CN105388511A - 速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统 - Google Patents

速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105388511A
CN105388511A CN201510665573.0A CN201510665573A CN105388511A CN 105388511 A CN105388511 A CN 105388511A CN 201510665573 A CN201510665573 A CN 201510665573A CN 105388511 A CN105388511 A CN 105388511A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
data
monitoring
ore deposit
seismic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510665573.0A
Other languages
English (en)
Inventor
路沙沙
魏晓刚
贾宝新
麻凤海
刘书贤
刘少栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning Technical University
Original Assignee
Liaoning Technical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning Technical University filed Critical Liaoning Technical University
Priority to CN201510665573.0A priority Critical patent/CN105388511A/zh
Publication of CN105388511A publication Critical patent/CN105388511A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/01—Measuring or predicting earthquakes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/288—Event detection in seismic signals, e.g. microseismics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
    • G01V1/30—Analysis
    • G01V1/307—Analysis for determining seismic attributes, e.g. amplitude, instantaneous phase or frequency, reflection strength or polarity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/63—Seismic attributes, e.g. amplitude, polarity, instant phase
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V2210/00—Details of seismic processing or analysis
    • G01V2210/60—Analysis
    • G01V2210/63—Seismic attributes, e.g. amplitude, polarity, instant phase
    • G01V2210/632—Amplitude variation versus offset or angle of incidence [AVA, AVO, AVI]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明涉及提供了一种速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统，其中，该微震监测定位方法能克服了其他同类方法对矿山地震监测和定位实现困难、精度低等问题，提高了到时读取的精度，能有效提高微震监测和定位计算的精度。该微震监测定位终端结构设计简单、合理，可负责对震动信号进行实时监测，利用震相识别技术对矿震信号进行自动识别，可对已完成预识别的矿震信号利用单点定位算法、震级估算算法以及P波精确到时估算算法计算其震源位置、震级、矿震发生时刻等关键数据。该微震监测定位系统结构设计合理，可实时进行发震时刻、震源定位和震级计算，计算结果和存储的矿震数据经过光电转换及网络传输，适于推广与应用。

Description

速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统
技术领域
本发明涉及地震定位技术领域，尤其涉及一种速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统。
背景技术
矿震是采矿诱发的矿井地震，是矿井自然灾害之一。如何降低和减少矿震所导致的事故和灾难，是目前研究的重要课题，而解决这一问题的主要途径之一，是对矿震进行实时连续监测。
