CN201725039U

CN201725039U - 基于以太网接口的微震信号检测装置

Info

Publication number: CN201725039U
Application number: CN 201020209600
Authority: CN
Inventors: 梁琼; 张斌; 边文
Original assignee: Northern Engineering and Technology Corp MCC
Current assignee: Northern Engineering and Technology Corp MCC
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2020-06-01

Abstract

本实用新型属于矿震监测技术领域，特别是涉及一种基于以太网接口的微震信号检测装置，包括传感器，数据采集部分，数据处理部分，数据采集部分包括前置放大器，滤波器和A/D转换器三部分，数据处理部分包括CPU，以太网接口、GPS，此以太网接口与中央处理平台相连接。以太网接口为光信号接口或电信号接口，采用星形组网方式、环形组网方式或自由组网方式。本装置加速了数据处理的速度，可以充分运用以太网通讯技术实现检测单元的灵活布置，提高了整个微震检测系统的覆盖范围、网络通讯的速度和安全性。并且易于维护、与矿区的其他现有监控系统通讯。

Description

基于以太网接口的微震信号检测装置

技术领域

本实用新型属于矿震监测技术领域，特别是涉及一种基于以太网接口的微震信号检测装置。

背景技术

近年来各种矿难频发，矿震监测越来越重要。矿震是由于采矿活动而诱发的矿井岩体突然失稳破坏的动力现象，是影响矿井安全生产的重大自然灾害之一。矿震一旦发生就有可能影响生产，甚至造成财产损失和人员伤亡，随着时间的推移，许多矿井将进入深部开采，矿震发生的数量将出现进一步上升的趋势，其灾害性也将日趋严重。

微震是伴随在岩石被破坏在应力作用下所发生的微小震动。在矿山开采过程中，微小震动发生的地点、频度以及在矿山中的分布，因矿区局部的岩石及地质条件的差异而呈现不均匀分布。

根据大量矿井工程重大灾害事故的调研表明：采动岩体运动导致矿山压力重新分布，动态矿山压力作用于微震并使其破裂是引发矿井重大灾害事故发生的根本原因。当地下岩体产生破裂时，一般会产生一定能量的地震波向四周传播，利用微震检测可以接收并记录这些地震波，并进一步确定震源的位置。根据井下微震检测结果还可分析岩体破裂的多种特征，如数量、频度、强度、密度、尺度、性质等，可以及时对地下岩体破裂情况做出报告并分析、预测矿井灾害事故发生的前兆，采取有效措施避免造成人员伤亡或灾害事故的发生。

实用新型专利200420039442.9“煤矿井下微震检测仪”公开了一种煤矿井下微震检测仪，它是在防爆壳体内安放一台工业控制计算机，计算机的插槽上连接有数据采集器，并用防爆大盖将壳体密封；在防爆壳体一侧有连在一起的接线盒，接线盒上有引线口，接线盒内安装若干个接线端子，接线端子在壳体内连接到数据采集器；震动传感器的电缆插头通过引入口插接到接线端子，接线盒再用防爆小盖将这些接线端子密封起来，防爆壳体另一侧设有防爆透明观察窗，用于观察计算机显示器。该仪器体积较小，便于携带，用在井下直接检测微震数据准确可靠。这种方案缺点是网络扩展灵活性差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于以太网接口的微震信号检测装置。本装置通过采用以太网技术并结合先进的数字处理技术进行微震信号检测单元的设计，加速了数据处理的速度，可以充分运用以太网通讯技术实现检测单元的灵活布置，提高了整个微震检测系统的覆盖范围、网络通讯的速度和安全性。并且易于维护、与矿区的其他现有监控系统通讯。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的：

本实用新型的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于包括传感器，与此传感器相连接的数据采集部分，与此数据采集部分相连接的数据处理部分，所述的数据采集部分包括前置放大器，与此前置放大器相连接的滤波器和与此滤波器相连接的A/D转换器三部分，所述的数据处理部分包括与此A/D转换器相连接的CPU，与此CPU相连接的以太网接口、GPS，此以太网接口与中央处理平台相连接。

所述的传感器采用三维测量，即采用三分向加速度传感器。

所述的前置放大器为程控增益放大器，所述的滤波器采用宽带、低通硬件滤波器。

所述的CPU内置固化的数据分析算法。

所述的以太网接口为光信号接口或电信号接口，采用星形组网方式、环形组网方式或自由组网方式。

所述的星形组网方式将整个网络上的检测单元以星形方式连接起来，每个带以太网接口的微震检测单元通过一条独立的双绞线或光纤以太网通讯线缆与中央处理平台相连接。

所述的环形组网方式是将整个网络上的检测单元以环形方式连接起来。环网组网方式的优点：网络上的通讯线缆具有自愈功能，当网络上一根通讯线缆断了之后，检测单元会自动从另一条通讯线缆传输数据。

所述的自由组网方式是将星形组网方式和环形组网方式自由组合。自由组网方式可以采用RSTP即快速生成树协议算法自动规划网络通讯路。

本实用新型的基于以太网接口的微震信号检测装置的数据采集器将矿震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，便于进行数字传输和计算机处理。

矿震经传感器转换得到的电信号的幅度很小，无法直接进行A/D转换，必须加前置放大器对这些信号进行放大处理，本单元将前置放大器设计为程控增益，使检测单元具有大动态范围，适应大范围矿震强度变化。

