CS226843B1 - Zapojení seismeakustiokého informačního systému - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení seismoakustického informačního systému určeného k trvalému sladování seismeakustické činnosti horninového masivu, narušovaného hornickou činností a automatickým sběrem a prvotním tříděním vstupfaích dat a s možností přímého spojení s počítačem, vyhodnocujícím stav horninového masivu z hlediska prognózy horských otřesů nebo zvýšeného nebezpečí náhlých porušení stability důlních děl.

Seismoaku«tieká činnost horninového masivu je při dlouhodobých provozních měřeních sledována u známých zařízení analogovým nebo číslicovým záznamem počtu přirozených horninových impulsů zvukové frekvence, vznikajících při porušování horninového masivu.

Analogový záznam četnosti seismoakustických impulsů na papírový registrační pás nebo film formou usměrněných stejnosměrných signálů a nebo záznam na magnetický pásek s ^dodatečným přepisem, jsou velmi pracné při vyhodnocení a nepřesné v odečítání dalších charakteristických parametrů seismoakustického impulsu, např. amplituda, délka trvání, atd.. Přesnost vyhodnocení je zde rovněž zatížena subjektivními chybami interpretátorů.

V uhelných dolech jsou dosud nejrozšířenějěí číslicová zařízení pro nepřetržitá automatická měření změn dynamického šumu v horninovém masivu, která zaznamenávají pošty seismoakustických impulsů ve zvolené amplitudové úrovni a ve zvolené časové konstantě detekce signálu v určitých časových intervalech. Zapojení těchto zařízení podstatně snižují pracnost vyhodnocení, nebot záznam měřených údajů je prováděn do děrné pásky. Možnost volby applitudové úrovně, od které se impulsy počítají, potlačuje do značné míry rušení od signálů buzených důlními

226 843

226 843 mechanismy. Jeho nevýhodou je však možnost sledováni pouze jednoho sdruženého parametru, tzv. dynamické četnosti a nemožnost vyloučení indukčních rušivých signálů.

Známá jsou rovnšž velmi složitá analogově-číslicová zapojení, umožňující vyhodnocení některých vybraných parametrů seismoakustioké aktivity vždy ve vzájemném vztahu při současných měřeních na dvou a více místech. Podobně jsou ve známých zařízeních určovány přibližné hodnoty koeficientu energie horninových impulsů prostým sčítáním jednotlivýoh amplitud, impulsu nebo zjletováním plochy ohraničené vlnovým obrazem přirozeného horninového impulsu a časovou osou. Společnou nevýhodou všeoh těchto zařízení je vysoká složitost s problematio kou dlouhodebentstálostí měrových vlastností a vysokou poruchovosti. Vzhledem k pevnému zapojení jednotlivýoh funkčních bloků není možno obvykle provádět operativní změnu rozhodujících parametrů měřicího zařízení. Zařízení jsou proto koncipována buď pouze jednoúčelově, např. k určení místa vzniku horninových impulsů v reálném čase, oož je pro prognózu nebezpečí dynamických dějů v horninovém masivu nedostatečné, a nebo naopak určují eelou řadu základních parametrů seismoakustiokýoh impulsů způsobem, který je provozně ve víeckanálevýoh měřicíoh systémech ekonomicky i funkčně nerealizovatelný.

V současné době jsou známa zapojení, které používají ke čtení dat z jednotlivých měřicích kanálů centrální procesorovou jednotku. Tato zapojení však neumožňují automatická programově řízené prvotní vytřídění dat, ooř vede buď ke ztrátám měřených informací nebe k záznamu dat, která nesouvisí s přirozenými seismoakustickými impulsy. Dosud známá zapojení tak neumožňují provozně a v reálném čase zjištovat místa vzniku porušení horninového masiv*