通常将介质的某种属性随方向的变化特性称为各向异性。地下介质的各向异性类型很多，最常见、最简单的是轴对称的横向各向同性介质，这类介质在沉积盆地、山前推覆褶皱带、盐下沉积地层中非常普遍。当存在轴对称时，任何不均匀性都可看成是由各向同性薄层(极限情况下，无限薄的平面称为各向同性平面)构成的，在每个薄层之内物质是均匀的。考虑到这一情况，不论引起地震速度随方向变化的具体岩石特性如何，我们将这种岩石内部构造的不均匀性或者岩性变化形成的薄层对弹性波传播的影响称之为速度的各向异性。
传统的地震定位方法主要有以下几种：
(1)Geiger法
Geiger与1912年提出Geiger法是地震定位的经典方法，目前线性定位方法大多数源于此法。
(2)改进的Geiger法
20世纪70年代后，Geiger的思想被广泛用于地震定位工作中。Lee等人建立了HYPO71，HUPO78-81系列程序，国内学者赵仲和参与了80、81版本程序的研制。Backus和Gilbert提出新的反演理论后，Klein提出HYPOINVERSE算法，Lienert等在此基础上得到HYPOCENTER算法，Nelson和Vidale也改进了HYPOINVERSE，提出了三维速度模型下的QUAKE3D方法。赵仲和将HYPO81用于北京台网的定位计算，吴明熙等和赵卫明等分别将经典方法用于禄劝地震和灵武地震序列的定位。
(3)多事件定位
多事件定位法主要包括以下几种方法：
①震源位置与台站校正的联合反演(JED，JHD)；
②震源位置与速度结构的联合反演(SSH)，其中，Crosson于1976年提出联合反演理论；该方法不需要对波速进行校准，同时可以获得有关速度结构的信息，且和JED方法相比，将速度结构作为未知参数与震源同时反演，解决人为构造的速度模型引起的误差；
③相对定位法(ATD)，其中，相对定位法是由JED发展而来，Spence对该理论的进行了详细的阐述；原理是选定一震源位置较为精确的主事件，计算发生在其周围的一群事件相对于它的位置，进而计算这群事件的震源位置。
(4)空间域内的定位方法——台偶时差法
上述方法均为时间域内的定位方法，基于对到时残羞的处理，4个震源参数彼此不完全独立，定位结果依赖于速度结构和台网分布。为克服上述缺点，众多学者同时提出了空间域内的定位方法：用距离残值代替到时残差，避免参数的相互折衷，定位精度较高。于Romney1967年提出了台偶时差近震定位法，利用到时相近、位置相邻的两个台站(即台偶)的到时差和表面平均视速度来建立距离残羞方程，所得方程的条件数低，易于求解，并且定位结果对结构的依赖很少，比较适合于矿震的定位。
上述定位方法中，Geiger法及其各改进的方法已被应用于微震定位的研究。对于矿震定位，在有足够台站数的情况下是值得应用的；由于矿震震源浅，速度模型可以简化。多事件定位中，JED法、JHD法和SSH法都需要大量的台站事件，不适合矿震的迅速定位。相对定位方法已经应用于声发射定位中，且由于它的优点，只要满足条件，应用于矿震的定位完全有可能。台偶时差法的特点比较适合于矿震，但程序实现较为困难。
常规地震速度分析通常假定地下为均匀水平层状介质，且要求采集小炮检距资料。然而，实际T作时，即使在水平地层情况下，地震波传播的时距关系与假定条件相比也有较大的差异，因为地震波速度不仅与传播介质特性有关，而且随传播方向变化，这种与传播方向有关的现象被称为地震速度的各向异性。在地震勘探领域，随着地震勘探逐步向中深层发展，采集地震数据的炮检距逐步增大(大子4500m)，各向异性问题更加凸显。在这种情况下，应用常规方法进行速度分析精度变低，进而影响地震资料的成像质量以及叠前属性分析效果。
综上所述，有必要对现有技术作进一步完善。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种构思合理，能有效克服其他同类方法对矿山地震监测和定位计算实现困难、精度低等问题，能准确分析地震速度的各向异性，对实际矿山地震进行快速、准确监测和定位，提高了微震监测和定位精度的速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
上述的速度各向异性微震监测定位方法，通过合理的选址在矿区地面及井下布置若干台微震监测定位终端，以构成对全矿区范围内的三维立体矿震监测网络；由微震监测定位终端对振动波的频率、振幅特征的分析，对矿震波进行自动识别；各监测子台将监测到的矿震信号的波形数据及其预分析结果，光纤网络或电话网络传输到远程测控及数据处理中心，远程测控及数据处理中心接收监测子台发送的实时数据并进行二次处理和分析，精确计算矿震发生时刻、震级及震源位置关键震情数据，并通过矿震信息实时播报系统对矿震信息进行发布；另外，由矿震信息实时播报系统完成对当日矿震的次数、能量、位置数据的自动统计归档工作，通过对阶段性矿震统计数据的分析，以对未来矿震发生趋势和位置进行合理的预测。
所述速度各向异性微震监测定位方法，其中：所述微震监测定位终端是负责对震动信号进行实时监测，利用震相识别技术对矿震信号进行自动识别；对已完成预识别的矿震信号利用单点定位算法、震级估算算法以及P波精确到时估算算法计算其震源位置、震级、矿震发生时刻关键数据；并将矿震波形数据及初次计算的关键数据发送到远程测控及数据处理中心以供数据处理中心对矿震数据进行二次分析。
