PL152339B1

PL152339B1 - System of a multichannel seismic apparatus

Info

Publication number: PL152339B1
Application number: PL26279286A
Authority: PL
Priority date: 1986-12-03
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1990-12-31
Also published as: PL262792A1

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA REPUBLIC POLAND OPIS PATENTOWY PATENT DESCRIPTION 152 339 152 339 Patent dodatkowy do patentu nr--- Additional patent to patent no. --- InL.Cl.⁵ G01V 1/24InL.Cl. ⁵ G01V 1/24 URZĄD OFFICE Zgłoszono: 86 12 03 /P. 262792,/ Pierwszeństwo —— Reported: 86 12 03 / P. 262792, / Priority —— tWtUH ^gS6LHktWtUH ^g S6LHk PATENTOWY PATENT Zgłoszenie ogłoszono: θθ 09 01 Application announced: θθ 09 01 RP RP Opis patentowy opublikowano: 1991 04 30 Patent description published: 1991 04 30

Twórcy wynalazku: Zbigniew Isakow, Tadeusz Kwiatek, Jerzy StarońCreators of the invention: Zbigniew Isakow, Tadeusz Kwiatek, Jerzy Staroń

Uprawniony z patentu: Przedsiębiorstwo MeeCaanzzaCi, AutomatyyzaCi i Elektroniki Górniczej Polaag-Eoag*,The holder of the patent: Przedsiębiorstwo MeeCaanzzaCi, AutomatyyzaCi i Elektroniki Górniczej Polaag-Eoag *,

Katowice /Polska/Katowice / Poland /

UKŁAD WIELOKANAŁOWEJ APARATURY SEJSMICZNEJLAYOUT OF THE MULTICHANNEL SEISMIC APPARATUS

Przedmiotem wynalazku jest układ wielokanałowej aparatury sejsmicznej, przeznaczony do kontroli stanu górotworu w rejonach wyrobisk górniczych w celu określenia rozkładów naprężeń w czasie i przestrzeni oraz rozpoznawania niejednorodności złoża·The subject of the invention is a system of multi-channel seismic equipment, designed to control the condition of the rock mass in the areas of mining excavations in order to determine the stress distributions in time and space and to recognize the heterogeneity of the deposit.

Uzyskiwanie wiarygodnych informacji na ten temat możliwe jest poprzez dokonywanie pomiarów w warunkach dołowych przy użyciu aparatur sejsmicznych, urnożżiwiających rejestrację i analizę sztucznie wzbudzonych fal sejsmicznych rozchodzących się w górotworze·Obtaining reliable information on this subject is possible by taking measurements in underground conditions with the use of seismic equipment, which increases the registration and analysis of artificially excited seismic waves propagating in the rock mass

Znane są aparatury sejsmiczne do kontroli stanu górotworu, takie jak Bison lub CS-4G posiadające mikroprocesorowy układ sterujący, umożżiwiający za pomocą konwertera analogowo-cyfrowego przetwarzanie sygnału wajścoowego z dwóch czujników geofonowych w sposób rozdziecczocczasowy· Przetwarzanie odbywa się w jednym z kilku możliwych odstępów czasowych· Wyniki pomiarów ładowane są do pamięci półprzewodnikowej, która umooiiwia zapamiętanie tylko jednego przebiegu ze stałą kością próbek równą 1024· Zapamiętany w pamięci przebieg może być zobrazowany na ekranie lampy oscyloskopowej po uprzednim przetworzeniu go z postaci cyfrowej na analogową· Urządzenie uraoożiwia również pomiar odstępu czasowego pomiędzy chwilą wzbudzenie fali sejsmicznej a dalszą fazą zarejestrowanego przebiegu przy pomocy ruchomego znacznikaThere are known seismic devices to control the condition of the rock mass, such as Bison or CS-4G, having a microprocessor control system, which enables an analog-to-digital converter to process the hunt signal from two geophone sensors in a split-time manner. Processing takes place in one of several possible time intervals. The measurement results are loaded into a semiconductor memory, which enables the storage of only one waveform with a fixed bone of samples equal to 1024 · The stored waveform can be visualized on the screen of the oscilloscope tube after converting it from digital to analog form · The device also enables the measurement of the time interval between excitation of a seismic wave and the further phase of the recorded waveform with a moving marker

