一种基于无线传输的煤矿采场震源监测定位系统的制作方法

1.本发明涉及震源定位技术领域，特别涉及一种基于无线传输的煤矿采场震源监测定位系统。


背景技术：

2.矿震是由于采矿过程中，采空区上方多组厚层坚硬岩层频繁断裂引起地层震动。厚层坚硬岩层瞬间断裂引起应力场和能量场的突变是此类矿震的力学机理。震源为越靠近地表的岩层断裂，对地面的影响越大，越靠近煤层的岩层断裂，对井下冲击的影响越大。直到地表完全沉降后才能趋于稳定，矿震才不再进一步增强。当矿震达到一定的地震级别时会对建筑物及人员造成一定的影响及伤害。震源为产生矿震的位置，对于震源位置的确定可以采取措施减小矿震的影响。但是现有技术中，对于震源位置确定一定都是直接通过传感器监测到的波形数据进行震源位置计算，并没有考虑当前地质数据会对震源位置计算产生的影响，所以将会导致震源位置定位不准确的问题。


技术实现要素：

3.为解决上述现有技术中所存在的对震源位置进行定位不准确等问题，本发明提供一种基于无线传输的煤矿采场震源监测定位系统，能够对矿震位置进行准确定位。
4.为实现上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：
5.监测模块，无线通信模块，数据处理模块，控制模块，报警模块所述监测模块通过无线通信模块与所述数据处理模块连接；
6.所述数据处理模块，控制模块，报警模块依次连接；
7.所述监测模块用于获取震源波形数据；
8.所述无线通信模块用于实现监测模块与数据处理模块之间的无线通信；
9.所述数据处理模块用于获取地质信息，通过震源波形数据及地质信息对震源波形数据进行三维建模，并根据三维建模结果，对震源进行定位，获取震源位置；
10.所述控制模块用于根据震源位置生成报警指令，并将震源位置及震源波形数据进行存储及显示；
11.所述报警模块用于根据报警指令生成报警信号。
12.可选的，所述监测模块采用若干个地震传感器；所述若干个地震传感器安装在煤矿采场的井上及井下位置。
13.可选的，所述数据处理模块包括数据获取模块，三维建模模块，定位模块；
14.所述数据获取模块、三维建模模块、定位模块依次连接；
15.所述数据获取模块用于获取地质信息、震源波形数据及监测位置信息；
16.所述三维建模模块用于对所述地质信息进行三维建模，获取地质模型，并根据所述震源波形数据及监测位置信息，对地质模型进行局部建模，将所述震源波形数据及监测位置信息添加到地质模型中，生成震源定位模型；
17.其中地质信息包括岩性，岩石类别及区域，空洞及巷道信息；
18.所述定位模块用于对震源定位模型进行分析，获取震源数据，并对震源数据进行反演，获取震源位置。
19.可选的，所述控制模块包括报警指令生成模块，存储显示模块；
20.所述数据处理模块分别与所述报警指令生成模块、存储显示模块连接；
21.所述报警指令生成模块用于根据震源位置生成报警指令；
22.所述存储显示模块用于对震源位置及震源波形数据进行分布式存储及显示。
23.可选的，本发明还包括预警模块，
24.所述预警模块与所述数据处理模块连接；
25.所述预警模块用于通过获取地质模型及地质信息，并通过机器学习模型对地质信息及地质模块进行矿震预测，基于矿震预测结果，生成提示信息以实现矿震预警。
26.可选的，所述监测模块根据所述预警模块中的矿震预测结果进行位置分布。
27.可选的，所述无线通信模块通过蓝牙、gprs、wifi其中一种无线通信方式进行通信。
28.可选的，本发明还包括所述日志模块；
29.所述日志模块与所述控制模块连接；
30.所述日志模块用于对存储数据进行时间，地理位置标注，并将标注后的数据通过互联网进行数据分享。
31.本发明具有如下技术效果：
32.本发明通过监测模块对震源波形数据进行获取，通过无线通信模块对震源数据传输到数据处理模块进行处理，在数据处理模块中通过结合历史地质信息，对震源定位模型进行构建，根据震源定位模型对所述震源位置进行确定，并对震源位置及震源相关数据进行存储及报警，能够对震源位置进行准确定位，同时在震源位置获取之后，及时提示相关人员进行震源位置的查看，及时发现震源准确位置，具有很强的实用性。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明实施例提供的系统示意图；
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.为了解决在现有技术中存在对震源位置进行定位不准确等问题，本发明提供了如下方案：
37.如图1所述，本发明提供了一种基于无线传输的煤矿采场震源监测定位系统，包括：
38.监测模块，无线通信模块，数据处理模块，控制模块，报警模块；所述监测模块通过无线通信模块与所述数据处理模块连接；所述数据处理模块，控制模块，报警模块依次连接；
