一種地下震源定位方法及礦區防盜采監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種用于礦區防盜采監測系統的地下震源定位方法，步驟為：拾取震源信號；將獲取的震源信號離散化并分析有效信號的到達時間；分析處理波形信號數據，計算爆炸震源地點的相對坐標；相對坐標轉化為實際GPS坐標；實際GPS坐標與地理信息系統地圖對接，實現衛星地圖定位爆炸震源點位置。礦區防盜采監測系統，包括拾震器、信號采集裝置、數據處理裝置以及計算機或者其他移動便攜設備；拾震器安裝于巷道或者巖層中，拾震器與信號采集裝置中的輸入端連接，信號采集裝置輸出端與數據處理裝置的輸入端連接，數據處理的輸出端與計算機或者其他移動便攜設備連接。該系統反應快，定位準確，用于礦區防盜采監控。
【專利說明】一種地下震源定位方法及礦區防盜采監測系統
【技術領域】
[0001]本發明屬礦區防盜采領域，具體涉及一種地下震源定位方法及礦區防盜采監測系統。
【背景技術】
[0002]目前，由于礦產資源開采有梳于管理現象存在有時造成了大礦小開、一礦多開現象。特別是一些礦山業主法制觀念淡薄，受利益驅動，盜采行為時有發生。因搶奪資源使盜采矛盾越來越突出。很多起煤礦重大安全事故都有小煤礦私挖亂采、越界違章作業引發事故的案例。這些違章事件既導致國家煤礦資源的浪費，又會造成礦井相互連通埋下重大事故隱患，是引發煤礦透水、瓦斯爆炸等惡性事故的重要原因。在《中華人民共和國煤炭法》里，第三十一條明確規定，煤炭生產應當依法在批準的開采范圍內進行，不得超越批準的開采范圍越界、越層開采。采礦作業不得擅自開采保安煤柱，不得采用可能危及相鄰煤礦生產安全的決水、爆破、貫通巷道等危險方法。而當前現狀是當業主發生糾紛時，由于監管部門沒有掌握礦山開采的可靠數據，而在糾紛發生后再對礦山進行采樣，費用高、耗用時間長，并且由于各種因素的影響，可能會造成采樣不準確。由此可見，要解決盜采的糾紛，只有加強礦山的信息化管理，提高礦山管理的現代化水平，做到有據可依，才能有效減少由于盜采發生的糾紛，減少由于盜采引發的安全事故。
[0003]由于井下盜采具有隱蔽性，不易發現的特點，國內對礦山盜采的監測仍然是以人員下井實地監督檢查為主要手段，但由于種種原因，此監測手段不僅需要人員多、耗費大量人力、物力資源而且效果不佳。基于以上原因，迫切需要有一套檢測精度高、檢測周期短的監測設備來對地下開采巷道進行實時監測和定位。利用信息化手段采用震源定位算法來實現防盜采監測系統的盜采放炮點的監測。大大方便了對礦山開采實施監督和管理，維護國家和企業的利益、遏制重特大事故的發生、減少環境污染、提高礦產資源開發利用率。
[0004]關于礦產防盜方面已有一些文獻報道,其中:
吉林大學的馮國磊的論文中以整個礦區為監測對象，以各種類型的傳感器為數據收集元件，以數字處理技術為基礎，用計算機進行信息處理的一種實現分散和集中監測、控制的自動化系統，它是礦山實現遙測、遙訊、遙控和全面自動化的一個極其重要的組成部分。此系統的監測原理是以拾取盜采過程中盜采工作點所激發地震波的縱、橫波初至為數據源，運用最小二乘法對所拾取的縱、橫波初至數據進行相關性分析，通過計算機程序化的蓋格算法，計算出盜采點的時空參數，對盜采點進行準確的定位，從根本上改善煤礦盜采監控的落后狀況。
[0005]專利CN201020206432提出一種礦山防盜采微震監測儀，其技術方案是:由傳感器、數據采集器、計算機、變壓器、電源組成，電源通過變壓器分別與計算機、數據采集器、傳感器相連接，傳感器安裝在巷道內，傳感器的信號輸出端與數據采集器的信號輸入端相連接，數據采集器的信號輸出端連接到計算機的信號輸入端。此實用新型通過安裝在巷道內的傳感器監測盜采信號，并將被盜采礦塊的三維坐標和時間通過數據采集器發送計算機中，可以使監測人員及時了解盜采情況。