Zasadniczą wadą opisanego urządzania jest jego mała funkcjonalność jak i to, że umożżiwia zobrazowanie 1 przetwarzanie jedynie jednej rejestracji, które musi być aialcoowana na bieżąco lub odrysowana z ekranu· Stosowane do zobrazowania przebiegów lampy oscyloskopowe są duże i ciężkie· Wymaaają ponadto zasilania wysokim napięciem· Elementy mnnp^u]Lacyjne w postaci przycisków i pokręteł stwarzają szereg problmmów z uszczelnieniem obudowy przeciwwybuchowej z nadclśiienlea, stosowanej w celu zapewnienia iskrobezpiaczaństwa aparatury sejsmicznej typu CS-4G·The main disadvantage of the described device is its low functionality and the fact that it allows to display and process only one registration, which must be aialcoiled on an ongoing basis or drawn from the screen. The oscilloscope lamps used to display the waveforms are large and heavy. They also require high voltage supply. mnnp ^ u] Lation in the form of buttons and knobs create a number of problems with the sealing of the explosion-proof casing made of a casing, used to ensure spark protection of seismic equipment type CS-4G ·

152 339152 339

Układ wedłuę; wynalazku» ma mikroprocesorowy blok zawierający wewnętrzny pamięć statyczny o dostępie swobodnym RAM i programowalny pamięć stały EPROM. Mikroprocesorowy blok jest połęczony ze pośrednictwem zbiorczej systemowej maagssrali z blokeem rozszerzonej pamięci RAM z podtrzymaniem bateryjnym, blokiem zegara czasu rzeczywistego, modułem sterujcyy^rapojemnościowy klawiatury oraz z blokeem sterk/Jcem^ pomiarami analogowymi i z wielokanałowym blokeem wejść analogowych, do których sy przyłęczone geofonowe czujniki· Moduł sterujęcy pojemnościowy klawiatury jest pobudzany biawłgdęoścłowym przekaźnikiem· Blok sterujęcy pomiarami analogowymi jest połęczony wewnętrzny Mgi9traly gotowości z blokiem wejść analogowych, natomiast do systemowej maiiBtre^l:! sy przyłączone ponadto blok sterujęcy wskaźnikiem ciekłokrystalicęnym oraz blok transmisji szeregowej zakończony dwukieuunkowym szeregowym wyjściem·Layout according to; The invention »has a microprocessor block containing an internal random access static memory RAM and a programmable permanent EPROM memory. Microprocessor unit you are connected with through collective system maagssrali of blokeem extended RAM with battery backup, block real-time clock module sterujcyy ^ra capacitive keyboard and blokeem sterk / Jcem ^ measurements of analog and multichannel blokeem analog inputs, to which sy przyłęczone geophones sensors · The keyboard's capacitive control module is energized by a biogas relay. The analog measurement control block is connected to the internal standby block with the analog input block, while to the system maiiBtre ^ l :! Moreover, the control block for the liquid crystal indicator and the serial transmission block terminated with a bi-directional serial output are connected.

