RU2818988C1 - Модульная многоканальная шахтная сейсмостанция - Google Patents
Модульная многоканальная шахтная сейсмостанция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818988C1 RU2818988C1 RU2023116305A RU2023116305A RU2818988C1 RU 2818988 C1 RU2818988 C1 RU 2818988C1 RU 2023116305 A RU2023116305 A RU 2023116305A RU 2023116305 A RU2023116305 A RU 2023116305A RU 2818988 C1 RU2818988 C1 RU 2818988C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- units
- measuring
- seismic
- signal
- unit
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 101710096660 Probable acetoacetate decarboxylase 2 Proteins 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области геофизического приборостроения. Сейсмостанция состоит из блока анализа и нескольких блоков измерительных, соединяющихся гибким кабелем, где в блок анализа входит дисплей, клавиатура, узел процессорный, а в каждый блок измерительный входит узел процессорный, плата с восьмиканальным параллельным АЦП, 6 каналов с усилителями, фильтрами, цифро-аналоговой схемой коррекции смещения нуля аналогового сигнала, и ЦАП, который совместно с АЦП обеспечивает эффективные 24 разряда (12 разрядов АЦП+12 разрядов ЦАП). К каждому блоку измерительному подключаются два трехкомпонентных сейсмоприемника для ориентации по осям X, Y, Z или шесть однокомпонентных сейсмоприемников. Данные оцифровываются синхронно всеми блоками измерительными по фазе сигнала. Фазу приходящего сигнала фиксирует датчик отметки момента, который располагается у источника возбуждения сейсмического сигнала. Датчик отметки момента можно подключить к любому из блоков измерительных. Блоки питаются от встроенных аккумуляторов. В платы питания всех блоков дополнительно установлен узел искрозащиты. Все блоки сейсмостанции соответствуют требованиям вида взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь». Технический результат - небольшие массогабаритные показатели блоков и безопасность работ в шахтах всех категорий, в том числе и в шахтах, опасных по выбросам газа, пыли, угля и породы. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области геофизического приборостроения и может быть использовано при сейсмических исследованиях, обеспечивая безопасность работ в шахтах всех категорий, в том числе сверхкатегорийных, опасных по выбросам газа, пыли, угля и породы.
В настоящее время хорошо известен 24-разрядный сейсмограф "SUMMIT II Ex" немецкой фирмы DMT [SUMMIT II Ex [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://geosensor.com.au/product/summit-ii-ex/ - Загл. с экрана (дата обращения 15.05.2023)], построенный по модульному принципу с ноутбуком во взрывонепроницаемой оболочке. К одному дистанционному блоку сейсмографа подключаются два аналоговых зонд-геофона.
Однако полный комплект со всеми компонентами, зонд-геофонами и кабелем имеет вес более 200 кг, что в сочетании со сложностями доставки сейсмостанции к объекту исследования в шахте значительно затрудняет сейсмические наблюдения, особенно из одиночного забоя, делая зачастую их просто невозможными.
Беспроводная шахтная сейсмостанция института ИПКОН (Москва) [Белоусов Ф.С. Сейсмостанция беспроводная шахтная // Горный информационно-аналитический бюллетень, №11, 2016. - С. 361-364] не имеет схем искрозащиты, а безопасность станции обеспечивается путем ограничения силы тока короткого замыкания за счет внутреннего сопротивления высокоомных первичных элементов питания (батареек).
Однако трудно гарантировать, что пользователь будет использовать батарейки нужного типа и маркировки, а не применит менее высокоомные батарейки. А уж тем более возможна опасность применения низкоомных аккумуляторов большой емкости и получения тока короткого замыкания в тысячи раз больше безопасного.
Наиболее близкой является накопительная сейсмическая станция [Накопительная сейсмическая станция с цифровой коррекцией смещения нуля / Сенин Л.Н., Сенина Т.Е - заявка №2003115698/28; заявл. 26.05.2003], в которую входят такие узлы, как усилители, фильтры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), устройство цифровой коррекции смещения нуля и для управления используются экран и клавиатура.