由于受外部环境的影响，检测单元将接收到大量的干扰信号，必须进行分离，不然将影响正常的判断。由于干扰信号频段比较集中，因此滤波相对简单。在本检测单元中采用宽带、低通硬件滤波。

A/D转换器将经过放大和滤波处理的模拟信号转换为数字信号，迭加时钟编码后传送给中心处理单元。

CPU为微震检测单元的数据分析和处理中心，内置数据分析算法，通过固化的算法分析、判断采集上来的数据，并将分析结果发送到中央处理平台。

由于以太网采取冲突竞争的传输方式，具有传输不确定性的特点。但随着带宽的增加、冗余措施的加强和自诊断程序的完善，以太网完全可以满足中小型控制系统实时性的要求。同时以太网具有相关网络产品价格低廉，开放性好、技术成熟等优点。

当现场智能设备将现场信息通过工业以太网传至监控计算机后，存在着信息共享与交互的问题。一方面，监控计算机内部应用程序需要对现场信息的进行处理，另一方面，企业生产管理层需要与监控计算机进行信息沟通和传递。OPC的出现则解决了控制系统突破“信息孤岛”的瓶颈问题。

检测单元连接一个GPS模块，通过GPS模块为检测单元进行授时。准确的时间精度可以提高矿震检测数据的准确性。数字矿震数据是用离散数据来表达一个连续的物理量，在数值上，只要整个过程严格遵守采样定理，不可能产生误差。但是在数值的时间对应性上，离散化以后的结果，如果不加注意将会产生半个采样间隔的误差。在数据传输过程中，为了保证不发生丢数、顺序颠倒或混乱，在矿震监测定位系统中必须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。通过GPS模块可以保证整个矿区的微震检测单元具有严格的时间一致性。

本实用新型的有益效果：利用以太网通讯技术可以实现检测单元灵活布置，以各种结构组网，并将各个检测单元的检测数据快速传送到地面中央处理平台进行最终的处理、信息发布、预警等。本装置通过采用以太网技术并结合先进的数字处理技术进行微震信号检测单元的设计，加快了数据处理的速度，可以充分运用以太网通讯技术实现检测单元的灵活布置，提高了整个微震检测系统的覆盖范围、网络通讯的速度和安全性。并且易于维护、与矿区的其他现有监控系统通讯。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为星形组网方式结构框图。

图3为环网组网方式的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于包括传感器，与此传感器相连接的数据采集部分，与此数据采集部分相连接的数据处理部分，所述的数据采集部分包括前置放大器，与此前置放大器相连接的滤波器和与此滤波器相连接的A/D转换器三部分，所述的数据处理部分包括与此A/D转换器相连接的CPU，与此CPU相连接的以太网接口、GPS，此以太网接口与中央处理平台相连接。

所述的传感器采用三维测量，即采用三分向加速度传感器。

所述的CPU内置固化的数据分析算法。

如图2所示，所述的星形组网方式是将整个网络上的检测单元以星形方式连接起来，每个带以太网接口的微震检测单元通过一条独立的双绞线或光纤以太网通讯线缆与中央处理平台相连接。

如图3所示，所述的环形组网方式是将整个网络上的带以太网接口的微震检测单元以环形双绞线或环形光纤以太网通讯线缆与中央处理平台相连接。环网组网方式的优点：网络上的通讯线缆具有自愈功能，当网络上一根通讯线缆断了之后，检测单元会自动从另一条通讯线缆传输数据。

所述的自由组网方式是星形组网方式和环形组网方式自由组合。自由组网方式可以，采用RSTP快速生成树协议算法自动规划网络通讯。

本实用新型的有益效果：利用以太网通讯技术实现检测单元灵活布置，以各种结构组网。并将各个检测单元的检测数据快速传送到地面中央处理平台进行最终的处理、信息发布、预警等。

本装置通过采用以太网技术并结合先进的数字处理技术进行微震信号检测单元的设计，加速了数据处理的速度，可以充分运用以太网通讯技术实现检测单元的灵活布置，提高了整个微震检测系统的覆盖范围、网络通讯的速度和安全性。并且易于维护、与矿区的其他现有监控系统通讯。

Claims

1.一种基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于包括传感器，与此传感器相连接的数据采集部分，与此数据采集部分相连接的数据处理部分，所述的数据采集部分包括前置放大器，与此前置放大器相连接的滤波器和与此滤波器相连接的A/D转换器三部分，所述的数据处理部分包括与此A/D转换器相连接的CPU，与此CPU相连接的以太网接口、GPS，此以太网接口与中央处理平台相连接。

2.根据权利要求1所述的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于所述的传感器采用三维测量，即采用三分向加速度传感器。

3.根据权利要求1所述的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于所述的前置放大器为程控增益放大器，所述的滤波器采用宽带、低通硬件滤波器。

4.根据权利要求1所述的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于所述的CPU内置固化的数据分析算法。

5.根据权利要求1所述的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于所述的以太网接口为光信号接口或电信号接口，采用星形组网方式、环形组网方式或自由组网方式。

6.根据权利要求5所述的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于所述的星形组网方式是将整个网络上的检测单元以星形方式连接起来，每个带以太网接口的微震检测单元通过一条独立的双绞线或光纤以太网通讯线缆与中央处理平台相连接。

7.根据权利要求5所述的基于以太网接口的微震信号检测装置，其特征在于所述的环形组网方式是将整个网络上的带以太网接口的微震检测单元以环形双绞线或环形光纤以太网通讯线缆与中央处理平台相连接。