煤矿微震实时监测系统及监测方法

1.一种煤矿微震实时监测系统，包括中心测控机（1）、授时系统（2）、地面交换机（4）、参数数据库（10）、工业以太环网（11）、井下交换机（4-1）、井下监测主机（3）、接线盒（5）、加速度传感器（6）、井下电源（7）、信号线（8）、传感器供电线（9）；其特征在于它们的连接关系如下：工业以太环网（11）连接地面上方的地面交换机（4）和井下的交换机（4-1），地面交换机（4）分别连接授时系统（2）、中心测控机（1）和参数数据库（10），井下交换机（4-1）连接四个井下监测主机（3），每个井下监测主机（3）均用信号线（8）连接四个接线盒（5），其中一个接线盒（5）用传感器供电线（9）连接井下电源（7），每个接线盒（5）上均连接一个加速度传感器（6）；井下监测主机由下列终端硬件组成：Intel PXA270控制器（12）、闪存或非易失性存储器（13）、系统复位与看门狗电路（14）、显示电路（15）、网络接口电路（16）、高精度授时单元电路（17）、监测信号输入电路（18）、CPLD或FPGA协处理器（19）、程控放大电路（20）、A/D转换电路（21）、高速数据采集缓冲系统（22）；它们的连接关系是Intel PXA270控制器（12）分别与闪存或非易失性存储器（13）、系统复位与看门狗电路（14）、显示电路（15）、网络接口电路（16）、高精度授时单元电路（17）、CPLD或FPGA协处理器（19）双向连接，并向CPLD或FPGA协处理器（19）输入控制信号，监测信号输入电路（18）向程控放大电路（20）单向输入三项控制信号，程控放大电路（20）单向输入连接A/D转换电路（21），A/D转换电路（21）单向输入连接高速数据采集缓冲系统（22），CPLD或FPGA协处理器（19）与高速数据采集缓冲系统（22）双向连接，并向高速数据采集缓冲系统（22）单向输入控制信号，高速数据采集缓冲系统（22）单向输入连接Intel PXA270控制器（12）并单向输入中断请求信号。

煤矿微震实时监测系统及监测方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于煤矿安全监测设备，特别涉及一种煤矿微震实时监测系统及监测方法。\n背景技术\n[0002] 矿震是采矿诱发的矿井地震，是矿井的一大自然灾害，矿震发生时，围岩迅速释放能量，煤岩被瞬间突然破坏，可形成强大的冲击气流，造成冒顶片帮，支架折断，巷道堵塞，地面震动，房屋损坏和人身伤亡等灾害。\n[0003] 目前国内外都在研究预测和控制矿震的技术，虽然对矿震机理有所了解并具有了一些预防措施，但一直没有得到很好的解决。目前多数研究都是针对矿震的某一个现象进行专门研究。我国矿井大多建于五六十年代，目前这些矿井即将进入深部开采，矿震灾害将变得越来越严重，并且煤矿矿震的发生将出现进一步上升趋势，如京煤集团有限责任公司木城涧煤矿大台井，从1961年以来已发生破坏性冲击地压事故十余次，严重影响了煤矿安全生产。对矿震灾害尤其是煤矿微震的实时监测设备，目前达不到监测数据在传输故障时候自动记录存储和对监测数据实现远程控制并实时发送，达不到灵活、可靠的监测，避免事故发生的目的，有的监测设备需要投资很大。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种灵活可靠、投资小，可准确实时监测预报的煤矿微震实时监测系统及监测方法。