[发明专利]无线分布式隧道超前预报探测装置、系统及方法

权利要求书

1.一种无线分布式隧道超前预报探测装置，其特征在于，包括控制操作终端、无线数据采集装置、地震反射波接收装置和地震波激发装置；所述地震波激发装置的输出端和所述地震反射波接收装置的输出端分别与所述无线数据采集装置的输入端连接；所述无线数据采集装置的输出端与所述控制操作终端的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的无线分布式隧道超前预报探测装置，其特征在于，所述无线数据采集装置包括采集子装置、通信装置和供电电池；所述采集子装置和所述供电电池分别与所述通信装置的输入端连接；所述通信装置的输出端连接到所述控制操作终端。

3.根据权利要求2所述的无线分布式隧道超前预报探测装置，其特征在于，所述通信装置为802.11wi-fi通信装置；和/或

所述采集子装置包括信号接收通道、信号调理电路、信号放大电路和A/D转换电路；所述信号接收通道的输入端分别与所述地震反射波接收装置的输出端和所述地震波激发装置的输出端连接，所述信号接收通道的输出端顺次通过所述信号调理电路、所述信号放大电路后与所述A/D转换电路的输入端连接；所述A/D转换电路的输出端与所述通信装置的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的无线分布式隧道超前预报探测装置，其特征在于，所述地震反射波接收装置为三分量检波器；

所述采集子装置包括4个所述信号接收通道：第一信号接收通道、第二信号接收通道、第三信号接收通道和第四信号接收通道；所述第一信号接收通道的输入端与所述地震波激发装置连接；所述第二信号接收通道、所述第三信号接收通道和所述第四信号接收通道分别与所述三分量检波器的X分量输出端、Y分量输出端和Z分量输出端连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的无线分布式隧道超前预报探测装置，其特征在于，所述地震波激发装置为锤子。

6.一种应用权利要求1-5任一项所述的无线分布式隧道超前预报探测装置的无线分布式隧道超前预报探测系统，其特征在于，包括所述控制操作终端、所述地震波激发装置、一台以上所述无线数据采集装置和一台以上所述地震反射波接收装置；所述无线数据采集装置和所述地震反射波接收装置成对设置；所述地震反射波接收装置的输出端与对应的所述无线数据采集装置的输入端连接；所述地震波激发装置的输出端与各台所述无线数据采集装置的输入端连接；各台所述无线数据采集装置的输出端分别连接到所述控制操作终端的输入端。

7.根据权利要求6所述的无线分布式隧道超前预报探测系统，其特征在于，所述无线数据采集装置的数量为三台，包括第一无线数据采集装置、第二无线数据采集装置和第三无线数据采集装置；所述地震反射波接收装置的数量为三台，包括第一地震反射波接收装置、第二地震反射波接收装置和第三地震反射波接收装置；所述第一无线数据采集装置与所述第一地震反射波接收装置连接；所述第二无线数据采集装置与所述第二地震反射波接收装置连接；所述第三无线数据采集装置与所述第三地震反射波接收装置连接；

位于掌子面后方的已开挖隧道的同一隧道截面设置第一安装位置、第二安装位置和第三安装位置；所述第一安装位置位于所述隧道截面的左侧壁；所述第二安装位置位于所述隧道截面的右侧壁；所述第三安装位置位于所述隧道截面的顶壁；所述第一地震反射波接收装置安装在所述第一安装位置；所述第二地震反射波接收装置安装在所述第二安装位置；所述第三地震反射波接收装置安装在所述第三安装位置。

8.根据权利要求7所述的无线分布式隧道超前预报探测系统，其特征在于，所述第一无线数据采集装置安装在距所述第一安装位置设定距离的所述隧道截面的左侧壁；所述第二无线数据采集装置安装在距所述第二安装位置设定距离的所述隧道截面的右侧壁；所述第三无线数据采集装置安装在距所述第三安装位置设定距离的所述隧道截面的顶壁。

9.根据权利要求7所述的无线分布式隧道超前预报探测系统，其特征在于，所述第一安装位置距离隧道底面的垂直距离为1米；所述第二安装位置距离隧道底面的垂直距离为1米；所述第三安装位置位于隧道顶点位置；和/或

所述隧道截面位于所述掌子面后方35米处；和/或

还包括由多个震源标记点组成的第一组震源标记点和第二组震源标记点；所述第一组震源标记点设置在所述左侧壁且与所述第一安装位置位于同一水平高度；所述第二组震源标记点设置在所述右侧壁且与所述第二安装位置位于同一水平高度。

10.一种应用权利要求6-9任一项所述的无线分布式隧道超前预报探测系统的无线分布式隧道超前预报探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，使用所述地震波激发装置分别在各个所述震源标记点激发地震波；同时，触发安装在同一隧道截面的各台所述无线数据采集装置同步计时；

S2，S1所激发的地震波分成两路，第一路地震波直接被各台所述无线数据采集装置采集，然后经所述无线数据采集装置处理后发送给所述控制操作终端；第二路地震波经所述掌子面及其前方波阻抗界面反射后产生回波；所述回波经各台所述地震反射波接收装置采集后发送给所述无线数据采集装置；所述无线数据采集装置再将所述回波发送给所述控制操作终端；

S3，所述控制操作终端对接收到的所述第一路地震波和所述回波进行处理，超前预报隧道工作面前方的地质情况。