Uvedené neváhody jsou podstatně sníženy nebo odstraněny zapojením seismoakustiokého informačního systému podle vynálezu, jehož podstatou je, že sestává ze seismoakustiokého snímače, připojeného na vstup aktivní přenosové trasy, na jejímž výstupu je připojena jednotka indikace stavu aktivní přenosové trasy a jednotka optoelektronického oddělení, připojená na jednotku speciálního zdroje, ná jejímž výstupu je napojena jednotka analogově-číslicevého převodu a současně druhý výstup je napojen na kontrolní analogovou jednotku, přičemž jednotka analogově-číslicového převodu je spojena s propojovací jednotkou, která je spojena s jednotkou centrálního řídicího stanoviště prostřednictvím jednotky technologiokýoh dat, dále pak s jednotkou hodia, se zobrazovacím tablem teohnologiokých informací, dále pak s jednotkou styku s počítačem a pak prostřednictvím centrální procesorové jednotky s jednotkou referenční periferie a jednotkou zavádění programů.

Zapojení podle vynálezu sestává z (n) měřicích kanálů, složených ze seismoakustiokáhe Snímače, aktivní přenosové trasy, jednotky indikace stavu aktivní přenosová trasy, jednotky optoelektronického oddělení,' jednotky analogově-číslicového převodu a kontrolní analogové jednotky, které jsou zapojeny na propojovací jednotku, přičemž jednotky optoelektronického oddělení jsou připojeny na jednotku speciálního zdroje.

Výstupy (m) jednotek analogově-číslicového převodu jsou připojeny na (m) vstupů obvodu vzniku signálu přerušení, jehož výstup je připojen na jeden ze vstupů jednotky propojení.

Zapojení seismoakustiokého informačního systému podle vynálezu umožňuje provádět trvalý provozní záznam rozhodujících seismoakustiokýoh parametrů» dynamické četnosti impulsů ve zvoleném intervalu, špičkové amplitudy, délky trvání a kmitočtu impulsů, včetně určení rozdílu času příchodu impulsů na zvolenou skupinu měřioíoh kanálů.

226 843

Další vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že centrální procesorová jednotka v reálném čase provádí rozlišení přihozených horninových impulsů od rušivých impulsů, buzených důlními technologickými mechanismy a interferenčními jevy na přenosových trasách. Záznam rozhodujících parametrů a jejich třídění probíhá v reálném čase s využitím teorií rozvrhování procesů a front, čímž nedochází ke ztrátám informací. Automatické třídění dat tak umožňuje přímé propojení centrální procesorové jednotky s počítačem, provádějícím konečné vyhodnocení dat v uzavřené smyčoe. Tím je zaručeno, že konečné výpočty, např. určení místa poruěení horninového masivu, jsou prováděny jen s vytříděnými daty, majícími reálné fyzikální opodstatnění a doplněnými i technologickými daty, např. dobou vyuhlování, atd.

Zapojení podle vynálezu vylučuje subjektivní chyby interpretátorů, plně automatizuje proces zpracování dat a respektuje změny důlně-geologických podmínek měření v jednotlivých lokalitách. To je dosaženo modulární programovou i technickou koncepcí.

Zapojení podle vynálezu umožňuje přehledné zobrazení určených seismoakustickcýh parametrů, např. dynamické četnosti Impulsů na jednotce referenční periferie, což poskytuje možnost operátorům okamžité zásahy do dobývacího procesu, např. přerušení dobývání, provedení trhací práce, odvolání osádek, atd., při výskytu anomálních jevů.

Nové zapojení souběžně umožňuje provedení programově řízeného automatického testování všeoh funkčních jednotek a obvodů.

Na výkresech je blokové schéma zapojení seismoakustického informačního systému podle vynálezu. Na obr. 1 je znázorněno celkové blokové schéma seismoakustického informačního systému, obr. 2 vysvětluje blokové zapojení jednotky optoelektronického oddělení, obr. 3 a 4 znázorňují blokové schéma jednotky analogově-číslicového převodu.