W każdym kanale bloku wejść analogowych jest usytuowany operacyjny o^ι^yacę^(^^_ł którego wejście ęiełdwracajęce jest połyczone za poŚΓidęictwen wzmaaniacza wstępnego z czujnikami geofonowymi· Weeście odwracające operacyjnego wzmacniacze jest połyczone z cyfrowoanalogowego konwe^eTa, zaś analogowe ^^eście referencyjne tego konwertera jest połyczone z ^^jśceem wzmacniacza operacyjnego· Cyfrowe wejścia konwertera sy pouczone z wyjściami rejestru panHęci, zaś wejścia rejestru sy połyczone ze zbiorczy Mag^traly systemu· W bloku steΓujęyym pomiarami analogowymi jest umieszczony moduł umyłliwiαjycy bezpośredni dostęp do pamięci. Weeścia ośmiu młodszych bitów adresowych tego modułu sy połyczone z maaistΓalj adresowy mikroprocesora za płśredęictwem dwukierunkowego bufora łdcięajyceił, natomiast szyna danych modułu jest połączona z wejściami rejestr-u programującego licznik rawersyjny· Równoległe wyjścia lćcznika rewersyjnego sy połyczone z wejściami adresowymi lokalnej pamięci adresów wielokana^wego bloku wejść analogowych, która za pośredęictwer bufora przikazujęiigo jest połyczona z yαi^stΓα^j adresowy, zaś przy pomocy bufora łączącego jest połyczone z yaαistΓaly danych systemu· Wencie ustawiające gotowość modułu bezpośredniego dostępu do pamięci jest połączone z wejś^em alizzajccym lćcznika rewersyjnego i z ^^^^jścecrn przerzutnika zatrzaskowego· Weeście zerujące przerzutnika jest połączone z ^^.^śceam przeniesienia lćcznika rewersyjnego·In each channel of the analog input block there is an operating o ^ ι ^ yacę ^ (^^ _ł whose inverting input is connected via the pre-modifier input with geophone sensors · The inverting input of the operational amplifiers is connected to the digital-analog conwe ^ eTa, and the analog ^^ reference input is connected of this converter is connected with the operational amplifier ^^ The digital inputs of the converter are instructed with the outputs of the panHe register, while the inputs of the register are connected to the collective system's Magazine · In the block controlling analog measurements there is a module that enables direct access to memory. The address bits of this module are connected to the address of the microprocessor via the bidirectional buffer łdcięyceił, while the module's data bus is connected to the inputs of the register programming the raw-version counter. Parallel outputs of the reverse switch sy connected to the address inputs of the local multi-channel address memory of a given block of analog inputs, which is connected to yαi by means of the buffer, which is connected to the address st ^łącz α ^ j, and by means of a connecting buffer it is connected to the system data yaα. reverse switch iz ^^^^ jścecrn of the latch. The reset input of the latch is connected to the ^^. ^

Zalety układu według wynalazku jest jego duża funkcjonalność oraz prosta konstrukcja elektryczna i mechaniczna ostygnięta dzięki zastosowaniu w części sterującej układu programowanego mikrokomputera z duży pamręcir operacyjny oraz pojemnościowej klawiatury sensorowej . Dzięki zastosowaniu mikroprocesora możliwe jest przetwarzanie zarejest cwanej informacc i w celu jej różnorodnego zobrazowania na ekranie oyśwtetlacza ciekłokrytteliaęnego, który urnoiżiwia pomiar przesunięć czasowych dzięki znacznikom ułatwlaycymm sz^ky interpretację rejesrrwwanych informacj. Programowana część sterująca układu urnoiliwia zapis wielu inforaacji, optymalne gospodarowanie zasobami pamięci i zarządzanie bankiem danych .zawierających zawarte rejestracje i umołliwia również automatraacJę nastaw parametrów aparatury·The advantages of the system according to the invention are its high functionality and a simple, electric and mechanical cooling structure thanks to the use of a programmable microcomputer with a large operating memory and a capacitive sensor keyboard in the control part of the system. Thanks to the use of a microprocessor, it is possible to process the recorded information in order to display it in a variety of ways on the screen of the liquid crystal display unit, which makes it easier to measure time shifts thanks to markers facilitating the quick interpretation of the recorded information. The programmable control part of the urnoilator enables the recording of many information, optimal management of memory resources and management of the data bank containing the included registrations, and also enables the automatic setting of the apparatus parameters.

Układ według wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na któ^m fig.l przedstawia schemat blokowy wielokanałowej aparatury sejsmicznej, fig.2 schemat blokowy wzmaaniacza pomiarowego o bezttykooo regułowanym wzιrrmoięeniu, natomiast fig.3 schemat bloku sterującego pomiarami analogowymi.The system according to the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of a multi-channel seismic apparatus, Fig. 2 a block diagram of a measurement variator with a non-tactile regulated variation, and Fig. 3 a diagram of a control unit for analog measurements.

