CN204556098U - 一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置 - Google Patents

一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置 Download PDF

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张法全
李宗敏
王国富
叶金才
张海如
庞成
韦秦明
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Abstract

本实用新型公开了一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置,包括壳体,其特征在于:壳体内设置有控制模块和分别与控制模块相连的信号采集模块、电源模块、自检模块及远程传输模块。本装置设计合理,操作简单,管理方便,效率高,能适应在恶劣的野外环境下使用,满足了防止矿区越界开采监测的需求;工作温度范围宽,具有较好的防水功能,体积小,质量轻,方便携带,更重要的是防瓦斯爆炸。

Description

一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及信号采集装置,具体是一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置。
背景技术
[0002] 在使用煤矿防盗采监测系统工作中,微震数据采集质量的好坏直接影响到监测的效果。煤矿防盗采监测系统是一个空间分布式数据采集系统,为了能准确监测到爆破震动的位置,各个采集终端必须做到严格的同步采样,所以如何提高同步采样的时间成为了一个关键问题。同时,由于每个采集终端每天产生的数据量都很大,在传统的监测设备都是在每个终端都采用一个容量很大的存储器来保存数据,然后人工去各个采集终端拷贝数据,而且不具有远程管理的功能,这种方法不仅效率低,不方便维护,而且不能实时地对数据进行处理,及时掌握各个区域的开采情况。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是为克服上述缺陷,而提供一种设计合理,操作简单,管理方便,工作效率高,且能适应在恶劣的野外环境下使用的用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置。
[0004] 实现本实用新型目的的技术方案是:
[0005] 一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置,包括壳体,与现有技术不同的是:壳体内设置有控制模块和分别与控制模块相连的信号采集模块、电源模块、自检模块及远程传输模块。
[0006] 在控制模块与电源模块之间设有电源管理模块。
[0007] 所述控制模块为ARM处理器。
[0008] 所述控制模块还分别与键盘、SD卡模块、RAM模块和JATG调试模块相连。
[0009] 所述信号采集模块包括信号处理器模块和分别与信号处理器模块连接的采样保持A/D转换模块、GPS同步授时模块,采样保持A/D转换模块还与信号调理模块连接。
[0010] 所述信号处理器模块为FPGA处理器。
[0011] 所述远程传输模块采用无线传输方式,与计算机连接。
[0012] 由于采用了上述技术方案,与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
[0013] 1、本装置设计合理,操作简单,管理方便,效率高,能适应在恶劣的野外环境下使用,满足了防止矿区越界开采监测的需求;
[0014] 2、本装置工作温度范围宽,具有较好的防水功能,体积小,质量轻,方便携带,更重要的是防瓦斯爆炸。
[0015] 2、本装置通过设置了电源管理模块,使电源系统具有较好的电源管理功能,节能省电,电源稳定,能耗低;
[0016] 3、本装置在应用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集时,动态范围大,能无失真地采集各种强弱变化较大的微震信号;
[0017] 4、本装置具有远程采集终端管理功能,方便管理人员对各个采集终端参数的设置和管理,在应用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集时,能把采集到的数据通过无线传输到计算机上,避免了人为拷贝数据的麻烦;
[0018] 5、本装置具有自我诊断测试能力,方便技术人员检测系统是否正常工作,并系统具有一定的容错能力。
附图说明
[0019] 图1为本实用新型实施例的整体结构框图;
[0020] 图2为本实用新型实施例的工作原理框图;