Seismoakustický snímač 1 podle obr. 1 jje připojen na vstup aktivní přenosové trasy 2, na jejíž výstup je připojena jednak jednotka 4 optoelektronického oddělení, jednak jednotka 2 indikace stavu přenosové trasy. Z výstupu jednotky 4. optoelektronického oddělení je signál přiveden na jednotku 2 analogově-číelicového převodu. Jednotka 4 optoelektronického oddělení rozděluje každý měřicí kanál na část jiskrově bezpečnou, obsahující seismoakustický snímač 1, aktivní přenosovou trasu 2, jednotku 2 indikace stavu přenosové trasy a část » normálním laboratorním provedení, obsahující zbývající jednotky a obvody.

Z druhého výstupu jednotky 4 optoelektronického oddělení je signál přiveden na vstup kontrolní analogové jednotky 8. Tato jednotka umožňuje kontrolu nastavení aktivní přenosové trasy 2, orientační analogový záznam četnosti přirozených impulsů a akustický odposlech měřených signálů.

Jednotka 2 analogově-číslicového převodu je spájena s propojovací jednotkou 6.

Seismoakustický informační systém obsahuje n-shodných měřicích kanálů, z nichž každý je sestaven ze seiemoakustického enímače 1.» aktivní přenosové trasy 2, jednotky 2 indikace stavu přenosové trasy, jednotky 4 optoelektronického oddělení, jednotky 2 analogově-číslicového převodu a kontrolní analogové jednotky 8, přičemž jednotky 4 optoelektronického oddělení Jsou připojeny na jednotku 7 speciálního zdroje. Současně je všech n měřicích kanálů připojeno na propojovací jednotku 6.

226 843

Výstup jednotky 10 oentrálnxho řídicího stanoviště je připojen na jednotku 2 technologických dat, která je spojena s propojovací jednotkou 6. Na další vstup propojovací jednotky 6 je připojena jednotka 11 hodin. Na výstup propojovací jednotky 6 je připojeno zobrazovaoí tablo 12 technologických informací. Toto tablo zobrazuje činnost dobývacích mechanismů.

Centrální procesorová jednotka 13 je spojena s propojovaoí jednotkou 6, jednotkou 14 referenční periferie a s jednotkou 15 zavádění programů. Jednotka 6 propojení je rovněž spojena s jednotkou 16 styku s počítačem. Centrální procesorová jednotka organizuje, řídí a testuje činnost celého selsmoakustického měřicího systému. Komunikace s centrální procesorovou jednotkou 13 je umožněna jednotkou 14 referenční periferie a jednotkou 15 zavádění programů. Proces měření, třídění a zpracování dat je řízen 4-úrovňovým přerušovacím systémem v reálném čase b využitím priorit podle teorií rozvrhování procesů a front.

Na obr. 2 je blokové schéma zapojení jednotky 4 optoelektronického oddělení, ve které je výstup aktivní přenosové trasy 2 připojen na vstupní zesilovač 17* Ke vstupnímu zesilovači 17 je připojen obvod 18 stabilizace a linearizaoe optočlenu, na jehož výstup je připojen vstup optoslktroniekého vazebního členu 19. Výstup optoelektronického vazebního členu lj) je připojen na obvod 20 nastavení amplitudy signálů a na zesilovač 21. Výstup zesilovače 21 je připojen na vstup jednotky 5 analogově-číslioového převodu. Vstupní zesilovač 17. obvod 18 stabilizace a linearizaoe optočlenu a optoelektronický vazební člen 19 jsou paralelně připojeny na výstup jednotky 7 speciálního zdroje. Galvanické oddělení obvodů jiskrově bezpečných od obvodů v normálním provedení pomocí optoelektronických prvků umožňuje dosažení vysokého činitele potlačení soufázového rušení, lineární přenosovou charakteristiku v širokém kmitočtovém pásmu a v porovnání s klasickými, dosud používanými, transformátorovými bariérami jednoduché technologické řešení.