一种微震监测定位终端，是由三分向加速度传感器、数据采集器、嵌入式工控机、GPS授时模块及UPS电源模块五部分组成；所述三分向加速度传感器用于确定矿震波传播方向，其输出端与所述数据采集器电连接；所述数据采集器接收所述三分向加速度传感器输出的三分向微震信号进行放大，滤波，采样、量化、编码成数字信号，以便于进行数字传输和计算机处理；所述嵌入式工控机由所述UPS电源模块供电，并分别与所述数据采集器和GPS授时模块双向电连接。
所述微震监测定位终端，其中：所述嵌入式工控机由中央处理器、显示模块、系统存储模块、固态存储模块、通讯接口、内置看门狗模块、板载RTC模块以及电源模块组成；所述通讯接口由以太网接口、PC/104总线接口以及RS232串行接口3部分组成。
所述微震监测定位终端，其中：所述嵌入式工控机通过所述PC/104总线接口与所述数据采集器连接，以完成对所述数据采集器的控制与实时数据的高速读取；所述嵌入式工控机通过所述RS232接口与所述GPS授时模块相连；所述嵌入式工控机通过所述以太网接口与本体网络相连，以将所述微震监测定位终端接入到本地网络。
所述微震监测定位终端，其中：所述数据采集器包括前置放大器、滤波器和A/D转换器三部分；所述数据采集器通过A/D转换器将经过放大和滤波处理的模拟信号就地转换为数字信号，迭加时钟编码后传送给所述中央处理器。
一种速度各向异性微震监测定位系统，包括参数设置单元、数据采集单元、数据处理单元、模式设置单元、通信单元和授时单元；所述参数设置单元包括采集参数设置模块、通信参数设置模块和台站参数设置模块；所述采集参数设置模块用于完成对采样频率、增益设置、量程设置、通道选择、触发电平和触发灵敏度的设置；所述通信参数设置模块用于完成网络通信参数、GPS通信参数以及系统授时参数的设置；所述台站参数设置模块用于完成终端设备安置坐标和设备标识号的设置；所述数据采集单元用于负责震动数据的滤波与采集，其包括数据采集模块和滤波模块；所述数据采集单元利用所述数据采集模块提供的接口函数完成对震动数据的采集工作，并根据设计好的数据结构将数据存储在环形缓冲区内以供处理；所述数据处理单元用于负责矿震信号识别、初次震情信息的计算任务，其包括震相识别模块、单点定位模块和震时估算模块；所述数据处理单元利用所述震相识别模块进行P波的震相识别，并对识别后的矿震波形数据利用所述单点定位模块和震时估算模块解算出震源的位置；所述模式设置单元包括数字显示模块、图形显示模块和监测模式模块；所述数字显示模块和图形显示模块用于系统的现场调试，分别以数字和波形的形式给出了震动信号的实时变化情况；所述监测模式模块是终端系统实际工作中所处的模式，其负责矿震信号的监测、识别、处理、传输、存盘操作；所述通信单元包括网络通信模块和串口通信模块；所述网络通信模块是利用光纤进行局域网内的数据通信；所述串口通信模块是通过嵌入式调制解调器利用已有电话网络进行数据通信所述授时单元包括用于确定时间基准的GPS授时模块。
所述速度各向异性微震监测定位系统，其中：所述网络通信参数的设置是进行微震监测定位终端的IP地址设置及服务器端的服务器端口号的设置。
有益效果：
本发明速度各向异性微震监测定位方法构思合理、巧妙，其通过在矿区合适位置布置数个永久的微震传感器，对全矿范围内由矿震引起的煤岩体的微震进行监测；克服了其他同类方法对矿山地震进行平面简化问题，提高了到时读取的精度；通过对实际矿山地震进行定位，垂直误差均值为4.5m，水平方向误差为0.4m，满足煤矿安全生产要求，有效提高了震级计算和定位计算的精度。
本发明微震监测定位终端结构设计简单、合理，可负责对震动信号进行实时监测，利用震相识别技术对矿震信号进行自动识别，可对已完成预识别的矿震信号利用单点定位算法、震级估算算法以及P波精确到时估算算法计算其震源位置、震级、矿震发生时刻等关键数据；并将矿震波形数据及初次计算的关键数据发送到远程测控及数据处理中心，以供数据处理中心对矿震数据进行二次分析。
本发明速度各向异性微震监测定位系统结构设计合理，自动记录微震活动并报警，可实时进行发震时刻、震源定位和震级计算，计算结果和存储的矿震数据经过光电转换及网络传输，汇总到中央处理机。本发明速度各向异性微震监测定位系统采用触发式记录方式，即当加速度传感器输出的电压值大于或等于设定的阀值时，监测程序自动记录震动信号，并判断是否矿震信号，如判断结果为真，就将存储在台站微型计算机上的矿震信号数据传输到中心测控机，监测程序又回到等待信号触发状态；在中心测控机上将传输到的数据存盘，并绘图报警，进行矿震基本参数的计算。这整个过程都是全自动的，其起点是震动信号对监测程序的触发。设置监测台站微型计算机的BIOS，使其在恢复供电时自动启动，监测程序则随计算机的开启而自动启动，这为监测系统的自动化提供了保证。
附图说明
图1为本发明速度各向异性微震定位方法的原理图；
图2为本发明微震监测定位终端的结构框图；
图3为本发明速度各向异性微震定位系统的结构框图；
图4为本发明速度各向异性微震定位系统的系统框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明速度各向异性微震监测定位方法，具体是通过合理的选址在矿区地面及井下布置若干台微震监测定位终端，构成对全矿区范围内的三维立体矿震监测网络；由微震监测定位终端对振动波的频率、振幅特征的分析，对矿震波进行自动识别；各监测子台将监测到的矿震信号的波形数据及其预分析结果，光纤网络或电话网络传输到远程测控及数据处理中心，远程测控及数据处理中心接收监测子台发送的实时数据并进行二次处理和分析，精确计算矿震发生时刻、震级及震源位置关键震情数据，并通过矿震信息实时播报系统对矿震信息进行发布；另外，由矿震信息实时播报系统完成对当日矿震的次数、能量、位置数据的自动统计归档工作，通过对阶段性矿震统计数据的分析，以对未来矿震发生趋势和位置进行合理的预测。
