[发明专利]基于多系统融合的声发射信号滤噪及危险综合判定方法

说明书

本发明涉及一种基于多系统融合的声发射信号滤噪及危险综合判定方法，属于煤岩动力灾害声发射监测技术领域。该方法包括：煤矿井下声发射监测仪对煤岩体破坏过程释放出的声发射信号进行连续监测，触发采集的原始声发射全波形信号通过以太网上传至上位机软件；上位机软件通过多系统融合判识声发射信号是否混杂噪声信号，对比噪声库噪声样本，识别、定位噪声源及过滤噪声影响。本发明能准确识别、滤出声发射信号中混杂的噪声信号干扰，得到声发射信号特征向量值；声发射信号分析结果结合融合系统共享的瓦斯、顶板监测结果，可实现煤岩动力灾害实时监测及综合预警，预警结果更可靠。

技术领域

本发明属于煤岩动力灾害声发射监测技术领域，涉及多系统融合判识的煤矿声发射监测系统滤噪及危险综合判定方法。

背景技术

煤岩动力灾害是矿山煤岩体在地应力和瓦斯作用下发生的一种具有动力效应和灾害后果的快速失稳现象，在灾害演化过程的孕育、激发、发展等阶段煤岩体产生破裂会释放出声发射信息。通过对煤岩体破坏过程释放出的声发射信息进行连续监测分析，可实现工作面动力灾害预测。

我国在这方面虽进行了多年的研究，但由于煤矿井下环境复杂、噪声类型多，同种类型的噪声在不同环境下存在较大差异、声发射信号与噪声信号往往混杂在一起，给声发射信号的提取带来极大干扰。现有隔离和滤噪技术能很好的隔离低频环境噪声、滤除电气噪声，通过噪声信号的已知时、频特性滤除部分机械噪声，但对于具备随机性的人为活动噪声和大部分机械噪声，因为很难快速识别所以实时滤除效果不佳，难以得到纯净的声发射信号，影响了分析结果的准确性和可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于多系统融合的声发射信号滤噪及危险综合判定方法，该方法能快速滤出噪声干扰、准确提取声发射信号特征向量值，结合瓦斯、顶板监测结果，实现煤岩动力灾害实时监测及综合预警。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于多系统融合的声发射信号滤噪及危险综合判定方法，具体包括以下步骤：

S1：煤矿井下声发射监测仪对煤岩体破坏过程释放出的声发射信号进行连续监测；触发采集的原始声发射全波形信号经预处理后，通过以太网上传至上位机软件；

S2：声发射上位机软件与人员定位系统、生产管理系统、安全监控系统实时通信，生产管理系统提供矿井每天的生产班、检修班时间安排，人员定位系统提供每班在声发射监测范围内活动人员信息，安全监控系统提供设备运行和启停状态；

S3：声发射上位机软件触发接收井下原始声发射全波形信号，依据步骤S2锁定监测范围内可能存在的噪声，并进行噪声识别；

S4：根据噪声识别结果定位噪声源，滤出噪声干扰，计算声发射信号特征向量值。

S5：声发射信号的特征向量值结合融合系统共享的瓦斯、顶板监测结果进行煤岩动力灾害实时监测及综合预警

进一步，所述步骤S1中，预处理包括：信号采集，重采样，A\D转换，低通滤波，去直流陷波，限幅滤波，波形事件提取。

进一步，所述步骤S2中，生产班时，综合人员定位系统的人员工种信息，结合设备运行状态，锁定可能存在的放炮、采煤、掘进、风机运行或打钻等噪声；检修班时，通过获取人员定位信息及设备运行状态，锁定可能存在的人为活动噪声及风机运行噪声等。

进一步，所述步骤S3中，噪声识别的具体包括：

1)若无环境噪声，则标记为无噪声，标注为声发射事件；

2)若有单一噪声来源，与噪声库中噪声样本进行时、频特征相似性对比，相似度≥60％则标记为含噪声，标注噪声类型；相似度60％，标记为无噪声，标注为声发射事件；