[发明专利]一种地音监测方法与预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及地音监测与预警，尤其涉及一种地音监测方法与预警系统。

背景技术

煤炭是我国的基础能源，也是国家能源安全的基石,是关系国家经济命脉的重要基础产业，《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中进一步强调了煤炭工业在国民经济中的重要战略地位，而煤炭工业的可持续发展必须以保障煤矿安全生产为前提。同时我国煤矿地质条件复杂，是世界上灾害严重、事故多的国家,煤矿严峻的安全生产形势造成了大量人员伤亡、重大财产损失和严重的社会影响，也引起了国际社会的广泛关注。

    冲击地压是威胁煤矿安全生产的严重灾害之一。随着我国煤矿开采深度的增加，冲击地压灾害防治工作愈显突出。大量科学研究表明，地音是冲击地压发生的前兆，利用地音现象与煤岩体受力状态的关系，可以监测到局部范围内未来几天可能发生的动力现象。随着计算机应用技术的发展，基于嵌入式技术的地音监测系统可以对煤岩体破裂过程中高频信号进行监测，对冲击地压的初步形成有良好的监测作用。地音事件发生点的准确定位也需要完善的监测拓扑结构和采用合适的预警算法。国内自主研发生产的高性能地音监测系统很少，主要依靠花费昂贵的代价从发达国家引进。

发明内容

本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种地音监测方法与预警系统，具体有以下技术方案实现：

    所述地音监测方法，包括

1）在煤井下部的采煤面设置若干地音传感器与低音逆变器，低音逆变器将地音传感器采集的地质模拟信息转换成信号数据包输出；

2）在煤井下部设置监测分站，分别并与地音逆变器通讯连接，用于对实时事件的数据进行计算；

3）在煤井上部设置工控机，将工控机与所述地音逆变器通信连接，用于接收地音逆变器所发出的信号数据包；

3）工控机设置有数据库，用于存储用户密码并设置有用操作指令池；

4）工控机始终处于待机状态，当接收到地音逆变器发出的信号数据包时，根据用户键入的操作指令，于操作指令池匹配对应的操作指令码，再将所述操作指令码与数据包传输至所述监测分站；

5)监测分站接收到操作指令码与数据包后 ，根据所述操作码重新配置数据包的信息形成新的数据包；

6）监测分站处于等待状态，当监测分站接收到信号数据包后，分析数据包内的事件信息，存入新的事件信息后，继续处于等待状态。

所述地音监测方法的进一步设计在于，所述煤井上部设置有监测中继站，将工控机通过局域网与监测中继站通信连接形成通信网络。

所述地音监测方法的进一步设计在于，所述检测中继站通过矿井以太网与监测分站通信连接。

所述地音监测方法的进一步设计在于，所述检测中继站配置有GPS与一个用于标记地音活动的时间信息毫秒级时钟，检测中继站与检测分站的通讯过程包括：首先检测中继站由GPS定时，然后往检测分站发送一个时间同步信号，检测分站再同步与之通信连接的所有地音变送器。

所述地音监测方法的进一步设计在于，所述监测分站包括：

上行通道，接收和缓存地音变送器传送来的地音事件，将数据传输协议转换为网络协议；

下行通道，传送检测主机发送给各地音变送器的命令。

如所述地音监测方法，提供一种预警系统，包括

地音传感器：安装于采掘层侧面约2米深度

地音变送器：用于实时地将将岩体破裂过程中发出的声音频率转化为电信号并对电信号进行放大、过滤并传输到地面中心站；

卫星接收器：接收卫星信号，用于多个地音变送器对时基准，达到时间同步的效果；

冲击地压危险预警装置：对实时事件的数据进行计算，得出事件的频带宽度、中心频率、能量等，并根据历史地音数据采用特殊的预测算法得出未来时段的冲击地压危险等级。

所述预警系统的进一步设计在于，所述地音变送器包括一个32.768KHz的晶振电路、内部设有一个RTC专用的预分频器的处理器、信号放大电路、数模转换电路、片上FLASH、RAM以及输出接口，所述32.768KHz的晶振电路、信号放大电路、数模转换电路、片上FLASH、RAM以及输出接口分别与处理器通信连接。

所述预警系统的进一步设计在于，所述处理器采用LM3S9B96芯片。

所述预警系统的进一步设计在于，所述信号放大电路采用OPA1632放大器，数模转换电路采用ADS1271数模转换器，所述OPA1632放大器与ADS1271数模转换器通过SPI接口与LM3S9B96芯片连接