上述的微震监测定位终端是负责对震动信号进行实时监测，利用震相识别技术对矿震信号进行自动识别；对已完成预识别的矿震信号利用单点定位算法、震级估算算法以及P波精确到时估算算法计算其震源位置、震级、矿震发生时刻关键数据；并将矿震波形数据及初次计算的关键数据发送到远程测控及数据处理中心以供数据处理中心对矿震数据进行二次分析。
微震监测定位终端选址的基本原则如下：
台基应选择在无风化、无破碎夹层、完整、大面积出露的基岩上；岩性要致密坚硬，如花岗岩、辉绿岩、石英砂岩或灰岩等，不宜在风口、滑坡、卵石和砂土层上选台；台址的地势起伏要小，如台基不得不选在起伏较大的地带时，应尽可能选在低处；台站应设在地动噪声水平较低的地方；此外，开采深度小于400m时监测站台可以设在地面，中国煤层一般较深(大约500～1000m，甚至更深)，矿震信号的振幅随距离增大迅速衰减，因此矿震监测最好在井下进行。
微震监测定位终端的监测台站还需空间优化布置，其目的是在构成微震信号进入观测站的时间、观测站的空间坐标以及弹性波在给定介质中的传播速度等组成的线性方程组时，矿震观测站的空间优化布置能使得线性方程组解的条件较好，即观测数据的足够小的误差不至于使方程组的解产生较大的误差。因此，台址在满足选址基本原则的前提下，不排除为了优化布置的需要而更改位置的可能。
如图2所示，本发明微震监测定位终端，由三分向加速度传感器1a、数据采集器2a、嵌入式工控机3a、GPS授时模块4a及UPS电源模块5a组成。
该三分向加速度传感器1a用于确定矿震波传播方向，其输出端与所述数据采集器2a电连接；其中，该三分向加速度传感器1a具有微体积、微功耗、微噪声、高可靠性、抗高冲击过载、抗恶劣环境、温度漂移小、动态范围大、测试精度高等特点。能记录-1～3里氏震级的微震信号。
该数据采集器2a接收三分向加速度传感器1a输出的三分向微震信号进行放大，滤波，采样、量化、编码成数字信号，以便于进行数字传输和计算机处理。
其中，由于系统在整个监测过程中，受周围环境与工作环境的影响不可避免会有许多干扰信号进入系统检测部分与有效信号混杂，如不加分离，则无法做出正确判断；并且一般有效信号频率集中在某个频段，故使滤波成为可能，虽然滤波可以在软件当中实现，但在实际应用中如不先进行硬件滤波，干扰信号将使系统无法正常工作，故硬件电路部分需加滤波环节；由于所测量信号频率属于低频范围，而且考虑到后面信号分析的需要，应采用宽频带滤波，所以系统采用低通滤波，最后在软件中再进行数字滤波。
该数据采集器2a从结构和功能上可以分为前置放大器、滤波器和A/D转换器三部分。被测矿震经传感器转换得到的电信号的幅度往往很小，无法进行A/D转换，因此，需前置放大器对这些模拟电信号进行放大处理。前置放大器可以设计成固定增益或者是程控增益，要保证仪器具有足够的放大能力和动态范围，以适应不同强度的矿震信号的记录要求。其中，数据采集器2a通过A/D转换器将经过放大和滤波处理的模拟信号就地转换为数字信号，迭加时钟编码后传送给嵌入式工控机3a的中央处理器。当信号强度超过触发门槛，系统采样开始时，绿色触发指示灯亮起，当数据采集完毕，缓冲区装满时，红色数据采满指示灯亮起；再次进入采样状态，配置采样参数时，绿色触发指示灯和红色数据采满指示灯会再次进入关闭状态。
如图3所示，该嵌入式工控机3a由UPS电源模块5a供电，并分别与数据采集器2a和GPS授时模块4a双向电连接；其中，该嵌入式工控机3a由中央处理器、显示模块、系统存储模块、固态存储模块、通讯接口、内置看门狗模块、板载RTC模块以及电源模块组成；通讯接口由以太网接口、PC/104总线接口以及RS232串行接口3部分组成；嵌入式工控机3a通过PC/104总线接口与数据采集器2a电连接，以完成对数据采集器2a的控制与实时数据的高速读取；嵌入式工控机3a通过RS232窜行接口与GPS授时模块4a相连，通过程序设定授时间隔，周期性地向终端系统提供时间基准；嵌入式工控机3a以太网接口将微震监测定位终端设备接入到本地网络，为矿震数据的实时传输建立了一条高速的数据通道。
该GPS授时模块4a用于在数据传输过程中，保证不发生丢数、顺序颠倒或混乱，使每一个数据的采集和离散化与绝对时间严格地对应起来；在整个通信和处理过程中，必须使每一个数据与时间码严格对应，这就保证了矿震数据的时间精度；为了方便，GPS授时模块4a作为时间基准。
如图4所示，本发明速度各向异性微震监测定位系统，包括参数设置单元1b、数据采集单元2b、数据处理单元3b、模式设置单元4b、通信单元5b和授时单元6b。
该参数设置单元1b包括采集参数设置模块11b、通信参数设置模块12b和台站参数设置模块13b。其中，该采集参数设置模块11b主要完成对采样频率、增益设置、量程设置、通道选择、触发电平和触发灵敏度的设置。该通信参数设置模块12b主要完成网络通信参数、GPS通信参数以及系统授时参数的设置。网络通信参数设置主要是进行微震监测定位终端的IP地址设置及服务器端的服务器端口号的设置。该台站参数设置模块13b主要完成终端设备安置坐标和设备标识号的设置；各个微震监测定位终端的设备标识号必须唯一。
该数据采集单元2b主要负责震动数据的滤波与采集，其包括数据采集模块21b和滤波模块22b；其中，该数据采集单元2b利用数据采集模块21b提供的接口函数完成对震动数据的采集工作，并根据设计好的数据结构将数据存储在环形缓冲区内以供处理。
该数据处理单元3b用于负责矿震信号识别、初次震情信息的计算任务，其包括震相识别模块31b、单点定位模块32b和震时估算模块33b；该数据处理单元3b利用震相识别模块31b进行P波的震相识别，并对识别后的矿震波形数据利用单点定位模块32b和震时估算模块33b解算出震源的位置。