Układ wielokanałowej aparatury sejsmicznej jak pokazano na rysunku - fig.l, zawiera mikroprocesorowy blok 1 yajrir wewnętraęr pamięć statyczny o dostępie swobodnym RAM i programowolęr pamięć stały EPROM, który jest połączony ze zbiorczy trsiemowr magi^raly BUS·The system of the multi-channel seismic apparatus as shown in the figure - fig. 1, includes a microprocessor block 1 yajrir internal random access static memory RAM and a program volumetric permanent memory EPROM, which is connected to the collective magi ^ raly BUS

Z mag^trał^y ty połrizłęr jest również blok 2 rozszerzonej pamięci z podtrzymaniem bateryjnym, blok 3 zegara czasu rzeczywistego oraz pobudzany bizwładęośiłowyy praekaźęikiθm 27 moduł 4 sterujący połrczoęr z nim pojemnościowy klawiatury 9, a ponadto sterujący pomiarami analogowymi blok 5, wielokanałowy blok 6 wejść analogowych· Do systemowej yaagstrali BUS sy również przyłączone blok 7 sterujący ciikłokrystalicęrym wskaźnikiem 11 i blok S transmisji szeregowej, posiadajmy dwukierunkowe szeregowe wyjście 13· Sterujący pomiarami analogowymi blok 5 jest połączony wewnętraęr maggstralą gotowości GT z wiilokanałowyy biosem 6 wejść analogowych, do których przyłączone sy geofonowe czujniki 10· Z blokeem 8 transmisj szeregowej zakończonym dwukiekunłowyy szeregowym wyjś^em 13, jest połączona lokalna pamięć magnetyczna 12· Pokazany na rysunku - fig.2,' wzmrαπiacz pomiarowy o bezstykowo reglowawzmoocneniuThere is also a module 2 of an extended memory with a battery backup, a block 3 of a real-time clock and an energized power supply module 27, a module 4 that controls the capacitive connection of the keyboard 9, and also a block 5, a multi-channel block of 6 inputs, which controls analog measurements. block 7 is also connected to the system yaagstrala BUS, which controls the ultra-low crystal indicator 11 and block S for serial transmission, we have a bi-directional serial output 13, control unit for analog measurements, block 5 is connected internally with the GT readiness module with a wiil-channel bios 6 analog inputs to which geophones are connected sensors 10 · With the block 8 of serial transmission terminated with a two-way serial output 13, the local magnetic memory 12 is connected · Shown in the figure - fig. 2, a measuring amplifier with contactless regulation of the gain

152 339 składa się z operacyjnego wzmacniacza 14, cyfrowo - analogowego konwertera 15 i rejestru pamięci 16, którego wejścia są połączone ze zbiorczą systemową maggstralę BUS·152 339 consists of an operational amplifier 14, a digital-to-analog converter 15 and a memory register 16, the inputs of which are connected to the collective system busbar

Nieodwracające wejście operacyjnego wzmacniacza 14 Jest połęczone z wyjś^em wzmacniacza wstępnego geofonowych czujników 10, natoeast wejście odwracające wzmacniacza 14 jest połęczone z wyjśceem cyfoowo-anaoggowego konwertera 15· Analogowe wejście referencyjne konwertera 15 jest połączone z wyjśceem operacyjnego wzmacniacza 14, zaś cyfoowe wejścia konwertera 15 są połączone z wyjściami rejestru pamięci 16·The non-inverting input of the operational amplifier 14 is connected to the output of the pre-amplifier of the geophone sensors 10, while the inverting input of the amplifier 14 is connected to the output of the digital-anaogg converter 15 The analog reference input of the converter 15 is connected to the output of the operational amplifier 14, and the digital inputs of the converter 15 are connected to the outputs of the memory register 16