Na obr. 3 je blokové sohéma jednotky 2 analogově číslicehého převodu a jeho spojení s jednotkou 4 optoelktronického oddělení a jednotkou 6. propojení. Zesilovač 21 je připojen na vstupní obvod 22 A-δ převodu. Na jeho výstup jsou paralelně připojeny obvod 25 měření dynamické četnosti, obvod 24 měření okamžiku příchodu impulsu, obvod 25 měření doby trvání impulsů, obvod 26 měření kmitočtu impulsů a obvod 27 měření špičkové amplitudy. Výstupy těohto obvodů jsou připojeny na vstupy jednotky 6 propojení. Jeden z výstupů jednotky 6 propojení je připojen na vstup vstupního obvodu 22 Α-δ převodu. Současně je další výstup tohoto obvodu připojen na obvod 28 vzniku signálů přerušení.

Na obr. 4 je blokové schéma propojení jednotek 2 analogověčíslicového převodu do skupin. Výstupy m-jednotek 2 analogově-číslioového převodu jsou připojeny na m-vstupů obvodu 28 vzniku signálu přerušení, jehož výstup je připojen na jeden ze vstupů jednotky 6 propojení. Takto je n-měřioích kanálů seismoakustického informačního systému rozděleno na n/m skupin, z niohž každá je určena ke sledování jedné důlní lokality. Vznik signálu přerušení v obvodu 28 podmiňuje činnost centrální procesorové jednotky 13 v režimu měření a třídění dat.

Zapojeni podle vynálezu může být použito k reelizaci zařízení sloužících k prognózo a prevenoi nebezpečných dynamických dějů, vyvolaných hornickou činností. Vzhledem k jiskrové bezpečnosti vstupní části seismoakustického informačního systému je tento použitelný i v prostředí se zvýšeným nebezpečím výbuchu, tj, např. v plynujících uhelných dolech.

226 843

Saismoakustické informační syetémy mohou pracovat v časově synchronizovaných sítích.

Claims (3)

1. PÍiŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapojení seismoakustického informačního systému, sestávajícího ze seismoakustických snímačů, aktivních přenosových tras, jednotek optoelektronického oddělení, jednotek analogově-číslicového převodu a centrální procesorové jednotky, vyznačující se tím, že seismoakustický snímač (1) je připojen na vstup aktivní přenosové trasy (2), na jejímž výstupu je připojena jednotka (3) indikace stavu aktivní přenosové trasy a jednotka (4) optoelktronického oddělení, připojené na jednotku (7) specielního zdroje, na jejímž výstupu je napojena jednotka (5) analogově-číslicového převodu a současně druhý výstup je napojen na kontrolní analogovou jednotku (8), přičemž jednotka (5i) analogově-číslicového převodu je spojena s propojovací jednotkou (6), která je spojena s jednotkou (10) centrálního řídicího stanoviště prostřednictvím jednotky (9) technologických dat, dále pak s jednotkou (11) hodin, se zobrazovacím tablem (12) technologických informací, dále pak s jednotkou (16) styku s počítačem a pak prostřednictvím centrální procesorové jednotky (13) s.jednotkou (14) referenční periferie a jednotkou (15) zavádění programů.
2. 2. Zapojení seismoakustického informačního systému podle bodu 1, vyznačující se tím, že měřicích kanálů složených ze seismoakustického snímače (1), aktivní přenosové trasy (2), jednotky (3) indikace stavu aktivní přenosové trasy, jednotky (4) optoelektronického oddělení, jednotky (5) analogově-číslicového převodu a kontrolních analogových jednotek (8) je (n), které jsou zapojeny na propojovací jednotku (6), přičemž jednotky (4j až 4_β) optoelektronického oddělení jsou připojeny na jednotku (7) specielního zdroje.
3. 3. Zapojení seismoakustického informačního systému podle bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že výstupy (m) jednotek^ až 5_m) analogově-číslicového převodu jsou připojeny na (m) vstupů obvodu (28) vzniku signálu přerušení, jehož výstup je připojen na jeden ze vstupů jednotky (6) propojení.