[0021] 图3为本实用新型实施例中信号调理电路模块的原理图;
[0022]图4为本实用新型实施例中采样保持A/D转换电路模块的原理图;
[0023]图5为本实用新型实施例中系统自检模块的原理图;
[0024] 图6为本实用新型实施例中GPS授时模块的原理图。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
[0026] 实施例:
[0027] 参照图1,一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置,由壳体、设置在壳体内的ARM控制器和分别与ARM控制器相连的信号采集模块、电源模块、远程传输模块、自检模块构成。
[0028] 考虑到实际的需要,电源模块通过电源管理模块与ARM控制器相连,远程传输模块与计算机无线传输,以达到安装灵活、维护方便的要求。ARM控制器还分别与键盘、SD卡模块、RAM模块和JATG调试模块相连。其中:
[0029] 信号采集模块包括GPS同步授时模块、信号调理模块、FPGA处理器和采样保持A/D转换模块,GPS同步授时模块和采样保持A/D转换模块分别与FPGA处理器相连,信号调理模块通过采样保持A/D转换模块与信号处理器模块连接。
[0030] 上述模块的选择有许多种选择,本实用新型还给出了下述几种模块的最佳选择,具体如下:
[0031] 参照图2,将传感器分别与信号采集模块相连,将微震信号通过信号调理模块调整至适合A/D转换的电压输入范围,再通过采样保持A/D转换模块转换成数字信号,传输至FPGA处理器进行滤波处理,然后传输给ARM控制器进行编码,最后将信号从远程传输模块发送到PC端。
[0032] 参照图3,信号调理模块的工作原理为:微震信号先经过前置放大器将微弱的信号进行初步放大,之后通过低通滤波器滤除各种高频噪声的干扰,提高信噪比,然后由增益程控放大器根据信号的强弱进行不同倍数的放大将信号调整到适合A/D转换的输入范围。最后由单极性变换电路进行电压偏置使双极性信号转换为单极性信号以满足采样保持A/D转换模块的电压输入范围。
[0033] 参照图4,采样保持A/D转换模块的工作原理为:信号先通过抗混叠滤波器将高频信号滤除,避免来自信号谐波分量和未经滤波的宽带噪声混叠。然后将信号输入采样保持电路再连接到A/D转换电路,实现信号的数字化。抗混叠滤波器的实现是带宽为500Hz的低通有源滤波器,采样保持电路用PF级的电容。基准稳压源为A/D转换电路提供基准的转换电压。FPGA输出同步采样时钟为启动A/D采样提供同步信号,最后把转换后的数字信号输入到FPGA。
[0034] 参照图5,自检模块的工作原理为:当系统启动自检模式时,ARM控制器就产生已知的微震数字信号,然后通过D/A转换电路将数字信号转换成模拟的电压信号,经过电压跟随器之后就可以得到自检信号,基准稳压源为D/A转换电路提供基准的转换电压。最后切换开关将信号从传感器输入接口接入,检查设备是否正常工作。
[0035] 参照图6,GPS授时模块的工作原理为:高精度恒温晶振输出的振荡信号经过整形电路整形,然后通过电平转换电路变为TTL电平,最后经过GPS接收机PPS信号计数分频后得到A/D采样的同步脉冲信号;同时,从GPS接收器输出的串口信息中提取与IPPS对应的绝对时间,以供所采集到的数据打上时间标签。
[0036] 本实用新型不局限于上述的优选实施方式,任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化,凡是与本实用新型具有相同或者相近似的技术方案,均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于煤矿防盗采监测系统的微震信号采集装置,包括壳体,其特征在于:壳体内设置有控制模块和分别与控制模块相连的信号采集模块、电源模块、自检模块及远程传输模块。
2.根据权利要求1所述的微震信号采集装置,其特征是:在控制模块与电源模块之间设有电源管理模块。
3.根据权利要求1所述的微震信号采集装置,其特征是:所述控制模块为ARM处理器。
4.根据权利要求1所述的微震信号采集装置,其特征是:所述控制模块还分别与键盘、SD卡模块、RAM模块和JATG调试模块相连。
5.根据权利要求1所述的微震信号采集装置,其特征是:所述信号采集模块包括信号处理器模块和分别与信号处理器模块连接的采样保持A/D转换模块、GPS同步授时模块,采样保持A/D转换模块还与信号调理模块连接。
6.根据权利要求1所述的微震信号采集装置,其特征是:所述信号处理器模块为FPGA处理器。
7.根据权利要求1所述的微震信号采集装置,其特征是:所述远程传输模块采用无线传输方式,与计算机连接。
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