Однако она не является модульной, что ограничивает число подключаемых датчиков и их размещение. Также используемую схему смещения нуля невозможно использовать на частотах дискретизации 8 кГц и выше, т.к. вся операция цифровой коррекции смещения нуля для 24 сейсмических трасс занимает по времени 150-200 мс.
Задачей изобретения является уменьшение массы, габаритных размеров модулей (блоков) сейсмостанции и обеспечение безопасности работ в шахтах всех категорий.
Поставленная задача достигается тем, что платы питания блоков сейсмостанции имеют узлы искрозащиты с разработанными схемотехническими решениями ограничения силы тока аккумуляторов до искробезопасных параметров на управляемых шунтирующих полупроводниках без нагретых элементов и все блоки сейсмостанции соответствуют требованиям вида взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь «i», который дает возможность достичь:
- очень высокий уровень взрывозащиты оборудования Ма, что позволяет изделиям совершенно безопасно функционировать без снятия напряжения на них в присутствии взрывоопасной атмосферы;
- минимизировать габариты и вес оборудования, затраты на изготовление и эксплуатацию при максимальных эксплуатационных удобствах и технологичности изготовления (актуально для переносного оборудования).
Устройство поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена схема подключения сейсмостанции;
на фиг. 2 - функциональная схема блока измерения.
Модульная многоканальная шахтная сейсмостанция без комплекта синхронизации и связи (фиг. 1) состоит из блока анализа (БА) для управления всеми режимами работы сейсмостанции, предварительного анализа принимаемых сигналов и блоков измерительных (БИ) для регистрации данных. К каждому БИ подключаются непосредственно два трехкомпонентных сейсмоприемника (СП) для ориентации по осям X, Y, Z или шесть однокомпонентных СП. Данные оцифровываются синхронно всеми блоками БИ по фазе сигнала. Фазу приходящего сигнала фиксирует датчик отметки момента (ДОМ), который располагается у источника возбуждения сейсмического сигнала. При перемещении источника возбуждения, ДОМ можно подключить к разъему А любого БИ. Блок измерительный (фиг. 2) имеет 6 каналов 1, в которые входят усилители, фильтры, ЦАП, цифро-аналоговая схема коррекции смещения нуля аналогового сигнала. Также БИ имеет АЦП 2, узел 3 процессорный и плату 4 питания.
Блоки питаются от встроенных аккумуляторов с устройствами защиты аккумуляторов от недопустимого разряда и перезаряда.
Обмен информацией между БА и БИ осуществляется по интерфейсу RS-422. Поэтому максимальная удаленность БА от последнего БИ составляет 1200 метров. Максимальное количество подключаемых блоков измерительных - 50, определяется возможностью используемых микросхем ADM2486 - драйверов RS-422. Для организации передачи данных на большое расстояние рекомендуется использовать экранированную витую пару, чтобы избежать влияния сторонних электромагнитных полей.
Устройство работает следующим образом.
Оператором в БА, с помощью клавиатуры и экрана, задаются параметры работы сейсмостанции, которые по интерфейсу передаются в каждый БИ, запоминаются и настраивают БИ для регистрации сигнала с СП. Перед началом записи данных проводится коррекция нуля аналогового сигнала отдельно для каждого канала путем оцифровки сигнала, математической обработки и смещением нуля сумматором сигналами цифровых потенциометров. Процесс коррекции итерационный по достижению заданного минимального порога или значения менее порога. При подаче с БА в БИ команды начала измерения, все БИ ждут сигнала с датчика отметки момента. ДОМ при возбуждении сейсмического сигнала запускает сразу все БИ на регистрацию данных. Запись и хранение файлов с данными в БИ осуществляется в энергонезависимой памяти (карта SD) процессорного узла.
