，提前判断矿山岩体稳定性并提出合理预测，实现高精度、远距离、动态、实时监测，从而起至灾害报警伤脑筋，提前预防灾害发生，降低对人们的危害，遏制重大事故。

无论上述哪种应用，首先要采集到微震事件，通过建立软件，基于各种算法实现所记录信号的分析识别，利用地震定位方法，实现震源定位和追踪。在此过程中，定位算法是定位系统的核心

在微震源定位算法中，全局优化算法对于传统算法有着一定的优势，其对复杂地质的适应性更好，能够建立其更为真实的速度模型，但运算量过于巨大。因此在提高优化运算速度的前提下，如果快速且准确地实现定位是定位算法的最重要目标。由于单一算法的局域性，单一算法往往实用性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种微震震源定位方法及系统，采用以网格搜索法为辅，粒子群算法为主体的算法进行微震震源定位，能够提高定位精度和速度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种微震震源定位方法，包括：

采用传感器采集微震震源数据；

根据所述震源数据，通过能量比法和中值滤波法确定微震波形的初至时刻；

根据所述初至时刻以及所述传感器的坐标位置，采用网格搜索法确定微震震源的初始位置；

根据所述初始位置、所述传感器的坐标位置以及所述初至时刻，采用粒子群算法确定微震震源的准确位置。

进一步地，所述根据所述震源数据，通过能量比法和中值滤波法确定微震波形的初至时刻，具体包括：

根据所述震源数据，构建特征函数；