W sterującym pomiarami analogowymi bloku 5 pokazywanym na rysunku - fig»3, jest usytuowany moduł 17 bezpośredniego dostępu do pammęci, którego wejścia dla ośmiu młodszych bitów adresowych sę połączone z adresową maagstrdą ADR mikroprocesora za pośrednictwem dwukieuunkowego bufora odcinającego· Szyna danych modułu 17 bezpośredniego dostępu do pamięci jest połączona z wejściami rejestru 18 programującego rewersyjny licznik 19, którego równoległe wyjścia są połączone z wejściami adresowymi lokalnej pamięci 20 adresów· Mai^trala danych lokalnej pamięci adresów 20 jest połączona za prśrednictwem przekazującego bufora 22 z adresową maaiitralą ADR systemu, zaś poprzez łączący bufor 23 z maagitralą danych DATA systemu· Weeście gotowości modułu 17 bezpośredniego dostępu do pamięci jest połączone z wyjścesm przeniesienia ^wersyjnego lccznika 19· Wyjście ustawiające zatrzasoowego przerzutnika 25 jest połączone z wejśceam ustawiającym gotowość sumaryczną modułu 17 bezpośredniego dostępu do pamięci oraz z wejśceom rewersyjnego lccznika 19·In the analog control block 5 shown in Fig. 3, there is a direct memory access module 17, the inputs of which for the eight minor address bits are connected to the microprocessor's ADR address maagstring via a bi-directional cut-off buffer. The data bus of the direct access module 17 The memory is connected to the inputs of the register 18 programming the reverse counter 19, the parallel outputs of which are connected to the address inputs of the local address memory 20 The data channel of the local address memory 20 is connected via the forwarding buffer 22 to the address maaiitral ADR of the system, and through the connecting buffer 23 with system DATA data maagitral · Direct memory access module readiness standby 17 is linked to the transfer output of the version switch 19 · Latch latch 25 setup output is linked to the direct memory access module summary readiness input and from the inputs of the reverse switch 19

Działanie układu jest następujące:The operation of the system is as follows:

Po włączeniu zasilania przy pomocy maaipulacyjnej pojemnościowej klawiatury 9 przeprowadza się konfigurowanie urządzenia, które polega na wprowadzeniu parametrów 1 wyborze jednego z trybtto pracy, którymi są pomiar bądź analiza uprzednio zarejosiowanych danych· Pomiar inicrowany jest zmianę stanu bezwładnościowego przekaźnika 27 w chwwli mechanicznego wzbudzenia fali sejsmicznej lub w ^wóli odpalenia ładunku wybuchowego· Przetwarzanie jak 1 wielokanarowc rejestracja przebiegów w czasie cyklu pomiarowego odbywa się natychmiast po wzbudzeniu fali sejsmicznej. Możliwe jest również wprowadzenie ściśle określonego opóźnienia czasowego. Poszczególne pomiary w cyklu pomiarowym sę in^^wema przez programowany blok 3 zegara czasu rzeczywistego· W czasie pojedyńczego pomiaru wielokanałowy blok 6 wejść analogowych przetwarza równocześnie wzmocnione sygnały z geofonowych czujników 10 na postać cyfrową· Zakończenie przetwarzania^e wszystkich kanałach bloku 6 wejść analogowych jest sjgialrzowane do bloku 5 sterującego pomiarami analogowymi poprzez wewnntrzią gotowości GT· Blok sterujący pomiarami analogowymi dokonuje przy pomocy modułu 17 bezpośredniego dostępu do pammęci, szybkiego przeładowania informacj cyfrowej do bloku 2 rozszerzonej pamięci z podtrzmmαitem ba teryjnym· Moduł 17 bezpośredniego dostępu do pamięci kontroluje ponadto Kość pomiarów w cyklu pomiarowym·After switching on the power supply using the maaipulation capacitive keyboard 9, the device configuration is carried out, which consists in entering the parameters 1 and selecting one of the operating modes, which are the measurement or analysis of previously recorded data. in the case of detonation of the explosive charge · Processing like 1 multichannel, recording of waveforms during the measurement cycle takes place immediately after excitation of the seismic wave. It is also possible to introduce a strictly defined time delay. The individual measurements in the measurement cycle are done by the programmable block 3 of the real-time clock. During a single measurement, the multi-channel block of 6 analog inputs simultaneously converts the amplified signals from the geophone sensors 10 into digital form. The processing is completed for all channels of the block of 6 analog inputs. connected to block 5 which controls analog measurements through internal readiness GT, the block controlling analog measurements performs, with the use of module 17, direct access to the memory, fast reloading of digital information to block 2 of the extended memory with a backup memory module 17 of the direct access to the memory also controls the measurement bone in the measuring cycle

