CN108459283A

CN108459283A - 一种超导量子磁探测数据智能处理系统

Info

Publication number: CN108459283A
Application number: CN201810113743.8A
Authority: CN
Inventors: 康东; 刘益文; 刘伟; 李玉红; 康羽翎; 杨小峰; 白成武; 张丽娟; 庞鹏
Original assignee: SICHUAN COAL MINE SAFETY SUPERVISION BUREAU SAFETY TECHNOLOGY CENTER; Chengdu Tongchuang Zhongyi Technology Co ltd
Current assignee: SICHUAN COAL MINE SAFETY SUPERVISION BUREAU SAFETY TECHNOLOGY CENTER; Chengdu Tongchuang Zhongyi Technology Co ltd
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2018-08-28

Abstract

本发明实施例提出一种超导量子磁探测数据智能处理系统，涉及磁探测处理技术领域。所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。

Description

一种超导量子磁探测数据智能处理系统

技术领域

本发明涉及磁探测技术领域，具体而言，涉及一种超导量子磁探测数据智能处理系统。

背景技术

矿区采空区是引起地质灾害的主要原因之一,它不仅造成了当地地质环境的恶化、地面塌陷、居民房屋倾斜裂缝、耕地破坏、地面积水、生态环境脆弱等,甚至诱发滑坡和泥石流等,危害到人民的正常生活和生产,而且严重的影响到当地的经济的可持续发展和社会稳定，为保障人民生命及社会财产安全，需要对于地下矿山采空区进行相应处理。处理矿山开采遗留的采空区，当前主要有充填法、崩落法、封闭法和加固法等4种方法。由于充填法具有环保和相对安全的特点，因此为首选方法。由于采空区具有空间分布规律性较差、隐伏性较强、空区顶板冒落塌陷预测难等特点，在进行填充之前，如不对填充区域进行超前探测和规划，一方面可能可能会在填充时引发塌方，造成安全事故，另一方面则可能会造成填充不充分，产生遗留空洞并带来新的安全隐患。

物探方法(地球物理探测)是利用目的物与周边介质的物理性质差异,运用适当的地球物理原理和相应的仪器设备,通过分析研究观测到的物理场,探查地质界限、地质构造及其他目的物或目标的勘探方法,或者是测定地质体或地下人工埋设物的物理性质或工程特性的测试方法。对于矿区采空区的探测,较其他方法,物探方法高效、经济、施工灵活、信息丰富等优点,可以取得较好的探测效果。

相较于地震法及电法，SQUID探测的距离更远，理论上可达1000米以上，探测时间短、深度大、灵活度高，超前探测功能强。目前，美国、德国、澳大利亚等国家均已开展了超导磁力仪在地质及矿产领域的应用研究，而由于超导磁力仪的军事应用潜力，西方主要发达国家均对我国实行技术封锁。本项目拟与乌克兰国家科学院合作，利用乌方在此领域40余年的技术积淀，共同研究高性能超导SQUID探测系统在地下矿山采空区探测方向的关键性应用技术。

本项目的研究成果对于促进生产安全工作的作用和意义主要包括：

(1)创新型探测模式——本项目主要研究引入基于超导SQUID的地下矿山采空区探测，相较于传统的地震法及电法探测，其探测深度有极大提升，不仅可以探测到采空区位置，还可反演计算得到采空区的体积及形态，以及周边相关地质参数，对于相关回填技术而言具有重要的应用价值。

(2)应用技术突破——本项目的探测原理是建立在超导SQUID器件上的，其是目前灵敏度最高的磁探测器件，并且是唯一的磁梯度张量探测器件，相较于常规磁探测技术，SQUID探测信息量大,抗干扰能力强,解决了传统物探技术反演性差、探测深度有限、易受干扰等诸如缺陷。目前国内外尚未有SQUID磁探测在地下矿山采空区的探测研究，因此本项目的成功实施将意味着SQUID探测在该领域的重要应用技术突破。

(3)高效安全监管体系建设——本项目的探测方式可以实现大深度下，对地下矿山采空区的分布、状态及周边地质情况的有效探测和预估，在此基础上可以形成管控一体化系统，为地下矿山采空区安全监管体系提供可信参考。此外，还可作为地下空洞预测及防治系统的重要组成部分，为相关职能部门提供监管数据及参考。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超导量子磁探测数据智能处理系统，具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种超导量子磁探测数据智能处理系统，所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。

进一步的，所述机械系统包括：底座、检测装置和工作台。

进一步的，所述数据传输系统包括：XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置、电源和单片机控制装置；所述单片机控制装置分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置；所述电源分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置。

进一步的，所述机械系统和数据传输系统之间还设置有一个杜瓦。

进一步的，所述数据采集系统为一个数据采集卡。

进一步的，所述系统还包括一个低温电路；所述低温电路包括：SQUID偏置电路、前置放大、交流放大、移相电路、相敏检波、积分电路、振荡电路、低通滤波和直流放大九个部分组成；偏置电路提供给SQUID偏置电流，使其在最佳电流条件下工作；前置放大器采用双极性晶体管LT1028组成，其白噪声为1nV/Hz1/2，该放大器将信号放大1000倍；信号通过前置放大、交流放大、相敏检波、积分电路后转变成磁通信号反馈给SQUID器件，实现磁通锁定；环路总放大倍数可以调整，从而使跟踪具有较高的动态特性；读出电路为一个二阶低通滤波器。

本发明实施例提供的一种超导量子磁探测数据智能处理系统，采用欧拉反褶积方法运算实现磁异常信号反演计算，得到地下矿山采空区相关特征参数。欧拉反褶积方法是磁位场数据处理和解释的重要方法。能够利用网格数据快速自动反演定位磁场源信息。采用磁场二阶张量，配合拉反褶积方法，对磁场异源数据进行反演，大大增强了弱磁异源的辨识度和重叠源的分辨能力。通过对SQUID探测器所得到的磁异常信号反演运算，对地下矿山采空区状态特征参数进行分离及提取，对其体积、深度和形态进行判断和预测。具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的超导量子磁探测数据智能处理系统的系统结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的超导量子磁探测数据智能处理系统的系统细节结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种超导量子磁探测数据智能处理系统，一种超导量子磁探测数据智能处理系统，所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。

进一步的，所述机械系统包括：底座、检测装置和工作台。

进一步的，所述数据采集系统为一个数据采集卡。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个单元、程序段或代码的一部分，所述单元、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个单元单独存在，也可以两个或两个以上单元集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Onl8Memor8)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memor8)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims

1.一种超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。

2.如权利要求1所述的超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述机械系统包括：底座、检测装置和工作台。

3.如权利要求2所述的超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述数据传输系统包括：XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置、电源和单片机控制装置；所述单片机控制装置分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置；所述电源分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置。

4.如权利要求3所述的超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述机械系统和数据传输系统之间还设置有一个杜瓦。

5.如权利要求4所述的超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述数据采集系统为一个数据采集卡。

6.如权利要求5所述的超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述系统还包括一个低温电路；所述低温电路包括：SQUID偏置电路、前置放大、交流放大、移相电路、相敏检波、积分电路、振荡电路、低通滤波和直流放大九个部分组成；偏置电路提供给SQUID偏置电流，使其在最佳电流条件下工作；前置放大器采用双极性晶体管LT1028组成，其白噪声为1nV/Hz1/2，该放大器将信号放大1000倍；信号通过前置放大、交流放大、相敏检波、积分电路后转变成磁通信号反馈给SQUID器件，实现磁通锁定；环路总放大倍数可以调整，从而使跟踪具有较高的动态特性；读出电路为一个二阶低通滤波器。