專利名稱：以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測系統(tǒng)，特別地，該監(jiān)測系統(tǒng)用于煤礦領(lǐng)域進(jìn)行煤與瓦斯突出的監(jiān)測。
背景技術(shù)：
在煤礦開采過程中，經(jīng)常會遇到一種災(zāi)害——煤與瓦斯突出，這是煤和瓦斯在瞬間大量涌出的一種動(dòng)力現(xiàn)象，常常造成大量人員傷亡。在我國就曾發(fā)生過多起煤與瓦斯突出所造成的群體性傷亡事故。該現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理目前尚未明了，而煤與瓦斯突出監(jiān)測仍然是世界難題。目前，利用煤巖體斷裂振動(dòng)發(fā)出的彈性波進(jìn)行煤與瓦斯突出監(jiān)測預(yù)警是正在研究的熱點(diǎn)問題。煤巖體斷裂會發(fā)出不同頻率的彈性波。有的彈性波頻率較高、振幅較大，這種高頻彈性波一般稱為聲發(fā)射信號。有的彈性波頻率較低、振幅較小，這種低頻彈性波一般稱為微震信號。目前已經(jīng)研制出用于進(jìn)行煤與瓦斯突出監(jiān)測的聲發(fā)射傳感器，但用于對煤與瓦斯突出時(shí)所出現(xiàn)的微震信號進(jìn)行接收監(jiān)測的微震傳感器則開發(fā)較少。一般而言，聲發(fā)射傳感器一般只能用于接收監(jiān)測聲發(fā)射信號，而對頻率較低且振幅較小的微震信號則接收效果較差，甚至在接收過程中很容易漏掉這些微震信號。由于煤巖體斷裂過程中發(fā)出的彈性波振幅、頻率均不相同，其中必然夾雜著大量聲發(fā)射信號和微震信號。由于現(xiàn)有技術(shù)對微震信號接收效果較差甚至容易漏掉，因此就會對煤與瓦斯突出的監(jiān)測產(chǎn)生非常不利的影響，從而無法地對煤與瓦斯突出進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)警。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明對監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，旨在克服上文所述的現(xiàn)有技術(shù)中的諸多缺陷。具體而言，本發(fā)明提供一種以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)、微震信號采集系統(tǒng)、信號集成系統(tǒng)，其中，聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)接收聲發(fā)射信號，并對聲發(fā)射信號進(jìn)行采集分析處理，從而形成聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)；微震信號采集系統(tǒng)接收微震信號，并對微震信號進(jìn)行采集分析處理，從而形成微震采集信號數(shù)據(jù)；聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)和微震采集信號數(shù)據(jù)并行地發(fā)送給信號集成系統(tǒng)，信號集成系統(tǒng)對聲發(fā)射信號分析數(shù)據(jù)和微震信號分析數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，形成集成信號并輸出該集成信號進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警分析。優(yōu)選地，聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)包括聲發(fā)射信號敏感元件、第一前置放大器、帶通濾波器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一數(shù)據(jù)采集器，聲發(fā)射信號敏感元件靈敏地感測到聲發(fā)射信號并進(jìn)行接收，第一前置放大器對所接收到的聲發(fā)射信號進(jìn)行前置增益放大，從而形成聲發(fā)射放大信號。然后將聲發(fā)射放大信號傳遞到帶通濾波器進(jìn)行濾波，從而形成聲發(fā)射濾波信號，聲發(fā)射濾波信號傳送到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而形成聲發(fā)射數(shù)字信號，聲發(fā)射數(shù)字信號隨后被傳送給第一數(shù)據(jù)采集器，由第一數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集處理，從而形成所述聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)。更優(yōu)選地，微震信號采集系統(tǒng)包括微震信號敏感元件、第二前置放大器、低通濾波器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)據(jù)采集器，微震信號敏感元件首先靈敏感測到微震信號并進(jìn)行接收，第二前置放大器對所接收到的微震信號進(jìn)行前置增益放大，從而形成微震放大信號，微震放大信號傳遞到低通濾波器進(jìn)行濾波，從而形成微震濾波信號，微震濾波信號傳送到第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而形成微震數(shù)字信號，微震數(shù)字信號隨后被傳送給第二數(shù)據(jù)采集器，由第二數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集處理，從而形成微震采集信號數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，集成信號通過總線輸出到分析設(shè)備。優(yōu)選地，聲發(fā)射信號和微震信號均來自煤巖體斷裂過程中發(fā)出的彈性波。