该模式设置单元4b包括数字显示模块41b、图形显示模块42b和监测模式模块43b；其中，该数字显示模块41b和图形显示模块42b用于系统的现场调试，分别以数字和波形的形式给出了震动信号的实时变化情况；该监测模式模块43b是终端系统实际工作中所处的模式，其负责矿震信号的监测、识别、处理、传输、存盘等操作。
该通信单元5b包括网络通信模块51b和串口通信模块52b；其中，该网络通信模块51b是利用光纤进行局域网内的数据通信，该串口通信模块52b是利用嵌入式调制解调器利用已有电话网络进行数据通信。
该授时单元6b包括GPS授时模块61b。
其中，本发明速度各向异性微震监测定位系统除了上述功能还实现了系统配置参数的注册表保存功能，防止终端系统因矿区长时间停电检修造成的终端系统重启后系统配置参数丢失所产生的错误。另外，系统还实现了终端系统上电监测系统自动启动的功能。
本发明速度各向异性微震监测定位方法构思合理、巧妙，其克服了其他同类方法对矿山地震进行平面简化问题，到时读取的精度有了一定提高，通过对实际矿山地震进行定位，能有效提高震级计算和定位计算的精度。
本发明微震监测定位终端结构设计简单、合理，可负责对震动信号进行实时监测，利用震相识别技术对矿震信号进行自动识别，可对已完成预识别的矿震信号利用单点定位算法、震级估算算法以及P波精确到时估算算法计算其震源位置、震级、矿震发生时刻等关键数据。
本发明速度各向异性微震监测定位系统结构设计合理，可实时进行发震时刻、震源定位和震级计算，计算结果和存储的矿震数据经过光电转换及网络传输。

Claims (8)

1.一种速度各向异性微震监测定位方法，其特征在于，具体是通过合理的选址在矿区地面及井下布置若干台微震监测定位终端，以构成对全矿区范围内的三维立体矿震监测网络；由微震监测定位终端对振动波的频率、振幅特征的分析，对矿震波进行自动识别；各监测子台将监测到的矿震信号的波形数据及其预分析结果，光纤网络或电话网络传输到远程测控及数据处理中心，远程测控及数据处理中心接收监测子台发送的实时数据并进行二次处理和分析，精确计算矿震发生时刻、震级及震源位置关键震情数据，并通过矿震信息实时播报系统对矿震信息进行发布；另外，由矿震信息实时播报系统完成对当日矿震的次数、能量、位置数据的自动统计归档工作，通过对阶段性矿震统计数据的分析，以对未来矿震发生趋势和位置进行合理的预测。
2.如权利要求1所述的速度各向异性微震监测定位方法，其特征在于：所述微震监测定位终端是负责对震动信号进行实时监测，利用震相识别技术对矿震信号进行自动识别；对已完成预识别的矿震信号利用单点定位算法、震级估算算法以及P波精确到时估算算法计算其震源位置、震级、矿震发生时刻关键数据；并将矿震波形数据及初次计算的关键数据发送到远程测控及数据处理中心以供数据处理中心对矿震数据进行二次分析。
3.一种权利要求1或2所述的微震监测定位终端，其特征在于：所述微震监测定位终端是由三分向加速度传感器、数据采集器、嵌入式工控机、GPS授时模块及UPS电源模块五部分组成；
所述三分向加速度传感器用于确定矿震波传播方向，其输出端与所述数据采集器电连接；
所述数据采集器接收所述三分向加速度传感器输出的三分向微震信号进行放大，滤波，采样、量化、编码成数字信号，以便于进行数字传输和计算机处理；
所述嵌入式工控机由所述UPS电源模块供电，并分别与所述数据采集器和GPS授时模块双向电连接。
4.如权利要求3所述的微震监测定位终端，其特征在于：所述嵌入式工控机由中央处理器、显示模块、系统存储模块、固态存储模块、通讯接口、内置看门狗模块、板载RTC模块以及电源模块组成；所述通讯接口由以太网接口、PC/104总线接口以及RS232串行接口3部分组成。
5.如权利要求4所述的微震监测定位终端，其特征在于：所述嵌入式工控机通过所述PC/104总线接口与所述数据采集器连接，以完成对所述数据采集器的控制与实时数据的高速读取；
所述嵌入式工控机通过所述RS232接口与所述GPS授时模块相连；
所述嵌入式工控机通过所述以太网接口与本体网络相连，以将所述微震监测定位终端接入到本地网络。
6.如权利要求4所述的微震监测定位终端，其特征在于：所述数据采集器包括前置放大器、滤波器和A/D转换器三部分；
所述数据采集器通过A/D转换器将经过放大和滤波处理的模拟信号就地转换为数字信号，迭加时钟编码后传送给所述中央处理器。
7.一种基于权利要求1或2所述的速度各向异性微震监测定位方法的速度各向异性微震监测定位系统，其特征在于：所述定位系统包括参数设置单元、数据采集单元、数据处理单元、模式设置单元、通信单元和授时单元；
所述参数设置单元包括采集参数设置模块、通信参数设置模块和台站参数设置模块；所述采集参数设置模块用于完成对采样频率、增益设置、量程设置、通道选择、触发电平和触发灵敏度的设置；所述通信参数设置模块用于完成网络通信参数、GPS通信参数以及系统授时参数的设置；所述台站参数设置模块用于完成终端设备安置坐标和设备标识号的设置；
所述数据采集单元用于负责震动数据的滤波与采集，其包括数据采集模块和滤波模块；所述数据采集单元利用所述数据采集模块提供的接口函数完成对震动数据的采集工作，并根据设计好的数据结构将数据存储在环形缓冲区内以供处理；
所述数据处理单元用于负责矿震信号识别、初次震情信息的计算任务，其包括震相识别模块、单点定位模块和震时估算模块；所述数据处理单元利用所述震相识别模块进行P波的震相识别，并对识别后的矿震波形数据利用所述单点定位模块和震时估算模块解算出震源的位置；
