微震監(jiān)測系統(tǒng)PPT學習教案

1、會計學1微震監(jiān)測系統(tǒng)微震監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi) 容 提 綱概述12設備技術(shù)指標、特點3設備用途、組成54數(shù)據(jù)采集、分析軟件 工程實例6 致謝1第1頁/共45頁1 、概述 礦山、邊坡、大壩、隧道與地下硐室的安全穩(wěn)定性監(jiān)測，一直是國內(nèi)和國際上非常重視并致力于解決的問題。目前，在超大隧道及地下硐室穩(wěn)定性監(jiān)測方面大多采用非常原始的方法，如應力變監(jiān)測、移位及形式監(jiān)測等。這些監(jiān)測的局限性是只能對巖體局部點進行監(jiān)測，難以對大范圍巖體穩(wěn)定性進行全面的宏觀評價。 近年來，由于微電子及計算機技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，微震監(jiān)測技術(shù)在國外礦山安全監(jiān)測方面開始得到廣泛應用，在解決巖體破裂空間分布特征、預測瓦斯突出與突水、巖煤面附近穩(wěn)定性

2、方面作出了重大貢獻。目前，該技術(shù)正被開發(fā)為國外礦山重大災害監(jiān)測管理的一門標準技術(shù)。 微地震監(jiān)測具有其獨特的優(yōu)點：一是它能直接確定巖體內(nèi)部破裂的位置和性質(zhì)；二是由于它采用地震波信息，其傳感器可以布設在遠離巖體易破壞的區(qū)域，這樣保證監(jiān)測系統(tǒng)可以長期運行而不被破壞；三是其監(jiān)測可以覆蓋很多的區(qū)域。2第2頁/共45頁1、概述國內(nèi)外現(xiàn)狀微震監(jiān)測方法研究 不同微震監(jiān)測系統(tǒng)：岳陽奧成IHMS監(jiān)測系統(tǒng)（自主知識產(chǎn)權(quán)）加拿大ESG監(jiān)測系統(tǒng)南非ISS監(jiān)測系統(tǒng)波蘭SOS監(jiān)測系統(tǒng)英國ASC監(jiān)測系統(tǒng) 應用現(xiàn)狀： 礦山微破裂監(jiān)測 在礦山、隧道、地下油氣儲存洞室等方 面廣泛應用，取得大量研究成果在大壩、邊坡、高鐵路基等工程穩(wěn)

3、 定性監(jiān)測方面逐步推廣3第3頁/共45頁1、概述監(jiān)測原理 任何巖體在宏觀破壞前一般都會產(chǎn)生許多細小微破裂。這些微破裂以彈性能釋放形式產(chǎn)生彈性波，可被安裝在有效范圍內(nèi)的傳感器接收。利用多個傳感器接收這種彈性波信息，通過反演方法可以得到巖體微破裂發(fā)生的時刻、位置和性質(zhì)，即地球物理學中所謂的“時空強”三要素。根據(jù)微破裂的大小、集中程度、 破裂密度，則有可能推斷巖石宏觀破裂的發(fā)展趨勢。傳感器1傳感器2傳感器3微破裂(微震)微破裂4第4頁/共45頁1、概述 我公司在國內(nèi)率先推出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的微震監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集站、傳輸光纜、GPS授時同步模塊、短信報警系統(tǒng)、地面數(shù)據(jù)綜合處理主機

4、、無線傳輸模塊、事件數(shù)據(jù)定位與統(tǒng)計分析軟件等組成，單個采集站主要由數(shù)據(jù)采集模塊（8通道）、網(wǎng)絡傳輸模塊、時間同步模塊組成，單個微震采集站可與若干個數(shù)據(jù)采集站相連，整套微震監(jiān)測系統(tǒng)能控制多達256個數(shù)據(jù)采集站、2048個通道，最大監(jiān)測半徑達80千米。系統(tǒng)基本構(gòu)架采用分布式網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，采用以太網(wǎng)將采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連成一體，并可通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊遠程管理設備系統(tǒng)，最后由地面數(shù)據(jù)綜合處理分析中心完成數(shù)據(jù)的實時處理。系統(tǒng)耗低功、高信噪比、安裝使用方便。IHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)介紹第5頁/共45頁2、設備用途、組成IHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)應用范圍:6第6頁/共45頁邊坡、大壩等巖質(zhì)或混凝土工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性監(jiān)測

5、 隧道、地下硐室穩(wěn)定性監(jiān)測 礦山安全監(jiān)測、預測瓦斯突出與突水、地壓等應用IHMS微震檢測系統(tǒng)鐵路路基監(jiān)測及鐵路邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測72、設備用途、組成第7頁/共45頁IHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)組成2、設備用途、組成8第8頁/共45頁IHSM系統(tǒng)組成拓撲結(jié)構(gòu)圖IHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)組成92、設備用途、組成第9頁/共45頁2、設備用途、組成IHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)組成軟件組成微震數(shù)據(jù)實時采集軟件微震事件定位分析軟件微震事件統(tǒng)計分析軟件無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)（含郵件傳輸軟件）第10頁/共45頁3、設備技術(shù)指標、特點l 24位模數(shù)轉(zhuǎn)換l 最高采樣率可達50kHzl 內(nèi)置GPS同步模塊l TCPIP協(xié)議自動傳導l 原始數(shù)據(jù)存儲