\n[0005] 本发明解决技术问题采用的技术方案是：煤矿微震实时监测系统包括中心测控机、授时系统、地面交换机、参数数据库、工业以太环网、井下交换机、井下监测主机、接线盒、加速度传感器、井下电源、信号线、传感器供电线；其特点是它们的连接关系如下：工业以太环网连接地面上方的地面交换机和井下的交换机，地面交换机分别连接授时系统、中心测控机和参数数据库，井下交换机连接四个井下监测主机，每个井下监测主机均用信号线连接四个接线盒，其中一个接线盒用传感器供电线连接井下电源，每个接线盒上均连接一个加速度传感器；井下监测主机由下列终端硬件组成：Intel PXA270控制器、闪存或非易失性存储器、系统复位与看门狗电路、显示电路、网络接口电路、高精度授时单元电路、监测信号输入电路、CPLD或FPGA协处理器、程控放大电路、A/D转换电路、高速数据采集缓冲系统；它们的连接关系是Intel PXA270控制器分别与闪存或非易失性存储器、系统复位与看门狗电路、显示电路、网络接口电路、高精度授时单元电路、CPLD或FPGA协处理器双向连接，并向CPLD或FPGA协处理器输入控制信号，监测信号输入电路向程控放大电路单向输入三项控制信号，程控放大电路单向输入连接A/D转换电路，A/D转换电路单向输入连接高速数据采集缓冲系统，CPLD或FPGA协处理器与高速数据采集缓冲系统双向连接，并向高速数据采集缓冲系统单向输入控制信号，高速数据 采集缓冲系统单向输入连接Intel PXA270控制器并单向输入中断请求信号。\n[0006] 本发明的有益效果是：煤矿微震实时监测系统及监测方法对煤矿微震的信号可做到智能识别和提取，监测信号高速实时采集、监测数据在传输故障时自动记录存储，并可以远程发送，终端设备可实现远程控制，具有灵活、可靠，监测效果好，投资小的特点，对煤矿的安全生产提供安全可靠的数据，减少煤矿微震带来的损失。\n附图说明\n[0007] 以下结合附图以实施例具体说明。\n[0008] 图1是煤矿微震实时监测系统结构连接关系图。\n[0009] 图2是煤矿微震实时监测系统的定位终端硬件组成框图。\n[0010] 图中，1-中心测控机；2-授时系统；3-井下监测主机；4-地面交换机；4-1-井下交换机；5-接线盒；6-加速度传感器；7-井下电源；8-信号线；9-传感器供电线；10-参数数据库；11-工业以太环网；12-控制器；13-闪存或非易失性存储器；14-系统复位与看门狗电路；15-显示电路；16-网络接口电路；17-高精度授时单元电路；18-监测信号输入电路；\n19-协处理器；20-程控放大电路；21-A/D转换电路；22-高速数据采集缓冲系统。\n具体实施方式\n[0011] 实施例，参照附图1，煤矿微震实时监测系统结构由地面上和井下设置的工业以太环网11在地面上面连接地面交换机4，在井下连接井下交换机4-1。地面交换机4连接中心测控机1、授时系统和参数数据库10。井下交换机4-1连接四个相同的井下监控主机3，四个井下监控主机3分别用信号线8连接接线盒5，每个接线盒5分别连接加速度传感器\n6，其中一个接线盒5用传感器供电线9连接井下电源7。参照附图2，井下监测主机由下列终端硬件组成：Intel PXA270控制器12，闪存或非易失性存储器13、系统复位与看门狗电路14、显示电路15、网络接口电路16、高精度授时单元电路17、监测信号输入电路18、CPLD或FPGA协处理器19、程控放大电路20、A/D转换电路21、高速数据采集缓冲系统22。它们的连接关系如下：Intel PXA270控制器12分别与闪存或非易失性存储器13、系统复位与看门狗电路14、显示电路15、网络接口电路16、高精度授时单元电路17和CPLD或FPGA协处理器19双向连接，并向CPLA或FPGA协处理器19单向输出控制信号，CPLD或FPGA协处理器19与高速数据采集缓冲系统22双向连接，并向A/D转换电路21和高速数据采集缓冲系统22单向输出控制信号，监测信号输入电路18向程控放大电路20单向输出三组控制信号，程控放大电路20单向输出连接A/D转换电路21，A/D转换电路单向输出连接高速数据采集缓冲系统22，高速数据采集缓冲系统22单向输出连接Intel PXA270控制器12并输入中断请求。\n[0012] 煤矿微震实时监测系统及监测方法如下：在矿井煤层巷道地面水平设置三分向加速度传感器6，井下监测主机3与井下交换机4-1保持授时和矿震的监测同步进行，由加速度传感器6采集信号，经工业以太环网11传输到地面设备。高精度授时单元电路17保证高速数据采集缓冲系统22时间的准确和同步。