所述模式设置单元包括数字显示模块、图形显示模块和监测模式模块；所述数字显示模块和图形显示模块用于系统的现场调试，分别以数字和波形的形式给出了震动信号的实时变化情况；所述监测模式模块是终端系统实际工作中所处的模式，其负责矿震信号的监测、识别、处理、传输、存盘操作；
所述通信单元包括网络通信模块和串口通信模块；所述网络通信模块是利用光纤进行局域网内的数据通信；所述串口通信模块是通过嵌入式调制解调器利用已有电话网络进行数据通信
所述授时单元包括用于确定时间基准的GPS授时模块。
8.如权利要求7所述的速度各向异性微震监测定位系统，其特征在于：所述网络通信参数的设置是进行微震监测定位终端的IP地址设置及服务器端的服务器端口号的设置。
CN201510665573.0A 2015-10-16 2015-10-16 速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统 Pending CN105388511A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510665573.0A CN105388511A (zh) 2015-10-16 2015-10-16 速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510665573.0A CN105388511A (zh) 2015-10-16 2015-10-16 速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105388511A true CN105388511A (zh) 2016-03-09

Family

ID=55420992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510665573.0A Pending CN105388511A (zh) 2015-10-16 2015-10-16 速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105388511A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106094021A (zh) * 2016-06-01 2016-11-09 北京科技大学 一种基于到时差数据库的微地震震源快速定位方法
CN108693553A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 河南理工大学 基于互联网与超级计算机的矿山微震监测系统
CN109238883A (zh) * 2018-10-17 2019-01-18 西南石油大学 运行期混凝土重力坝体裂缝扩展的微震监测系统及微震监测与分析方法
CN110703313A (zh) * 2019-10-11 2020-01-17 重庆大学 考虑传感器感度的声发射事件震级获取方法、系统及可读存储介质
CN111077570A (zh) * 2018-10-22 2020-04-28 中国石油天然气股份有限公司 确定油藏中辉绿岩的侵入位置的方法、装置和存储介质
CN111405469A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 辽宁大学 基于手机移动传感网络的矿震监测系统及群智定位方法
CN111413952A (zh) * 2020-04-07 2020-07-14 北京金山安全软件有限公司 机器人故障检测方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN111552217A (zh) * 2020-05-26 2020-08-18 河南安达盛电子技术有限公司 一种地震台站运维系统及方法
CN112415571A (zh) * 2020-11-03 2021-02-26 南方科技大学 一种微地震定位方法、存储介质及设备
CN112904414A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 中南大学 一种地声事件定位方法及其失稳灾害预警方法、地声感知仪、监测系统及其可读存储介质
CN113740899A (zh) * 2021-10-20 2021-12-03 辽宁工程技术大学 一种基于无线传输的煤矿采场震源监测定位系统
CN114047546A (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 辽宁大学 基于传感器三维空间联合布置的群智螺旋矿震定位方法
CN115542381A (zh) * 2022-09-26 2022-12-30 徐州弘毅科技发展有限公司 基于三分向监测仪的矿震井地一体化融合监测系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5978313A (en) * 1997-09-30 1999-11-02 Trimble Navigaiton Limited Time synchronization for seismic exploration system
CN201993473U (zh) * 2011-01-11 2011-09-28 北京合嘉鑫诺市政工程有限公司 微地震监测系统
CN202548338U (zh) * 2012-04-17 2012-11-21 辽宁工程技术大学 煤矿微震实时监测系统
