[发明专利]随机背景激励锚杆阵列传感的综采面环境灾害预警系统及预警方法

权利要求书

1.一种随机背景激励锚杆阵列传感的综采面环境灾害预警方法，其特征是所述预警方法包括如下步骤：

步骤(1)在进风巷和回风巷锚杆上依次安装锚杆传感装置，使其形成锚杆传感阵列；

步骤(2)用锚杆传感装置对相应锚杆发射声波，利用声波层析成像测量方法，根据接收到的回波得到锚杆及其周围煤岩声速分布图像，并通过散射出的声波测出相邻锚杆之间的距离，如此，便得到锚杆传感阵列内各锚杆附近煤岩声速分布图像及各锚杆之间准确位置；

步骤(3)在锚杆传感阵列中，选择相邻两锚杆作为一组激励电极对，其余锚杆两两组成测量电极对，远程控制各锚杆传感装置，对激励电极对添加激励，并测量每组测量电极对的电势差，如此往复直至所有的电极对全部被激励完毕，得到测量电压数据，再通过电阻层析成像图像重建算法，得出内部煤层电阻率分布图像，通过监测电阻率可以时刻观察是否有引起电阻率较敏感的灾害现象，预测是否会发生相应地质灾害；

步骤(4)各锚杆传感装置在接收步骤(2)和步骤(3)两步的数据后，通过无线模块将数据传输至数据处理计算机，进行数据计算处理并得出结果，上传存储至云端服务器，微信公众号通过已设置完成的代码读取云端数据及结果，供技术人员实时通过移动端查询。

2.如权利要求1所述的随机背景激励锚杆阵列传感的综采面环境灾害预警方法，其特征是所述步骤(2)中声波层析成像测量过程：

由树莓派信号控制模块输出一段特定频率、周期的重复数字信号，通过数模转换电路将其转为模拟信号，在信号放大与滤波电路中进行信号的放大和滤波后输入声波收发一体传感器中，使其输出特定波形、周期的探测声波，通过锚杆自由端电极进入锚杆；当声波收发一体传感器接收到来自锚杆自由端电极传入的回波后，将回波转变为模拟信号，并在信号放大与滤波电路和数模转换电路中进行放大、滤波，形成相应的数字信号，最后经过数据采集电路采集，传入树莓派信号控制模块存储。

3.如权利要求1所述的随机背景激励锚杆阵列传感的综采面环境灾害预警方法，其特征是所述步骤(3)中电阻层析成像测量过程：

数据处理计算机对锚杆阵列中各树莓派信号控制模块下达控制命令，命令分为两类：激励与测量；

对于接受激励任务的锚杆：其树莓派信号控制模块负责控制电源给锚杆自由端供电，最终锚杆带电；

对于接受测量任务的锚杆：其树莓派信号控制模块负责断开电源与锚杆自由端的供电，锚杆自由端电极接收到来自上述锚杆的激励电信号，通过电压测量电路、数模转换电路，形成相应的数字信号，最后经过数据采集电路采集，传入树莓派信号控制模块存储；

在数据处理计算机通过无线模块对树莓派信号控制模块发出控制命令后，树莓派信号控制模块将所测量数据通过无线模块发送到数据处理计算机进行后处理。

4.如权利要求1所述的随机背景激励锚杆阵列传感的综采面环境灾害预警方法，其特征是所述步骤(3)中测量每组测量电极对的电势差的方法为，将单个锚杆传感电路的电压测量电路一端接地，另一端接入锚杆自由端，最后连入传感电路，如此，相邻锚杆电势差为相邻两锚杆电压测量值之差。