В ФГБНУ «РАНИМИ» г. Донецк, ДНР был изготовлен вариант сейсмостанции из БА и двух БИ, получивший название аппаратно-аналитический комплекс ААК12, где 12 - количество подключаемых однокомпонентных СП.
В блоке анализа используется цветной TFT-дисплей и мембранная клавиатура. Все блоки используют микроконтроллер ATmega128-16. Частота дискретизации до 8 кГц. Для оцифровки данных используются эффективные 24 разряда: параллельный восьмиканальный АЦП 12 бит + ЦАП 12 бит.
ААК12 использует комплект синхронизации и связи, предназначенный для передачи сигнала синхронизации начала процесса записи сейсмосигналов, а также голосовой связи между оператором и помощником при большом удалении помощника от блоков измерительных, выполняющим сейсмическое возбуждение ударным способом исследуемого горного массива.
Конструктивные и схемотехнические решения ААК12 соответствуют требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 31610.11-2014 [GOST 31610.11-2014 (IEC 60079-11:2006). Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 11. Искробезопасная электрическая цепь - Введ. с 11.12.2016. - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2014. - 91 с] и требованиям технического регламента Таможенного союза и Евразийского экономического сообщества (ЕАЭС) ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» [Технический регламент таможенного союза TP ТС 012/2011 О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах. Утв. решением Комиссии Таможенного союза от 18.10.2011 г. №825. - 33 с].
Габаритные размеры: БА - 211×14×36 мм, БИ - 183×110×45 мм. Вес БА - 1.1 кг, БИ - 0.9 кг. Суммарный вес ААК12 с кабельным хозяйством, датчиками и комплектом синхронизации и связи составляет не более 20 кг, поэтому 2-3 человека достаточно легко доставляют уложенную в рюкзаки сейсмостанцию в любое место исследования в шахте. Если использовать более дорогой, но облегченный вариант кабеля, а также облегченный вариант датчиков на базе геофонов, то можно значительно уменьшить суммарный вес. Возможно использование традиционных сейсмических кос, которые подключаются через переходник к блокам измерительным, расположенным рядом.
Claims (1)
- Модульная многоканальная шахтная сейсмостанция, состоящая из блока анализа и блоков измерительных, где в блок анализа входит дисплей, клавиатура, узел процессорный, плата питания, а в каждый блок измерительный входит узел процессорный, плата с восьмиканальным параллельным АЦП, 6 каналов с усилителями, фильтрами, ЦАП, цифро-аналоговой схемой коррекции смещения нуля аналогового сигнала, плата питания, причем в каждой плате питания всех блоков дополнительно установлен узел искрозащиты, ограничивающий силу тока аккумуляторов до искробезопасных параметров, выполненный на управляемых шунтирующих полупроводниках без нагретых элементов, при этом к каждому блоку измерительному подключаются два трехкомпонентных сейсмоприемника для ориентации по осям X, Y, Z или шесть однокомпонентных сейсмоприемников, причем сейсмостанция также включает датчик отметки момента, выполненный с возможностью подключения к любому из блоков измерительных, фиксирующий фазу приходящего сигнала, по которой оцифровываются данные синхронно всеми блоками измерительными.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818988C1 true RU2818988C1 (ru) | 2024-05-08 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1125572A1 (ru) * | 1982-09-07 | 1984-11-23 | Всесоюзное Морское Научно-Производственное Объединение Инженерной Геологии "Союзморинжгеология" | Автономна сейсмостанци |
| SU1539706A1 (ru) * | 1988-10-22 | 1990-01-30 | Наро-Фоминский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки | Цифрова сейсмическа станци |
