CN103206244A - 以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统，包括声发射信号采集系统、微震信号采集系统、信号集成系统，声发射信号采集系统接收声发射信号进行采集分析处理，形成声发射采集信号数据；微震信号采集系统接收微震信号，对微震信号进行采集分析处理，形成微震采集信号数据；这两种信号数据并行地发送给信号集成系统进行集成，形成集成信号并输出该集成信号进行监测分析。上述系统能够并行接收微震信号和声发射信号，从而对煤岩振动发出的弹性波强弱信号进行全面覆盖采集，极大地减少了遗漏信号，因此可以较为完整地进行监测，有效地提高了监测的准确性和精确性。

Description

以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统
技术领域
本发明涉及一种监测系统，特别地，该监测系统用于煤矿领域进行煤与瓦斯突出的监测。
背景技术
在煤矿开采过程中，经常会遇到一种灾害——煤与瓦斯突出，这是煤和瓦斯在瞬间大量涌出的一种动力现象，常常造成大量人员伤亡。在我国就曾发生过多起煤与瓦斯突出所造成的群体性伤亡事故。该现象的发生机理目前尚未明了，而煤与瓦斯突出监测仍然是世界难题。
目前，利用煤岩体断裂振动发出的弹性波进行煤与瓦斯突出监测预警是正在研究的热点问题。煤岩体断裂会发出不同频率的弹性波。有的弹性波频率较高、振幅较大，这种高频弹性波一般称为声发射信号。有的弹性波频率较低、振幅较小，这种低频弹性波一般称为微震信号。目前已经研制出用于进行煤与瓦斯突出监测的声发射传感器，但用于对煤与瓦斯突出时所出现的微震信号进行接收监测的微震传感器则开发较少。
一般而言，声发射传感器一般只能用于接收监测声发射信号，而对频率较低且振幅较小的微震信号则接收效果较差，甚至在接收过程中很容易漏掉这些微震信号。
由于煤岩体断裂过程中发出的弹性波振幅、频率均不相同，其中必然夹杂着大量声发射信号和微震信号。由于现有技术对微震信号接收效果较差甚至容易漏掉，因此就会对煤与瓦斯突出的监测产生非常不利的影响，从而无法地对煤与瓦斯突出进行准确预警。
发明内容
本发明对监测预警系统进行了改进，旨在克服上文所述的现有技术中的诸多缺陷。
具体而言，本发明提供一种以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统，该系统包括声发射信号采集系统、微震信号采集系统、信号集成系统，其中，声发射信号采集系统接收声发射信号，并对声发射信号进行采集分析处理，从而形成声发射采集信号数据；微震信号采集系统接收微震信号，并对微震信号进行采集分析处理，从而形成微震采集信号数据；声发射采集信号数据和微震采集信号数据并行地发送给信号集成系统，信号集成系统对声发射信号分析数据和微震信号分析数据进行集成，形成集成信号并输出该集成信号进行监测预警分析。
优选地，声发射信号采集系统包括声发射信号敏感元件、第一前置放大器、带通滤波器、第一模数转换器、第一数据采集器，声发射信号敏感元件灵敏地感测到声发射信号并进行接收，第一前置放大器对所接收到的声发射信号进行前置增益放大，从而形成声发射放大信号。然后将声发射放大信号传递到带通滤波器进行滤波，从而形成声发射滤波信号，声发射滤波信号传送到第一模数转换器进行模数转换，从而形成声发射数字信号，声发射数字信号随后被传送给第一数据采集器，由第一数据采集器进行采集处理，从而形成所述声发射采集信号数据。
更优选地，微震信号采集系统包括微震信号敏感元件、第二前置放大器、低通滤波器、第二模数转换器、第二数据采集器，微震信号敏感元件首先灵敏感测到微震信号并进行接收，第二前置放大器对所接收到的微震信号进行前置增益放大，从而形成微震放大信号，微震放大信号传递到低通滤波器进行滤波，从而形成微震滤波信号，微震滤波信号传送到第二模数转换器进行模数转换，从而形成微震数字信号，微震数字信号随后被传送给第二数据采集器，由第二数据采集器进行采集处理，从而形成微震采集信号数据。
优选地，集成信号通过总线输出到分析设备。
优选地，声发射信号和微震信号均来自煤岩体断裂过程中发出的弹性波。
本发明的上述系统能够并行接收微震信号和声发射信号，从而对煤岩振动发出的弹性波强弱信号进行全面覆盖采集，极大地减少了遗漏信号，因此可以较为完整地进行监测预警，有效地提高了监测预警的准确性和精确性。
附图说明
图1示出了根据本发明的以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统的结构框图；
图2示出了根据本发明一优选实施例的以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统的结构框图。
具体实施方式
在下文中，相同的附图标记指代相同的元件。
本发明考虑采用两套数据采集系统分别同时采集声发射信号和微震信号，然后将这两类数据集成为总线信号进行传输，例如通过以太网进行传输。
图1示出了根据本发明的以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统的结构框图。如图1所示，该系统包括声发射信号采集系统100、微震信号采集系统200、信号集成系统300。声发射信号采集系统100负责接收声发射信号，并对声发射信号进行采集分析处理，从而形成声发射采集信号数据。并行地，微震信号采集系统200负责接收微震信号。并对微震信号进行采集分析处理，从而形成微震采集信号数据。声发射采集信号数据和微震采集信号数据并行地发送给信号集成系统300，信号集成系统300对声发射信号分析数据和微震信号分析数据进行集成，形成集成信号并输出该集成信号，以便随后对该集成信号进行进一步分析，从而实现监测预警。