本發(fā)明的上述系統(tǒng)能夠并行接收微震信號和聲發(fā)射信號，從而對煤巖振動(dòng)發(fā)出的彈性波強(qiáng)弱信號進(jìn)行全面覆蓋采集，極大地減少了遺漏信號，因此可以較為完整地進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，有效地提高了監(jiān)測預(yù)警的準(zhǔn)確性和精確性。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。本發(fā)明考慮采用兩套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別同時(shí)采集聲發(fā)射信號和微震信號，然后將這兩類數(shù)據(jù)集成為總線信號進(jìn)行傳輸，例如通過以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)100、微震信號采集系統(tǒng)200、信號集成系統(tǒng)300。聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)100負(fù)責(zé)接收聲發(fā)射信號，并對聲發(fā)射信號進(jìn)行采集分析處理，從而形成聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)。并行地，微震信號采集系統(tǒng)200負(fù)責(zé)接收微震信號。并對微震信號進(jìn)行采集分析處理，從而形成微震采集信號數(shù)據(jù)。聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)和微震采集信號數(shù)據(jù)并行地發(fā)送給信號集成系統(tǒng)300，信號集成系統(tǒng)300對聲發(fā)射信號分析數(shù)據(jù)和微震信號分析數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，形成集成信號并輸出該集成信號，以便隨后對該集成信號進(jìn)行進(jìn)一步分析，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。在圖2所示的實(shí)施例中，聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)100包括聲發(fā)射信號敏感元件105、第一前置放大器101、帶通濾波器102、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器103、第一數(shù)據(jù)采集器104。聲發(fā)射信號敏感元件105首先靈敏地感測到聲發(fā)射信號并進(jìn)行接收。第一前置放大器101對所接收到的聲發(fā)射信號進(jìn)行前置增益放大，從而形成聲發(fā)射放大信號。然后將聲發(fā)射放大信號傳遞到帶通濾波器102進(jìn)行濾波，從而形成聲發(fā)射濾波信號。帶通濾波器102可設(shè)定為允許特定頻段的波動(dòng)信號通過同時(shí)屏蔽可能造成干擾的其他頻段的波動(dòng)信號。通過設(shè)置帶通濾波器102就有效地消除了不必要的干擾噪音。隨后，聲發(fā)射濾波信號傳送到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器103進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而形成聲發(fā)射數(shù)字信號。聲發(fā)射數(shù)字信號隨后被傳送給第一數(shù)據(jù)采集器104，由第一數(shù)據(jù)采集器104進(jìn)行采集處理，從而形成聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)。所采用的數(shù)據(jù)采集器應(yīng)具備實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)存儲、即時(shí)顯示、即時(shí)反饋、自動(dòng)處理、自動(dòng)傳輸?shù)裙δ?，從而為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的真實(shí)性、有效性、實(shí)時(shí)性、可用性提供保證。并行地，微震信號采集系統(tǒng)200包括微震信號敏感元件205、第二前置放大器201、低通濾波器202、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器203、第二數(shù)據(jù)采集器204。微震信號敏感元件205首先靈敏地感測到微震信號并進(jìn)行接收。第二前置放大器201對所接收到的微震信號進(jìn)行前置增益放大，從而形成微震放大信號。然后將微震放大信號傳遞到低通濾波器202進(jìn)行濾波，從而形成微震濾波信號。低通濾波器202可以讓特定頻率以下的信號分量通過，而極大地抑制在該特定頻率以上的信號分量。如前文所述，微震信號一般頻率較低，因此可以順利通過低通濾波器202，而其他較高頻率的信號在低通濾波器202中得到極大抑制，這就使微震信號采集系統(tǒng)200能夠最終僅僅采集到低頻的微震信號，最終信號中將不包含或極少包含處于較高頻段的干擾信號。隨后，微震濾波信號傳送到第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器203進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而形成微震數(shù)字信號。微震數(shù)字信號隨后被傳送給第二數(shù)據(jù)采集器204，由第二數(shù)據(jù)采集器204進(jìn)行采集處理，從而形成微震采集信號數(shù)據(jù)。上文詳細(xì)介紹了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)100和微震信號采集系統(tǒng)200這兩路并行系統(tǒng)的運(yùn)行方式。這兩路并行系統(tǒng)最終各自形成的聲發(fā)射采集信號和微震采集信號分別輸入到信號集成系統(tǒng)300進(jìn)行信號集成，從而形成集成信號。