[发明专利]一种分布式矿震检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及涉及矿震检测技术领域，具体是一种分布式矿震检测方法及装置。

背景技术

目前微地震监测技术已经成为地球物理界的热门技术之一，是储层压裂过程中最精确、最及时、最有效的监测手段。近几年来，世界各国纷纷投入大量资金、人力、物力，积极开展该技术的应用与研究工作，广泛用于各类资源开发及生产活动，比如煤矿开采、页岩油气开发等。随着地球物理学的发展，特别是数字化地震监测技术的应用，以及对震源定位方法深入研究，微地震监测技术应用范围不断扩大，发展前景广阔。

微地震监测技术的基本应用方法是：通过在矿区井下或地面分布式布置震动检测器，接收由自然原因或生产活动所产生或诱导的微小地震事件，并通过对这些事件的产生的震动数据综合分析，最后通过这些分析结果对生产活动进行监控和指导。随着该项监测技术的日益成熟，实时微地震监测系统可以及时指导压裂工程，适时调整压裂参数；对压裂范围、裂缝发育方向和大小进行追踪定位，客观评价压裂工程的效果，对矿区生产开发提供有效的指导。

矿区微地震检测技术共分为三类：第一类是矿井地震检测系统，特点是监测大震级破裂事件，定位精度500米左右，主要采用地震行业的技术和设备；第二类是分布式微地震监测系统，用于监测小型矿震，特点是可监测小震级破裂事件，定位精度50～100米左右，一般适合采区尺度的震动监测；第三类是高精度微地震检测系统，用于监测小震级冲击地压和岩层破裂，定位精度达到10米以内。

现有的各种矿震监测方法存在很多问题：

1.大部分还是采用局部化、区域化、独立节点为主的布局结构，无法利用分布式大数据融合来真实反映地震情况。

2.少量采用分布式的监测方法无法保证采集数据的同步性、一致性、相关性，通过后期数据分析的方法误差很大。

3.现有的监测网络需要单独布线，成本高、扩展性差、难度大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种分布式矿震检测方法及装置，能够检测灵敏度高、动态范围大的震动信号，实现频响特性宽、数据无损快速传输、分布式环境下网络化同步与震源定位精度高。

本发明是以如下技术方案实现的：一种分布式矿震检测装置，其特征在于：包括多路分布式安装在待测设备或待测区域的震动检测装置；所述的震动检测装置包括微控制器单元、分别与微控制器单元连接的震动检测转换单元、人机交互单元、存储单元、通信单元和时间同步单元，所述的通信单元和震动检测转换单元分别与时间同步单元连接，所述的微控制器单元通过通信单元连接服务器，所述的服务器通过通信单元同时给多路震动检测装置提供启动信号；所述的时间同步单元以支持IEEE1588硬件时间戳的以太网物理层芯片为核心。

其进一步是：所述的震动检测转换单元由加速度震动传感器、抗混叠滤波器和模数转换器组成；加速度震动传感器采集到反映震动信息的模拟量后经抗混叠滤波器送入模数转换器，模数转换器转换后的数字信号送给微控制器单元。

所述的微控制器单元由嵌入式微控制器以及与嵌入式微控制器连接的FIFO存储器组成。

所述的人机交互单元采用液晶触摸显示屏。

所述的存储单元采用非易失性存储器。

所述的通信单元包括以太网接口、串口、程序下载接口及现场总线接口。

一种分布式矿震检测方法，采用上述的分布式矿震检测装置，具体检测步骤如下：

步骤1，将多路震动检测装置分布式安装在待测设备或待测区域；

步骤2，服务器发出启动信号后由时间同步单元在IEEE1588网络测量和控制系统的精密时钟同步协议控制下提供高精度定时检测控制脉冲；

步骤3，震动检测转换单元将采集到的信号进行滤波、模数转换处理后送入微控制器单元；微控制器单元在数据上加入帧头、帧尾、时间戳、校验值部分，以封装成能够在以太网传输的信息结构，封装完成后还要进行无损数据压缩；

步骤4，微控制器将封装后的信息通过通信单元中的以太网接口传送至云端服务器；

步骤5，服务器对多路震动检测装置处理后的数据进行数据融合分析处理后得到震源位置和震动时间提供给用户。

其进一步是：根据采集信号中的离散数据利用目前相关检测方法得到地震波到达相关检测装置的时间差，由此时间差可确定近场区和远场区；再根据TDOA定位方法，将地震波传播速度、时间差、检测装置坐标综合处理计算出震动时间和震源位置。

本发明的有益效果是：