CN108802809A - 一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置 - Google Patents

一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开的属于矿井勘测技术领域，具体为一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，包括发生端、采集端和操作端，所述发生端的输出端与采集端连接，所述采集端与操作端连接，所述操作端的输出端通过数据线分别与采集端、发生端连接；所述发生端包括发爆控制继电器、发爆装置和震源雷管装置，所述发爆控制继电器的输入接口通过数据线与操作端的输出接口连接，所述发爆控制继电器的输出接口通过数据线与发爆装置的输入接口连接，所述发爆装置与震源雷管装置连接；本方案通过滤波的方式，减少干扰信号，提高测量的准确性；通过同步操作的方式，保证后期测定的准确性的基础；通过远程操作的方式，安全性较高。

Description

一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发 装置
技术领域
本发明涉及矿井勘测技术领域，具体为一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置。
背景技术
地震勘探是通过人工方法激发地震波，通过在地面收集经过反射和衰减的地震信号，研究地震波在弹性性质不同的地层中的传播情况，以分析地下的地质情况，其在矿产资源勘查和地震灾害监测等领域有着广泛的应用。在地震勘探中，需要保证采集的地震反射信号与震源激发的时间同步，其精度直接影响采集到的地震数据的质量，对后期地震数据分析也有着重要意义。
现今地震勘探过程中，一般采用发爆器引爆炸药的方式激发人工震源，从而产生地震波；同时，发爆器即可向地震数据采集设备发出触发信号，即数据采集启动命令，数据采集初始时间即为人工震源激发时间。此方法测定有较大延迟，测量差距较大，例如中国专利公告号为CN204009093U提出的一种用于矿井地震勘探法的本质安全型震源发爆同步触发装置，包括机壳，脉冲电流互感器由磁环轴套、磁环、线圈和放炮母线组成，磁环轴套外侧嵌有磁环，线圈的首端和尾端作为出线端；磁环轴套的两端面设置有过线孔；机壳内部设置有装配有脉冲整形电路和双重防护电路的印制电路板，还设置有用以穿过TB信号电缆的防水接头和指示灯，TB信号电缆一端与双重防护电路相连，一端有连接器插头。本实用新型利用穿心式脉冲电流互感的隔离技术和脉冲整形双重防护的本安型“ib”防爆技术，解决了电气关联使用方式受限问题，但是仍然具有使用上的不便，地震数据采集时差主要来自“爆炸信号的时间”和“采集启动命令到达数据采集设备的时间”间的时差，触发时间不同步的话会造成后期非常大的测量差距，为此，我们提出了一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，以解决上述背景技术中提出的地震数据采集时差主要来自“爆炸信号的时间”和“采集启动命令到达数据采集设备的时间”间的时差，触发时间不同步的话会造成后期非常大的测量差距的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，包括发生端、采集端和操作端，所述发生端的输出端与采集端连接，所述采集端与操作端连接，所述操作端的输出端通过数据线分别与采集端、发生端连接；
所述发生端包括发爆控制继电器、发爆装置和震源雷管装置，所述发爆控制继电器的输入接口通过数据线与操作端的输出接口连接，所述发爆控制继电器的输出接口通过数据线与发爆装置的输入接口连接，所述发爆装置与震源雷管装置连接；
所述采集端包括互感器控制继电器，所述互感器控制继电器的输入接口通过数据线与操作端的输出接口连接，所述互感器控制继电器的输出接口通过导线与电压互感器连接，所述电压互感器与震源雷管装置连接，所述电压互感器的输出端通过导线与整流电路连接，所述整流电路的输出端通过导线与脉冲计数器连接，所述脉冲计数器的输出端通过数据线与嵌入式处理器连接，所述嵌入式处理器的存储端口通过数据线与存储器连接，所述嵌入式处理器的输出端通过数据线与操作端连接；
所述操作端为人工操作中心，所述操作端满足对采集端采集的数据接收和对发生端、采集端的开关控制。
优选的，所述发爆装置内集成有升压变压器，且升压变压器的电能输出端与震源雷管装置连接。
优选的，所述电压互感器为有效匝数可调的电压互感器。
优选的，所述操作端上集成有电源模块，且电源模块的输出电压为220V交流电，所述电源模块的电能输出端分别与互感器控制继电器、发爆控制继电器连接。
优选的，所述嵌入式处理器上集成有A/D转换器，且A/D转换器集成在脉冲计数器与嵌入式处理器之间。
优选的，所述整流电路的输出电压≤5V。
优选的，所述操作端包括数据接收模块、处理模块和输出控制模块。
优选的，所述处理模块为可编程PLC处理器。
优选的，所述电压互感器次级线圈的两极上均串联保护电阻。
优选的，所述保护电阻的阻值范围为18KΩ-25KΩ。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过滤波的方式，减少干扰信号，提高测量的准确性；
(2)通过同步操作的方式，保证后期测定的准确性的基础；
(3)通过远程操作的方式，安全性较高。
附图说明
图1为本发明系统原理框图；
图2为本发明震源雷管装置、电压互感器和整流电路之间连接的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，包括发生端、采集端和操作端，所述发生端的输出端与采集端连接，所述采集端与操作端连接，所述操作端的输出端通过数据线分别与采集端、发生端连接；