該集成信號最終通過總線(例如，以太網(wǎng)總線)輸出到相關(guān)分析設(shè)備進(jìn)行分析，再根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警。本發(fā)明的以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)能夠并行接收微震信號和聲發(fā)射信號，從而對煤巖振動(dòng)發(fā)出的彈性波強(qiáng)弱信號進(jìn)行全面覆蓋采集，極大地減少了遺漏信號，因此可以較為完整地進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，有效地提高了監(jiān)測預(yù)警的準(zhǔn)確性和精確性。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施例，所有對本發(fā)明的等同變換均落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)、微震信號采集系統(tǒng)、信號集成系統(tǒng)，其中 聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)接收聲發(fā)射信號，并對聲發(fā)射信號進(jìn)行采集分析處理，從而形成聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)； 微震信號采集系統(tǒng)接收微震信號，并對微震信號進(jìn)行采集分析處理，從而形成微震采集信號數(shù)據(jù)； 聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)和微震采集信號數(shù)據(jù)并行地發(fā)送給信號集成系統(tǒng)，信號集成系統(tǒng)對聲發(fā)射信號分析數(shù)據(jù)和微震信號分析數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，形成集成信號并輸出該集成信號進(jìn)行監(jiān)測分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)包括聲發(fā)射信號敏感元件、第一前置放大器、帶通濾波器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一數(shù)據(jù)采集器，其中， 聲發(fā)射信號敏感元件靈敏地感測到聲發(fā)射信號并進(jìn)行接收，第一前置放大器對所接收到的聲發(fā)射信號進(jìn)行前置增益放大，從而形成聲發(fā)射放大信號，然后將聲發(fā)射放大信號傳遞到帶通濾波器進(jìn)行濾波，從而形成聲發(fā)射濾波信號，聲發(fā)射濾波信號傳送到第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而形成聲發(fā)射數(shù)字信號，聲發(fā)射數(shù)字信號隨后被傳送給第一數(shù)據(jù)采集器，由第一數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集處理，從而形成所述聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，微震信號采集系統(tǒng)包括微震信號敏感元件、第二前置放大器、低通濾波器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)據(jù)采集器，其中， 微震信號敏感元件首先靈敏感測到微震信號并進(jìn)行接收，第二前置放大器對所接收到的微震信號進(jìn)行前置增益放大，從而形成微震放大信號，微震放大信號傳遞到低通濾波器進(jìn)行濾波，從而形成微震濾波信號，微震濾波信號傳送到第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而形成微震數(shù)字信號，微震數(shù)字信號隨后被傳送給第二數(shù)據(jù)采集器，由第二數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行采集處理，從而形成微震采集信號數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述集成信號通過總線輸出到分析設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，聲發(fā)射信號和微震信號均來自煤巖體斷裂過程中發(fā)出的彈性波。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以太網(wǎng)總線式煤與瓦斯突出微震聲發(fā)射集成監(jiān)測系統(tǒng)，包括聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)、微震信號采集系統(tǒng)、信號集成系統(tǒng)，聲發(fā)射信號采集系統(tǒng)接收聲發(fā)射信號進(jìn)行采集分析處理，形成聲發(fā)射采集信號數(shù)據(jù)；微震信號采集系統(tǒng)接收微震信號，對微震信號進(jìn)行采集分析處理，形成微震采集信號數(shù)據(jù)；這兩種信號數(shù)據(jù)并行地發(fā)送給信號集成系統(tǒng)進(jìn)行集成，形成集成信號并輸出該集成信號進(jìn)行監(jiān)測分析。上述系統(tǒng)能夠并行接收微震信號和聲發(fā)射信號，從而對煤巖振動(dòng)發(fā)出的彈性波強(qiáng)弱信號進(jìn)行全面覆蓋采集，極大地減少了遺漏信號，因此可以較為完整地進(jìn)行監(jiān)測，有效地提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確性和精確性。
文檔編號E21F17/18GK103206244SQ20121000879
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者李成武 申請人:李成武