[0006]在采礦活動中防止盜采，用目前的技術手段或靠人工監管，已經很難發現作案的具體時間和地點，要想能及時準確發現盜采行為就必須有新的技術創新為依托。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種操作方便、并能減少人力物力、能準確定位、防盜采效果顯著的一種地下震源定位方法及礦區防盜采監測系統。
[0008]本發明是這樣實現的:
一種地下震源定位方法，包括以下步驟:
1)拾取震源信號，應用拾震器傳感器對礦山周圍的地形進行震動監測，實時收集震動震源信號，進行濾波檢波，并將達到爆炸震動范圍的波形信息反饋至信息采集裝置。
[0009]2)將獲取的震源信號離散化并分析有效信號的到達時間，記錄各個時間傳感器的時間，計算相鄰各個時間傳感器時間間隔；采集收集到的信號波形數據，校驗信號波形的正確性。
[0010]3)分析處理波形信號數據，計算爆炸震源地點的相對坐標，處理波形信號包括分析波形的正確性和選擇整段波形的一部分進行分析。
[0011]在給定的空間范圍內，盜采煤礦爆炸震源為O點，其位置為O =r =(x0、yo、zo )。r0、r1、r2、r3分別為4個傳感器P , A , B, C的坐標向量。他們的空間關系如圖5。
[0012]在實際的三維地質空間中，只取P點的波形數=/(Ri)據進行計算，傳感器觀測點
P的位置為P = r0 = (X，y, z)爆炸產生的震動而發出的波信號用函數s(t)表示,爆炸波
形信號在不均勻介質中傳播肯定會產生畸變，那么定義另一個函數Q(t)來表示信號傳遞到傳感器觀測點P的畸變。假設爆炸信號波的平均傳播速度為V，從震源點O傳播到觀
測點P的距離為
【權利要求】
1.一種地下震源定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)拾取震源信號； 步驟2)將獲取的震源信號離散化并分析有效信號的到達時間； 步驟3)分析處理波形信號數據，計算爆炸震源地點的相對坐標； 步驟4)相對坐標轉化為實際GPS坐標； 步驟5)實際GPS坐標與地理信息系統地圖對接，實現衛星地圖定位爆炸震源點位置。
2.根據權利要求1所述的一種地下震源定位方法，其特征在于:步驟I)中，還應包括濾波和檢波等過程。
3.根據權利要求1所述的一種地下震源定位方法，其特征在于:步驟2)中，采集的震源信號波形為經過步驟I)檢波濾波過后的震動波，拾取震源時刻的時間為若干個傳感器的時間，步驟2)還包括計算震源信號經過各個相鄰傳感器的時間間隔。
4.根據權利要求1所述的一種地下震源定位方法，其特征在于:步驟3)中，處理波形信號包括分析波形的正確性和選擇整段波形的一部分進行分析。
5.礦區防盜采監測系統，其特征在于:該系統包括拾震器、信號采集裝置、數據處理裝置以及計算機或者其他移動便攜設備；拾震器安裝于巷道或者巖層中，拾震器與信號采集裝置中的輸入端連接，信號采集裝置輸出端與數據處理裝置的輸入端連接，數據處理的輸出端與計算機或者其他移動便攜設備連接。
6.根據權利要求5所述的礦區防盜采監測系統，其特征在于:所述信號采集裝置至少需要4個傳感器采集信號。
7.根據權利要求5所述的礦區防盜采監測系統，其特征在于:所述移動便攜設備為安裝有DSP、ARM等處理芯片的移動便攜式在線防盜采設備。
【文檔編號】G01S19/42GK103742194SQ201310640930
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】張法全, 楊曉哲, 王國富, 葉金才, 孫安青 申請人:桂林電子科技大學