| SU1716460A1 (ru) * | 1990-01-03 | 1992-02-28 | Опытно-Экспериментальный Завод "Казгеофизприбор" Научно-Производственного Объединения "Рудгеофизика" | Сейсмическа многоканальна станци дл регистрации и обработки фазоманипулированных сигналов |
| RU2248592C1 (ru) * | 2003-05-26 | 2005-03-20 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Накопительная сейсмическая станция с цифровой коррекцией смещения нуля |
| CN103257359A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-21 | 中煤科工集团西安研究院 | 用于煤矿井下连续振动信号自动记录装置 |
| CN104504882A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-08 | 淮南万泰电子股份有限公司 | 一种矿用微震采集分站无线化实现方法 |
| CN111273361A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-12 | 华北科技学院 | 一种煤矿专用地震监测台网 |
| CN111443383A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-24 | 中国地震局地震预测研究所 | 一种煤矿用数据采集装置 |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1125572A1 (ru) * | 1982-09-07 | 1984-11-23 | Всесоюзное Морское Научно-Производственное Объединение Инженерной Геологии "Союзморинжгеология" | Автономна сейсмостанци |
| SU1539706A1 (ru) * | 1988-10-22 | 1990-01-30 | Наро-Фоминский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки | Цифрова сейсмическа станци |
| SU1716460A1 (ru) * | 1990-01-03 | 1992-02-28 | Опытно-Экспериментальный Завод "Казгеофизприбор" Научно-Производственного Объединения "Рудгеофизика" | Сейсмическа многоканальна станци дл регистрации и обработки фазоманипулированных сигналов |
| RU2248592C1 (ru) * | 2003-05-26 | 2005-03-20 | Институт геофизики Уральского отделения Российской академии наук (РАН) | Накопительная сейсмическая станция с цифровой коррекцией смещения нуля |
| CN103257359A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-08-21 | 中煤科工集团西安研究院 | 用于煤矿井下连续振动信号自动记录装置 |
| CN104504882A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-08 | 淮南万泰电子股份有限公司 | 一种矿用微震采集分站无线化实现方法 |
| CN111273361A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-12 | 华北科技学院 | 一种煤矿专用地震监测台网 |
| CN111443383A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-24 | 中国地震局地震预测研究所 | 一种煤矿用数据采集装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES418143A1 (es) | Un sistema de comprobacion que utiliza un ordenador digi- tal. | |
| JPS6323512B2 (ru) | ||
| US4298969A (en) | Method and apparatus for testing the impedances of geophone channels | |
| CN102094628B (zh) | 基于LaBr3(Ce)晶体的多道γ能谱测井仪 | |
| US4105966A (en) | Remote lightning monitor system | |
| EP0174075B1 (en) | Digital display ohmmeter | |
| RU2818988C1 (ru) | Модульная многоканальная шахтная сейсмостанция | |
| US3858169A (en) | Geophone impulse tester | |
| CN1116596C (zh) | 冲击波压力测试装置 | |
| US3105191A (en) | Plural focusing electrode systems for measuring the dip of substurface strata | |
| US3754186A (en) | Power factor measuring cell arrangement | |
| US2917706A (en) | Seismometer testing apparatus | |
| US3424268A (en) | Velocity well logging | |
| CN213780404U (zh) | 一种探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统 | |
| Antsiferov et al. | STAND-ALONE HARDWARE ANALYTICAL SYSTEM ААК12 FOR DETECTION OF GEOLOGICAL FAULTS IN COAL BEDS WITH THE USE OF SEISMIC EXPLORATION IN MINES | |
| RU2726907C1 (ru) | Система электротомографического мониторинга и электрод, предназначенный для использования в такой системе | |
| CN112346148A (zh) | 一种探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统及方法 | |
| US2361389A (en) | Well survey method and apparatus | |
| CN113917203B (zh) | 一种便携式波形测试笔 | |
| CN217847115U (zh) | 一种信号转接装置 | |
| CN215297665U (zh) | 一种便携式地质雷达 | |
| US2340275A (en) | Method for seismic surveying | |
| SU1041965A1 (ru) | Устройство дл определени места замыкани в кабельной линии | |
| GB691721A (en) | Improvements in or relating to electrical logging apparatus | |
| US2970876A (en) | Direction indicator for seismic field setups |