微震監(jiān)測系統(tǒng)

1、 微震監(jiān)測系統(tǒng)簡介微震監(jiān)測系統(tǒng)簡介內 容 提 綱概述概述12設備技術設備技術指標、特點指標、特點3設備用途、組成設備用途、組成54數據采集、分析軟件數據采集、分析軟件 工程工程實例實例6 致謝致謝11 、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突飛猛進的發(fā)展，微震監(jiān)測技術在國外礦山安全監(jiān)測方面開始得到廣泛應用，在解決巖體破

2、裂空間分布特征、預測瓦斯突出與突水、巖煤面附近穩(wěn)定性方面作出了重大貢獻。目前，該技術正被開發(fā)為國外礦山重大災害監(jiān)測管理的一門標準技術。 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部破裂的位置和性質；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。21、概述國內外現狀微震微震監(jiān)測監(jiān)測方法方法研究研究 不同微震監(jiān)測系統(tǒng)：不同微震監(jiān)測系統(tǒng)：岳陽奧成IHMS監(jiān)測系統(tǒng)（自主知識產權）加拿大加拿大ESG監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)南非南非ISS監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)波蘭波蘭SOS監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)英國英國ASC監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng) 應

3、用現狀：應用現狀： 礦山微破裂監(jiān)測礦山微破裂監(jiān)測 在礦山、隧道、地下油氣儲存洞室等方在礦山、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)在大壩、邊坡、高鐵路基等工程穩(wěn) 定性定性監(jiān)測方面逐步推廣監(jiān)測方面逐步推廣31、概述監(jiān)測原理監(jiān)測原理 任何巖體在宏觀破壞前一般都會產生許多細小微破裂。這些微破裂以彈性能釋放形式產生彈性波，可被安裝在有效范圍內的傳感器接收。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，即地球物理學中所謂的“時空強”三要素。根據微破裂的大小、集中程度、 破裂密度，則有可能

4、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41、概述 我公司在國內率先推出具有完全自主知識產權的微震監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器、數據采集站、傳輸光纜、傳感器、數據采集站、傳輸光纜、GPSGPS授時同步模塊、短信報授時同步模塊、短信報警系統(tǒng)、地面數據綜合處理主機、無線傳輸模塊、事件數據定位與統(tǒng)警系統(tǒng)、地面數據綜合處理主機、無線傳輸模塊、事件數據定位與統(tǒng)計分析軟件等計分析軟件等組成，單個采集站主要由數據采集模塊（8 8通道通道）、網絡傳輸模塊、時間同步模塊組成，單個微震采集站可與若干個數據采集站相連，整套微震監(jiān)測系統(tǒng)能控制多達256個數據采集站、2048個通道，最大監(jiān)測

5、半徑達80千米。系統(tǒng)基本構架采用分布式網絡拓撲結構，采用以太網將采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連成一體，并可通過無線數據傳輸模塊遠程管理設備系統(tǒng)，最后由地面數據綜合處理分析中心完成數據的實時處理。系統(tǒng)耗低功、高信噪比、安裝使用方便。IHMSIHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)介紹微震監(jiān)測系統(tǒng)介紹2、設備用途、組成IHMSIHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)應用范圍微震監(jiān)測系統(tǒng)應用范圍: :6邊坡、大壩等巖質或混凝土工程結構穩(wěn)定性監(jiān)測 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IHMSIHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)組成微震監(jiān)測系統(tǒng)組成2、設備用途、組

6、成8IHSM系統(tǒng)組成拓撲結構圖IHMSIHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)組成微震監(jiān)測系統(tǒng)組成92、設備用途、組成2、設備用途、組成IHMSIHMS微震監(jiān)測系統(tǒng)組成微震監(jiān)測系統(tǒng)組成軟件組成微震數據實時采集軟件微震事件定位分析軟件微震事件統(tǒng)計分析軟件無線數據傳輸系統(tǒng)（含郵件傳輸軟件）3、設備技術指標、特點l 24位模數轉換l 最高采樣率可達50kHzl 內置GPS同步模塊l TCPIP協(xié)議自動傳導l 原始數據存儲15天以上l 通道數：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：1/8,1/4,1/2,1,2128可選l 采樣率：最高可達50kHzl 采樣帶寬：0-0

7、.47倍采樣率l 動態(tài)范圍：118dB50kHzl 輸入阻抗：20K，0.02uFl 輸入電壓范圍：最大36Vl 功耗：4W數據采集站主要技術指標數據采集站主要技術指標 113、設備技術指標、特點傳感器主要技術指標傳感器主要技術指標 l 靈敏度 ：30V/gl 量程：0.16gl 分辨率：0.00005gl 頻率范圍：20-5000Hz(3dB)l 抗沖擊：50gl 適用溫度：-30+80 123、設備技術指標、特點時鐘同步主要技術指標時鐘同步主要技術指標 l輸入接口：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