CN203054232U (zh) * 2012-12-27 2013-07-10 辽宁工程技术大学 一种矿山地区地震监测仪
CN103364823A (zh) * 2012-04-11 2013-10-23 中国科学院地质与地球物理研究所 震动源实时定位与分析系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5978313A (en) * 1997-09-30 1999-11-02 Trimble Navigaiton Limited Time synchronization for seismic exploration system
CN201993473U (zh) * 2011-01-11 2011-09-28 北京合嘉鑫诺市政工程有限公司 微地震监测系统
CN103364823A (zh) * 2012-04-11 2013-10-23 中国科学院地质与地球物理研究所 震动源实时定位与分析系统
CN202548338U (zh) * 2012-04-17 2012-11-21 辽宁工程技术大学 煤矿微震实时监测系统
CN203054232U (zh) * 2012-12-27 2013-07-10 辽宁工程技术大学 一种矿山地区地震监测仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贾宝新: ""矿震监测的理论与应用研究"", 《中国博士学位论文全文数据库》 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106094021B (zh) * 2016-06-01 2017-11-17 北京科技大学 一种基于到时差数据库的微地震震源快速定位方法
CN106094021A (zh) * 2016-06-01 2016-11-09 北京科技大学 一种基于到时差数据库的微地震震源快速定位方法
CN108693553A (zh) * 2017-04-06 2018-10-23 河南理工大学 基于互联网与超级计算机的矿山微震监测系统
CN109238883A (zh) * 2018-10-17 2019-01-18 西南石油大学 运行期混凝土重力坝体裂缝扩展的微震监测系统及微震监测与分析方法
CN109238883B (zh) * 2018-10-17 2023-04-18 西南石油大学 运行期混凝土重力坝体裂缝扩展的微震监测系统及微震监测与分析方法
CN111077570A (zh) * 2018-10-22 2020-04-28 中国石油天然气股份有限公司 确定油藏中辉绿岩的侵入位置的方法、装置和存储介质
CN110703313A (zh) * 2019-10-11 2020-01-17 重庆大学 考虑传感器感度的声发射事件震级获取方法、系统及可读存储介质
CN111405469A (zh) * 2020-03-24 2020-07-10 辽宁大学 基于手机移动传感网络的矿震监测系统及群智定位方法
CN111413952B (zh) * 2020-04-07 2021-05-07 北京金山安全软件有限公司 机器人故障检测方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN111413952A (zh) * 2020-04-07 2020-07-14 北京金山安全软件有限公司 机器人故障检测方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN111552217A (zh) * 2020-05-26 2020-08-18 河南安达盛电子技术有限公司 一种地震台站运维系统及方法
CN112415571B (zh) * 2020-11-03 2022-04-01 南方科技大学 一种微地震定位方法、存储介质及设备
CN112415571A (zh) * 2020-11-03 2021-02-26 南方科技大学 一种微地震定位方法、存储介质及设备
CN112904414A (zh) * 2021-01-19 2021-06-04 中南大学 一种地声事件定位方法及其失稳灾害预警方法、地声感知仪、监测系统及其可读存储介质
WO2022156582A1 (zh) * 2021-01-19 2022-07-28 中南大学 一种地声事件定位方法及其失稳灾害预警方法、地声感知仪、监测系统及其可读存储介质
CN113740899A (zh) * 2021-10-20 2021-12-03 辽宁工程技术大学 一种基于无线传输的煤矿采场震源监测定位系统
CN114047546A (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 辽宁大学 基于传感器三维空间联合布置的群智螺旋矿震定位方法
CN115542381A (zh) * 2022-09-26 2022-12-30 徐州弘毅科技发展有限公司 基于三分向监测仪的矿震井地一体化融合监测系统及方法
CN115542381B (zh) * 2022-09-26 2024-02-02 徐州弘毅科技发展有限公司 基于三分向监测仪的矿震井地一体化融合监测系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105388511A (zh) 速度各向异性微震监测定位方法、定位终端及定位系统