图2示出了根据本发明一优选实施例的以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统的结构框图。在图2所示的实施例中，声发射信号采集系统100包括声发射信号敏感元件105、第一前置放大器101、带通滤波器102、第一模数转换器103、第一数据采集器104。
声发射信号敏感元件105首先灵敏地感测到声发射信号并进行接收。第一前置放大器101对所接收到的声发射信号进行前置增益放大，从而形成声发射放大信号。然后将声发射放大信号传递到带通滤波器102进行滤波，从而形成声发射滤波信号。带通滤波器102可设定为允许特定频段的波动信号通过同时屏蔽可能造成干扰的其他频段的波动信号。通过设置带通滤波器102就有效地消除了不必要的干扰噪音。随后，声发射滤波信号传送到第一模数转换器103进行模数转换，从而形成声发射数字信号。声发射数字信号随后被传送给第一数据采集器104，由第一数据采集器104进行采集处理，从而形成声发射采集信号数据。所采用的数据采集器应具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输等功能，从而为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供保证。
并行地，微震信号采集系统200包括微震信号敏感元件205、第二前置放大器201、低通滤波器202、第二模数转换器203、第二数据采集器204。
微震信号敏感元件205首先灵敏地感测到微震信号并进行接收。第二前置放大器201对所接收到的微震信号进行前置增益放大，从而形成微震放大信号。然后将微震放大信号传递到低通滤波器202进行滤波，从而形成微震滤波信号。低通滤波器202可以让特定频率以下的信号分量通过，而极大地抑制在该特定频率以上的信号分量。如前文所述，微震信号一般频率较低，因此可以顺利通过低通滤波器202，而其他较高频率的信号在低通滤波器202中得到极大抑制，这就使微震信号采集系统200能够最终仅仅采集到低频的微震信号，最终信号中将不包含或极少包含处于较高频段的干扰信号。随后，微震滤波信号传送到第二模数转换器203进行模数转换，从而形成微震数字信号。微震数字信号随后被传送给第二数据采集器204，由第二数据采集器204进行采集处理，从而形成微震采集信号数据。
上文详细介绍了根据本发明一优选实施例的声发射信号采集系统100和微震信号采集系统200这两路并行系统的运行方式。这两路并行系统最终各自形成的声发射采集信号和微震采集信号分别输入到信号集成系统300进行信号集成，从而形成集成信号。该集成信号最终通过总线(例如，以太网总线)输出到相关分析设备进行分析，再根据分析结果进行监测预警。
本发明的以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统能够并行接收微震信号和声发射信号，从而对煤岩振动发出的弹性波强弱信号进行全面覆盖采集，极大地减少了遗漏信号，因此可以较为完整地进行监测预警，有效地提高了监测预警的准确性和精确性。
本领域技术人员还可以理解的是，本发明的保护范围并不仅限于上述实施例，所有对本发明的等同变换均落在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种以太网总线式煤与瓦斯突出微震声发射集成监测系统，其特征在于，包括声发射信号采集系统、微震信号采集系统、信号集成系统，其中
声发射信号采集系统接收声发射信号，并对声发射信号进行采集分析处理，从而形成声发射采集信号数据；
微震信号采集系统接收微震信号，并对微震信号进行采集分析处理，从而形成微震采集信号数据；
声发射采集信号数据和微震采集信号数据并行地发送给信号集成系统，信号集成系统对声发射信号分析数据和微震信号分析数据进行集成，形成集成信号并输出该集成信号进行监测分析。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，声发射信号采集系统包括声发射信号敏感元件、第一前置放大器、带通滤波器、第一模数转换器、第一数据采集器，其中，
声发射信号敏感元件灵敏地感测到声发射信号并进行接收，第一前置放大器对所接收到的声发射信号进行前置增益放大，从而形成声发射放大信号，然后将声发射放大信号传递到带通滤波器进行滤波，从而形成声发射滤波信号，声发射滤波信号传送到第一模数转换器进行模数转换，从而形成声发射数字信号，声发射数字信号随后被传送给第一数据采集器，由第一数据采集器进行采集处理，从而形成所述声发射采集信号数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，微震信号采集系统包括微震信号敏感元件、第二前置放大器、低通滤波器、第二模数转换器、第二数据采集器，其中，
微震信号敏感元件首先灵敏感测到微震信号并进行接收，第二前置放大器对所接收到的微震信号进行前置增益放大，从而形成微震放大信号，微震放大信号传递到低通滤波器进行滤波，从而形成微震滤波信号，微震滤波信号传送到第二模数转换器进行模数转换，从而形成微震数字信号，微震数字信号随后被传送给第二数据采集器，由第二数据采集器进行采集处理，从而形成微震采集信号数据。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集成信号通过总线输出到分析设备。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，声发射信号和微震信号均来自煤岩体断裂过程中发出的弹性波。
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