[发明专利]基于振动监测定位的煤炭盗采监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于振动监测定位的煤炭盗采监测方法，该方法涉及传感器、数据处理和通信等领域。

背景技术

煤炭是我国主要能源，约占一次能源70％。煤炭行业是高危行业，瓦斯、水灾、火灾、顶板、煤尘等事故困扰着煤矿安全生产。另外，事故调查表明，煤炭生产中超层越界盗采引发的死亡事故，在煤矿事故中占有较大的比例。

煤炭盗采具有隐蔽性强、发现难、监管难等特点。为及时发现和监管，一些地方管理部门向私营小煤矿派驻矿人员、进行监督检查。但由于矿主收买、驻矿监督检查人员业务能力和责任心差等原因，没有能及时发现和遏制盗采、进而酿成一起起死亡事故。因此，急需研究防止煤炭盗采的自动检测技术，避免人工监管的各种人为因素，进一步强化盗采监管，遏制盗采事件发生，保护国家煤矿资源，防止由盗采引起的伤亡事故。

发明内容

本发明提出了一种基于振动监测定位的煤炭盗采监测方法，具体方法包括：

1.在煤炭资源地区附近放置振动传感器，通过振动传感器采集地下振动波信号，当监测到地下发生超过设定阈值的振动波信号，则根据振动传感器数据和振动传感器位置对振动源进行定位，当定位得到振动源位置在煤矿资源范围内但不属于井田范围内时，发出煤炭盗采报警信号。

2.振动传感器具有计时功能，并具有卫星自动时间校准功能，定时对内部时钟进行校准，保证所有振动传感器时钟同步。

3.振动传感器频率检测范围应不小于0至600Hz，振动传感器采集信号包括炮采振动信号、炮掘振动信号、落煤振动信号、顶板冒落振动信号。

4.当使用单个三向振动加速度传感器时，实时检测三个方向的振动加速度数据，当各方向在设定的阈值时间T内，连续检测到两次振动波信号，则将第一个波作为P波，第二个波作为S波，根据P波与S波的不同传播速度及间隔时间判定振动源与三向振动加速度传感器在三个坐标方向上的距离，根据传感器位置得到振动源位置。

5.当振动传感器采用多个三向振动加速度传感器定位时，实时检测所有传感器三个方向的振动加速度数据，当各方向在设定的阈值时间T内，多个振动传感器都检测到振动波信号，则根据三个方向的振动加速度数据确定初动方向，根据各振动传感器位置和检测得到的初动方向确定振动源位置。

6.使用三维地理信息系统对煤矿资源进行划定，并记录各煤矿的井田范围，当监测发现的振动波时，利用三维地理信息系统将振动源位置井田范围和煤矿资源范围进行比对，当比对发现振动源位置在煤矿资源范围内，但不属于井田范围内时，发出煤炭盗采报警信号。

附图说明

图1系统实施示意图。

图2振动传感器结构示意图。

图3盗采监测工作流程示意图。

图4振动源定位流程示意图

图5振动三方向数据波形示例图

具体实施方式

在本示例中所述基于振动监测定位的煤炭盗采监测方法通过以下监测系统实现，系统组成如图1所示，主要包括：

1.振动传感器(101)，负责采集地平面和垂直于地平面三个方向的振动信号，并将信号数字化，再将数字化得到的数据远程传输至监测服务器。

2.移动网络(102)，移动电话服务商所提供的无线通信网络，可选GPRS、CDMA或3G等网络，为终端设备提供网络接入和数据通信服务。由于振动传感器部署距离较远，无论使用有线网络通信还是专用无线通信网络都不易实施，建设和维护成本较高，所以使用现有的移动网络连接有线远程。

3.远程网络(103)，使用互联网或煤炭专网，监测服务器和监控主机通过网络通信。

4.网络交换机(104)；负责接入网络的设备的管理和数据交换。

5.定位服务器(105)；负责对各振动传感器数据进行采集、存储，并存储有振动传感器位置信息；根据振动传感器检测到的振动数据对振动源位置进行定位，并将位置数据传输给GIS服务器。

6.监测服务器(106)；存储有监测区域内煤炭资源和煤矿井田等地理信息，接收定位服务器发来的地下振动的振源位置信息，将振源位置与煤炭资源及煤矿井田位置进行监测比对，当振动源位置在煤矿资源范围内但不属于井田范围内时，向监控主机(107)发出煤炭盗采报警信号，并为监控主机用户提供查询调取服务。

7.监控主机(107)；具有声光报警功能，生产监督服务管理人员通过监控主机查看辖区各煤矿生产情况，查看监测服务器(203)提供报警信息，并可从监测服务器调取历史数据。

振动传感器结构如图2所示：