6、15天以上l 通道數(shù)：8通道（差分輸入） 可級聯(lián)，最大2048道l 儀器自檢：通道自檢、傳感器自檢l 放大倍數(shù)：1/8,1/4,1/2,1,2128可選l 采樣率：最高可達50kHzl 采樣帶寬：倍采樣率l 動態(tài)范圍：118dB50kHzl 輸入阻抗：20K，l 輸入電壓范圍：最大36Vl 功耗：4W數(shù)據(jù)采集站主要技術(shù)指標 11第11頁/共45頁3、設備技術(shù)指標、特點傳感器主要技術(shù)指標 l 靈敏度 ：30V/gl 量程：l 分辨率：l 頻率范圍：20-5000Hz(3dB)l 抗沖擊：50gl 適用溫度：-30+80 12第12頁/共45頁3、設備技術(shù)指標、特點時鐘同步主要技術(shù)指標 l輸入接口

7、：用于外部同步信號輸入l輸出接口：為采集模塊提供同步信號輸出l傳輸距離：15Km(單模)l同步方式： GPS方式 ，外部同步信號，自主產(chǎn)生l同步精度：所有同步方式精度均為百萬分之一秒13第13頁/共45頁3、設備技術(shù)指標、特點其他技術(shù)指標 l 現(xiàn)場布線支持串聯(lián)、并聯(lián)等多種網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)l 100米內(nèi)可使用網(wǎng)線或光纖實時傳輸采樣數(shù)據(jù)l 80千米內(nèi)采用光纖實時傳輸采樣數(shù)據(jù)l 遠程通過手機GPRS無線郵件傳送微震事件， 實時發(fā)送故障信息14第14頁/共45頁3、設備技術(shù)指標、特點設備特點(1) 高精度、高靈敏度單軸、三軸速度/加速度型傳感器 數(shù)據(jù)采樣率高、光纖網(wǎng)絡傳輸、最大可級聯(lián)2048道， 監(jiān)測半徑

8、可達80Km 采用最新電子技術(shù)，性能穩(wěn)定，集成度高。數(shù)據(jù)采集臺 站、時間同步和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)等模塊集成在一個采集臺站內(nèi)， 多個采集臺站設備與 地面控制系統(tǒng)的連接、操作簡單 儀器事件記錄、GPRS短信報警系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)均根 據(jù)儀器預設的相應參數(shù)自動控制執(zhí)行，監(jiān)測實時、智能化 程度高 多種同步方式：GPS同步、時間同步模塊同步。有GPS信 號時，系統(tǒng)通過內(nèi)部集成的GPS模塊進行時間同步。無GPS 信號時，系統(tǒng)通過時間同步模塊(模塊內(nèi)部產(chǎn)生精準同步信 號)并通過光纖傳輸信號實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)采集16第15頁/共45頁3、設備技術(shù)指標、特點設備特點(2) 實時、連續(xù)地采集現(xiàn)場產(chǎn)生的各種觸發(fā)或連續(xù)的信號 數(shù)據(jù)，

9、并可以將采集到的數(shù)據(jù)記錄、保存15天以上， 允許用戶查看并隨時重新處理從遠程站點采集到的數(shù) 據(jù)。自動記錄、顯示并永久保存微震事件數(shù)據(jù)。 提供多套微震事件實時拾取算法：包括閾值、窗口比 值、窗口差值等算法 采用軟件的濾波處理器、閾值設定和帶寬檢波功能等 多種方式，修整事件波形并剔除噪聲 可進行震源定位校正與各種震源參數(shù)的分析，3D界面 實時、動態(tài)地顯示產(chǎn)生的微震事件的時間與空間定位17第16頁/共45頁3、設備技術(shù)指標、特點設備特點(3) 可導入待監(jiān)測范圍內(nèi)的邊坡、礦體、隧道等幾 何三維模型，提供可視化三維界面，實時、動態(tài)地 顯示產(chǎn)生的微震事件的時空定位、震級與震源參數(shù) 等信息，并可查看歷史事件

10、的信息及實現(xiàn)監(jiān)測信息 的動態(tài)演示。 在交互式三維顯示圖中，可進行事件的重新定 位，可選擇用戶設定時間范圍內(nèi)的、所需查看的各 種事件類型，并輸出微震事件定位圖、累積事件數(shù) 以及各種震源參數(shù)的MS WORD或MS EXCEL報告， 用戶可根據(jù)需要查看事件信息。第17頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震數(shù)據(jù)采集軟件實時采集界面19第18頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件軟件功能：1、監(jiān)測臺站網(wǎng)絡參數(shù)設置2、監(jiān)測通道參數(shù)、檢波器參數(shù)設置3、實時、連續(xù)地采集保存現(xiàn)場各種信號數(shù)據(jù) 4、微震事件提取、記錄、顯示、保存微震數(shù)據(jù)采集軟件20第19頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震數(shù)據(jù)采集軟件1、各采集臺站