US7127353B2 (en) Method and apparatus for imaging permeability pathways of geologic fluid reservoirs using seismic emission tomography
Mittal et al. Indian national strong motion instrumentation network and site characterization of its stations
Priolo et al. Seismic monitoring of an underground natural gas storage facility: The Collalto Seismic Network
Unglert et al. Shear wave splitting, vP/vS, and GPS during a time of enhanced activity at Aso caldera, Kyushu
Bindi et al. Site effects observed in alluvial basins: the case of Norcia (Central Italy)
CN106501848B (zh) 一种隧道掘进过程中隐性断层超前物探方法
Carmichael et al. Seismicity on the western Greenland Ice Sheet: Surface fracture in the vicinity of active moulins
Poggi et al. Seismic site-response characterization of high-velocity sites using advanced geophysical techniques: application to the NAGRA-Net
CN104483700B (zh) 地层裂缝监测与预警系统及方法
CN113189644B (zh) 一种微震震源定位方法及系统
Colombero et al. Characterization of the 3‐D fracture setting of an unstable rock mass: From surface and seismic investigations to numerical modeling
CN103364823B (zh) 震动源实时定位与分析系统
Godfrey et al. Shear-wave velocity structure of the Tongariro Volcanic Centre, New Zealand: fast Rayleigh and slow Love waves indicate strong shallow anisotropy
Qiao et al. Hybrid seismic-electrical data acquisition station based on cloud technology and green IoT
Santos et al. Understanding the fundamentals of earthquake signal sensing networks
Li et al. Identification and location method of microseismic event based on improved STA/LTA algorithm and Four-Cell-Square-Array in plane algorithm
Kinscher et al. Resolving source mechanisms of microseismic swarms induced by solution mining
Foti Combined use of geophysical methods in site characterization
Wang et al. Polarization migration of multi-component seismic data for survey in the tunnel of mountain cities
RU2509890C1 (ru) Способ контроля и определения координат опасного состояния массива горных пород при подземных горных работах
Ding et al. MEMS-based seismic intensity instrument for earthquake early warning
Zhang et al. Revisiting the depth distribution of seismicity before and after the 2004–2008 eruption of Mount St. Helens
CN104375180A (zh) 一种地震数据处理方法、装置及系统
Shi et al. Sensor Network for Real-time In-situ Seismic Tomography.

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160309

RJ01 Rejection of invention patent application after publication