Po zakończeniu rejestracji można ją ponawiać wielokrotnie w tych samych warunkach, a wyniki rejestracji mogę być sumowane cyfrowo, zaś zarejest^wany przebieg jest zobrazowany na ciekłokrystalłacnym wskaźniku 11 w celu kontroli poprawności dokonanej rejestracji lub określenia jsgo parametrów· Podczas wyśwt8tlaiia informacji mikroprocesorowy blok 1 wykorzystu je moduł 17 bezpośredniego dostępu do pammęci, do szybkiego przesyłania pierwotnych informacj z bloku 2 rozszerzonej pamięci RAM do pamięci obrazu w bloku 7 sttrujc’cym ciekłokrystalicnym wskaźnikeem 11· Po skontrolowaniu prawidłowości informel i jest dokonywana jej rejestracja, lub też można zapisać ją jako kolejną w bloku 2 rozszerzonej pammęci RAM z podtrzymaniem bateryjnym· Działanie układu sterowane jest przez mikroprocesorowy blok i, a poszczególne fazy są intc^wane przez operatora przy użyciu pojemnościowej klawiatury 9·After the registration is completed, it can be repeated many times under the same conditions, and the registration results can be digitally summed, and the recorded waveform is displayed on the liquid crystal indicator 11 in order to check the correctness of the registration or to determine its parameters. During the display of information, the microprocessor block 1 will use them module 17 of direct memory access, for fast transfer of raw information from block 2 of extended RAM to image memory in block 7, controlling the liquid crystal indicator 11 · After checking the correctness of the informel and registering it, or you can save it as another in the block 2 extended RAM memory with battery backup The operation of the system is controlled by a microprocessor block i, and the individual phases are integrated by the operator using a capacitive keyboard 9

Claims

Pateno claims

1 · A system of multi-channel seismic equipment designed to control the condition of the rock mass in the areas of mining excavations, including geophone sensors connected to a digital-analog converter, a microprocessor with semiconductor memory and an indicator for imaging rcreJβ8tΓOwanθ course, characterized by the fact that it has a microprocessor block / 1 /

152 339 containing internal static random access memory RAM 1 programmable EPROM memory, which is connected via the collective system msggstrali / BUS / with block / 2 / extended RAM memory with battery backup, block / 3 / real time clock, module / 4 / controlling the capacitive keyboard connected to it / <9 /, which is triggered by inertia by the relay / 27 / and with the block / <5 / the rudder ^{01 for} measurements and the multi-channel block / 6 / analog inputs to which geophone sensors are connected / 10 /, where the block / 5 / controlling the analog measurements and the block / <6 / of the analog inputs are connected to each other by the internal readiness bus / GT /, while the system maaissral / BUS / is also connected to the block / 7 / controlling liquid J ^ oki-j ^ si ^ l ^ cnąm pointer ^ em / <11 / and block / 8 / serial transmission which has bi-directional serial output / <13 / ·

The system according to claim 1, characterized in that in each channel of the block / 6 / of the analog inputs it has an operational modifier / <14 /, the non-inverting input of which is connected to the outputs ΐϋ of the pre-volumeter of geophonic sensors / 10 /, while the inverting input is connected to the ^^^ Jśceem digital-analog converter / <15 /, whose analog reference input is connected to the output of the operational generator / 14 /, where the digital inputs of the converter / <15 / are connected to the outputs of the memory register / <16 /, whose inputs are in turn connected to the collective aaαistαala / BUS / system ·

The system according to claim 1, characterized in that in the block / 5 / which controls the analog measurements, it has a module / <17 / for direct access to Αθι ^^ οΐ, the inputs of which for eight lower address bits are connected via two Inmovigs of the buffer / 21 / with the address maaistralę / ADR / microprocessor, and the data bus of the module / <17 / is connected with the inputs of the register u / <16 / the programming reverse counter / <19 /, whose parallel outputs are connected with the address inputs of the local address memory / <20 / multi-channel block / <6 / analog inputs, and indirectly ^ ctw ^^ m transferring buffer / <22 / this memory is connected to the address mgg ^ tra] ^ ą / ADR /, and by means of a connecting buffer / <23 / with the data maagstral / DATA / of the system, while the set-up input of the module / <17 / is connected to the trigger output of the flip-flop / <25 / and to the input of the reverse switch / 19 /, whose carry-over output is connected to the reset input of the flip-flop / <25 /.

152 339

CNTR

Department of Publishing of the UP RP. Circulation 100 copies

Price: PLN 3,000