39.所述监测模块用于获取震源波形数据；所述监测模块采用若干个地震传感器；所述若干个地震传感器安装在煤矿采场的井上及井下位置。地震传感器中设置有多轴感应器，能够感应多个方向的振动，将多个方向的振动波形进行整合，形成监测模块的的震源波形数据。
40.所述无线通信模块用于实现监测模块与数据处理模块之间的无线通信；所述无线通信模块通过蓝牙、gprs、wifi其中一种无线通信方式进行通信。无线通信模块中可采用不同无线网络传输协议对震源波形数据进行传输，同时分别与若干个传感器进行无线连接，作为虚拟数据总线，向数据处理模块传输数据。
41.所述数据处理模块用于获取地质信息，通过震源波形数据及地质信息对震源波形数据进行三维建模，并根据三维建模结果，对震源进行定位，获取震源位置；
42.所述数据处理模块包括数据获取模块，三维建模模块，定位模块；所述数据获取模块、三维建模模块、定位模块依次连接；
43.所述数据获取模块用于获取地质信息、震源波形数据及监测位置信息；地质信息可通过连接数据库进行提取，数据库可根据对不同地理位置的地质信息进行收集，并根据收集的地质信息进行构建，也可以通过人为进行勘察，将地质信息输入到数据获取模块中，监测位置信息为监测模块的位置分布信息，其中地质信息包括岩性，岩石类别及区域，空洞及巷道信息。
44.所述三维建模模块用于对所述地质信息进行三维建模，获取地质模型，并根据所述震源波形数据及监测位置信息，对地质模型进行局部建模，将所述震源波形数据及监测位置信息添加到地质模型中，生成震源定位模型；通过3d建模软件对地质模型进行三维建模，如3dmine矿业工程软件等，在地质模型建模完成后，根据监测位置信息，将监测位置信息映射到在地质模型中，在地质模型中局部添加监测模块相关构件模型，生成震源定位模型。
45.所述定位模块用于对震源定位模型进行分析，获取震源数据，并对震源数据进行反演，获取震源位置。对震源定位模型进行分析，确定监测模块的位置及不同方向的震动波形数据，确定震动波形数据出现波形时的初始监测时间，根据监测模块的位置，确定不同监测模块之间的距离，通过对震源产生的在该地质岩性下的波动传播速度进行确定，根据波动速度，不同监测模块之间的距离及不同监测模块初始监测时间构建方程，通过求解方程对震源进行初始定位位置确定，并以震源初始定位位置向外延展一定范围，对一定范围内的位置进行随机选取，并在选取好随机位置点后结合地质信息，如岩石分布，岩石区域及基于岩石的传播速度，求解不同监测模块中反演初始监测时间，当所述反演初始监测时间与初始监测时间相同时，确定当前选取的位置点信息，当前选取的位置信息即为震源准确位置，同时还可以初始确定定位位置，并根据定位位置对周围位置选择不同方向进行随机点选取，并根据选取的随机点反演时间，确定与监测时间最接近的位置的方向，根据此方向在
一定范围内进行采点，直到反演时间与监测时间相同时，确定震源准确位置。
46.所述控制模块用于根据震源位置生成报警指令，并将震源位置及震源波形数据进行存储及显示；
47.所述控制模块包括报警指令生成模块，存储显示模块；所述数据处理模块分别与所述报警指令生成模块、存储显示模块连接；所述报警指令生成模块用于根据震源位置进行报警；所述报警指令生成模块用于在生成震源位置信息时，生成报警指令，提醒相关人员处理相关事件。
48.所述存储显示模块用于对震源位置及震源波形数据进行分布式存储及显示，通过分布式存储形式对上述数据进行存储，能够对数据进行有效保存，防止数据丢失，同时可以通过显示装置如显示屏，投影装置等对上述数据进行显示。
49.所述报警模块用于根据报警指令生成报警信号。报警模块采用声光报警或者其他报警装置进行报警信号的输出。
50.本发明还包括预警模块，所述预警模块与所述数据处理模块连接；所述预警模块用于通过获取地质模型及地质信息，并通过机器学习模型对地质信息及地质模型进行矿震预测，基于矿震预测结果，生成提示信息以实现矿震预警。矿震预测过程使用机器学习模型对地质信息及地质模型中不同地质结构数据进行预测，在使用机器学习模型之前，需要获取相关训练集对机器学习模型进行训练，并选取相关的验证集进行验证，当验证结果满足一定精度时，再进行使用。
51.所述监测模块根据所述预警模块中的矿震预测结果进行位置分布。通过矿震预测结果，将监测模块分布式安装在预测的可能出现震源的位置，实时监测振动波形，能够对震源位置进行更准确的确定。
52.本发明还包括所述日志模块；所述日志模块与所述控制模块连接；所述日志模块用于对存储数据进行时间，地理位置标注，并将标注后的数据通过区块链技术进行数据分享。
53.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。