所述发生端包括发爆控制继电器、发爆装置和震源雷管装置，所述发爆控制继电器的输入接口通过数据线与操作端的输出接口连接，所述发爆控制继电器的输出接口通过数据线与发爆装置的输入接口连接，所述发爆装置与震源雷管装置连接；
所述采集端包括互感器控制继电器，所述互感器控制继电器的输入接口通过数据线与操作端的输出接口连接，所述互感器控制继电器的输出接口通过导线与电压互感器连接，所述电压互感器与震源雷管装置连接，所述电压互感器的输出端通过导线与整流电路连接，所述整流电路的输出端通过导线与脉冲计数器连接，所述脉冲计数器的输出端通过数据线与嵌入式处理器连接，所述嵌入式处理器的存储端口通过数据线与存储器连接，所述嵌入式处理器的输出端通过数据线与操作端连接；
所述操作端为人工操作中心，所述操作端满足对采集端采集的数据接收和对发生端、采集端的开关控制。
其中，所述发爆装置内集成有升压变压器，且升压变压器的电能输出端与震源雷管装置连接，直接监测，减少中间环节的延时，保证测量的准确性；
所述电压互感器为有效匝数可调的电压互感器，通过调节的设置，能够通过调节匝数来改变感应电动势；
所述操作端上集成有电源模块，且电源模块的输出电压为220V交流电，所述电源模块的电能输出端分别与互感器控制继电器、发爆控制继电器连接；
所述嵌入式处理器上集成有A/D转换器，且A/D转换器集成在脉冲计数器与嵌入式处理器之间；
所述整流电路的输出电压≤5V，脉冲计数器的输入安全电压≤5V，为保证脉冲计数器的正常和安全使用；
所述操作端包括数据接收模块、处理模块和输出控制模块，所述处理模块为可编程PLC处理器。
调节电压互感器的初级线圈和次级线圈的匝数比，使得输出电压满足脉冲计数器的接收电压值域(通常脉冲计数器的输入电压小于等于5V)，如图2所示，将震源雷管装置与电压互感器连接，电压互感器次级线圈的两极上均串联保护电阻，保护电阻的阻值选取为20KΩ，在电压互感器次级线圈的两极之间并联电容，电容量为0.1μF，脉冲计数器的周期为0.1ms。
工作原理：操作端为人工操作机构，通过遥控的方式对发爆控制继电器和互感控制继电器同时输出电压驱动继电器闭合，发爆控制继电器驱动发爆装置配合升压变压器的使用对震源雷管装置进行驱动爆炸，震源雷管装置驱动放炮母线产生逻辑电平的脉冲信号，电压互感器在震源雷管装置爆炸的同时感应采集逻辑电平的电能，并将能通过整流电路输出直流电，直流电压小于5V，脉冲计数器计数将计数数据通过嵌入式处理器存储在存储器内，嵌入式处理器将采集的信息反馈至操作端，操作端根据嵌入式处理器输出的数据进行后续计算操作。
实施例
将本方案实验于四川当地的一座山中，通过控制变量的方式进行实施测定其时效性，具体对比方案如下表所示：
通过以上的表格中可以看出，本方案脉冲计数器的周期为0.1ms相对传统的0.25ms测定精度更加准确，降低误差。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，包括发生端、采集端和操作端，其特征在于：所述发生端的输出端与采集端连接，所述采集端与操作端连接，所述操作端的输出端通过数据线分别与采集端、发生端连接；
所述发生端包括发爆控制继电器、发爆装置和震源雷管装置，所述发爆控制继电器的输入接口通过数据线与操作端的输出接口连接，所述发爆控制继电器的输出接口通过数据线与发爆装置的输入接口连接，所述发爆装置与震源雷管装置连接；
所述采集端包括互感器控制继电器，所述互感器控制继电器的输入接口通过数据线与操作端的输出接口连接，所述互感器控制继电器的输出接口通过导线与电压互感器连接，所述电压互感器与震源雷管装置连接，所述电压互感器的输出端通过导线与整流电路连接，所述整流电路的输出端通过导线与脉冲计数器连接，所述脉冲计数器的输出端通过数据线与嵌入式处理器连接，所述嵌入式处理器的存储端口通过数据线与存储器连接，所述嵌入式处理器的输出端通过数据线与操作端连接；
所述操作端为人工操作中心，所述操作端满足对采集端采集的数据接收和对发生端、采集端的开关控制。
2.根据权利要求1所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述发爆装置内集成有升压变压器，且升压变压器的电能输出端与震源雷管装置连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述电压互感器为有效匝数可调的电压互感器。
4.根据权利要求1所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述操作端上集成有电源模块，且电源模块的输出电压为220V交流电，所述电源模块的电能输出端分别与互感器控制继电器、发爆控制继电器连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述嵌入式处理器上集成有A/D转换器，且A/D转换器集成在脉冲计数器与嵌入式处理器之间。
6.根据权利要求1所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述整流电路的输出电压≤5V。
7.根据权利要求1所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述操作端包括数据接收模块、处理模块和输出控制模块。
8.根据权利要求7所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述处理模块为可编程PLC处理器。
9.根据权利要求1所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述电压互感器次级线圈的两极上均串联保护电阻。
10.根据权利要求9所述的一种用于矿井地震勘测法的本质安全型震源发爆同步触发装置，其特征在于：所述保护电阻的阻值范围为18KΩ-25KΩ。
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