11、、采集模塊、檢波器狀態(tài)實時顯示2、實時顯示、存儲、處理現(xiàn)場信號數(shù)據(jù)，拾取事件， 永久保存微震事件數(shù)據(jù)，可通過郵件系統(tǒng)遠程發(fā) 送事件數(shù)據(jù)3、短信報警功能，通過GPRS網(wǎng)絡可以把監(jiān)測系統(tǒng) 故障、事故前兆情況或事故發(fā)生情況發(fā)送到個人 手機上，可自定義震級或震源能量達到多少值時 觸發(fā)報警信息軟件特點：21第20頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震數(shù)據(jù)采集軟件24小時事件記錄圖22第21頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-主要功能 1、查看分析采集軟件拾取的事件數(shù)據(jù)2、提供多種方式修整事件數(shù)據(jù)，包括剔除直流、頻譜 濾波、噪音剔除等功能3、提取事件初至手動與自動判讀、提取，

12、批量提取4、提供可視化三維界面，實時、動態(tài)地顯示產(chǎn) 生的微 震事件的時空定位、震級與震源參數(shù)等信息5、按時間段、按月等多種模式統(tǒng)計并顯示事件分布情 況，提供多種顯示方法軟件功能：23第22頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件選擇 微震事件選擇 IHMS EventAnalysis軟件默認按事件發(fā)生的時間的先后順序選擇數(shù)據(jù)。通過菜單查看和操作不同的事件 24第23頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件選擇事件時間段選取 用戶可以通過右鍵移動鼠標拾取一定時間段的波列數(shù)據(jù)進行分析，雙擊波列顯示區(qū)恢復全波列顯示。26第24頁/共45頁4

13、、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件波列典型的事件顯示波列 每行包含兩個部分，左側(cè)呈現(xiàn)通道幅值增益信息和初至時間。右側(cè)顯示波列，顯示通道可任意定制，以滿足不同用戶的需求 27第25頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件波列1、每一波窗格包含特定波形信息。波列顯示區(qū)域左下角時間為顯示曲線的開始時間，波列顯示區(qū)域右上角幅值為顯示區(qū)域充滿時的最大幅值。標記P和S的豎線表示P和S波到達時間。游標顯示信息包含當前鼠標拾取位置時間、坐標、幅值 。2、用戶可以通過鍵盤P、S按鍵快速開啟和關(guān)閉P或S波拾取功能，同時可以通過右鍵點擊通道快速清除P波、S波的初至

14、時間拾取 波列信息 28第26頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件初值拾取拾取參數(shù)設置 批量拾取參數(shù)設置 拾取初值菜單 29第27頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件初值拾取事件初至批量拾取 事件初至分析:主要包括拾取模式(P)、拾取模式(S)、自動拾取(P)、自動拾取(S)、清除拾取(P)、清除拾取(S)、清除拾取(PS)、拾取參數(shù)、批量拾?。≒）等功能。30第28頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 通過定位算法：Geiger算法、區(qū)域搜索算法定位事件 對當前事件的震源位置計算 通

15、過震級計算公式對震級等參數(shù)計算定位分析主要功能31第29頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 Geiger定位算法參數(shù)32第30頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 區(qū)域搜索法定位參數(shù)圖 33第31頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 震級計算公式設置34第32頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 事件批量分析處理（定位、震源參數(shù)計算）35第33頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 不同

16、震級對應不同的色譜，根據(jù)能量大小改變3D球的顯示大小 36第34頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 事件三維定位分布圖 三維模型文件、工程配置參數(shù)文件 37第35頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件統(tǒng)計 1、矩陣圖表/雷達圖表事件一天時間段統(tǒng)計圖。2、柱狀圖表按事件發(fā)生日期和數(shù)量分布規(guī)律顯 示圖表。3、震級圖表按事件發(fā)生時刻和震級大小規(guī)律顯 示圖表。4、密度云圖從不同的視角整體觀測微震事件分 布、震級強度情況云圖。統(tǒng)計分析方法38第36頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件 事件時間段統(tǒng)計圖

17、（矩陣圖表、雷達圖表）39第37頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件統(tǒng)計 事件統(tǒng)計柱狀圖40第38頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件統(tǒng)計 事件震級分布圖表41第39頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件統(tǒng)計 事件密度云圖（不同視角）42第40頁/共45頁4、數(shù)據(jù)采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-特點總結(jié)1、允許用戶修改傳感器三維坐標、靈敏度、波速，提高事件 定位準確率。2、手動、自動提取事件初至，批量數(shù)據(jù)自動提取功能。3、提供多種定位算法（包括Geiger定位、區(qū)域搜索法）。4、事件定位三維顯示，觀察事件的分布狀況，從不同的