8、，自主產生l同步精度：所有同步方式精度均為百萬分之一秒133、設備技術指標、特點其他技術指標其他技術指標 l 現場布線支持串聯(lián)、并聯(lián)等多種網絡拓撲結構l 100米內可使用網線或光纖實時傳輸采樣數據l 80千米內采用光纖實時傳輸采樣數據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143、設備技術指標、特點設備特點設備特點(1) (1) 高精度、高靈敏度單軸、三軸速度/加速度型傳感器 數據采樣率高、光纖網絡傳輸、最大可級聯(lián)2048道， 監(jiān)測半徑可達80Km 采用最新電子技術，性能穩(wěn)定，集成度高。數據采集臺 站、時間同步和網絡結構等模塊集成在一個采集臺站內， 多個采集臺站設備與

9、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 據儀器預設的相應參數自動控制執(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(模塊內部產生精準同步信 號)并通過光纖傳輸信號實現同步數據采集163、設備技術指標、特點設備特點設備特點(2) (2) 實時、連續(xù)地采集現場產生的各種觸發(fā)或連續(xù)的信號 數據，并可以將采集到的數據記錄、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 據。自動記錄、顯示并永久保存微震事件數據。 提

10、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的分析，3D界面 實時、動態(tài)地顯示產生的微震事件的時間與空間定位173、設備技術指標、特點設備特點設備特點(3) (3) 可導入待監(jiān)測范圍內的邊坡、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 顯示產生的微震事件的時空定位、震級與震源參數 等信息，并可查看歷史事件的信息及實現監(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的、所需查看的各 種事件類型，并輸

11、出微震事件定位圖、累積事件數 以及各種震源參數的MS WORD或MS EXCEL報告， 用戶可根據需要查看事件信息。4、數據采集、分析軟件微震數據采集軟件微震數據采集軟件實時采集界面實時采集界面194、數據采集、分析軟件軟件功能：1、監(jiān)測臺站網絡參數設置2、監(jiān)測通道參數、檢波器參數設置3、實時、連續(xù)地采集保存現場各種信號數據 4、微震事件提取、記錄、顯示、保存微震數據采集軟件微震數據采集軟件204、數據采集、分析軟件微震數據采集軟件微震數據采集軟件1、各采集臺站、采集模塊、檢波器狀態(tài)實時顯示2、實時顯示、存儲、處理現場信號數據，拾取事件， 永久保存微震事件數據，可通過郵件系統(tǒng)遠程發(fā) 送事件數據

12、3、短信報警功能，通過GPRS網絡可以把監(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：214、數據采集、分析軟件微震數據采集軟件微震數據采集軟件24小時事件記錄圖224、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -主要功能主要功能 1、查看分析采集軟件拾取的事件數據2、提供多種方式修整事件數據，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，批量提取4、提供可視化三維界面，實時、動態(tài)地顯示產 生的微 震事件的時空定位、震級與震源參數等信息5、按時間段、

13、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：234、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(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據。通過菜單查看和操作不同的事件 244、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事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據進行分析，雙擊波列顯示區(qū)恢復全波列顯示。264、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -

14、事件事件波列典型的事件顯示波列 每行包含兩個部分，左側呈現通道幅值增益信息和初至時間。右側顯示波列，顯示通道可任意定制，以滿足不同用戶的需求 274、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件事件波列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波的初至時間拾取 波列信息 284、

15、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件初值拾取事件初值拾取拾取參數設置 批量拾取參數設置 拾取初值菜單 294、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(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、批量拾取（P）等功能。304、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件定位分析事件定位分析 通過定位算法：Geiger

16、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 通過震級計算公式對震級等參數計算定位分析主要功能314、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件定位分析事件定位分析 Geiger定位算法參數324、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件定位分析事件定位分析 區(qū)域搜索法定位參數圖 334、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件定位分析事件定位分析 震級計算公式設置344、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析

17、軟件- -事件定位分析事件定位分析 事件批量分析處理（定位、震源參數計算）354、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件定位分析 不同震級對應不同的色譜，根據能量大小改變不同震級對應不同的色譜，根據能量大小改變3D3D球的顯示大小球的顯示大小 364、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(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、工程配置參數文件 374、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件統(tǒng)計事件統(tǒng)計 1、矩陣圖表/雷達圖表事件一天時間段統(tǒng)計圖。2

18、、柱狀圖表按事件發(fā)生日期和數量分布規(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384、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件 事件時間段統(tǒng)計圖（矩陣圖表、雷達圖表）事件時間段統(tǒng)計圖（矩陣圖表、雷達圖表）394、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -事件統(tǒng)計事件統(tǒng)計 事件統(tǒng)計柱狀圖404、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件-事件統(tǒng)計 事件震級分布圖表事件震級分布圖表414、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(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）事件密度云圖（不同視角）424、數據采集、分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件微震監(jiān)測事件定位與統(tǒng)計分析軟件- -特點總結1 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 2、手動、自動提取事件初至，批量數據自動提取功能。3 3、提供多種定位算法（包括Geiger定位、區(qū)域搜索法）。