一种超导量子磁探测数据智能处理系统技术方案

本发明专利技术实施例提出一种超导量子磁探测数据智能处理系统，涉及磁探测处理技术领域。所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种超导量子磁探测数据智能处理系统
本专利技术涉及磁探测
，具体而言，涉及一种超导量子磁探测数据智能处理系统。
技术介绍
矿区采空区是引起地质灾害的主要原因之一,它不仅造成了当地地质环境的恶化、地面塌陷、居民房屋倾斜裂缝、耕地破坏、地面积水、生态环境脆弱等,甚至诱发滑坡和泥石流等,危害到人民的正常生活和生产,而且严重的影响到当地的经济的可持续发展和社会稳定，为保障人民生命及社会财产安全，需要对于地下矿山采空区进行相应处理。处理矿山开采遗留的采空区，当前主要有充填法、崩落法、封闭法和加固法等4种方法。由于充填法具有环保和相对安全的特点，因此为首选方法。由于采空区具有空间分布规律性较差、隐伏性较强、空区顶板冒落塌陷预测难等特点，在进行填充之前，如不对填充区域进行超前探测和规划，一方面可能可能会在填充时引发塌方，造成安全事故，另一方面则可能会造成填充不充分，产生遗留空洞并带来新的安全隐患。物探方法(地球物理探测)是利用目的物与周边介质的物理性质差异,运用适当的地球物理原理和相应的仪器设备,通过分析研究观测到的物理场,探查地质界限、地质构造及其他目的物或目标的勘探方法,或者是测定地质体或地下人工埋设物的物理性质或工程特性的测试方法。对于矿区采空区的探测,较其他方法,物探方法高效、经济、施工灵活、信息丰富等优点,可以取得较好的探测效果。相较于地震法及电法，SQUID探测的距离更远，理论上可达1000米以上，探测时间短、深度大、灵活度高，超前探测功能强。目前，美国、德国、澳大利亚等国家均已开展了超导磁力仪在地质及矿产领域的应用研究，而由于超导磁力仪的军事应用潜力，西方主要发达国家均对我国实行技术封锁。本项目拟与乌克兰国家科学院合作，利用乌方在此领域40余年的技术积淀，共同研究高性能超导SQUID探测系统在地下矿山采空区探测方向的关键性应用技术。本项目的研究成果对于促进生产安全工作的作用和意义主要包括：(1)创新型探测模式——本项目主要研究引入基于超导SQUID的地下矿山采空区探测，相较于传统的地震法及电法探测，其探测深度有极大提升，不仅可以探测到采空区位置，还可反演计算得到采空区的体积及形态，以及周边相关地质参数，对于相关回填技术而言具有重要的应用价值。(2)应用技术突破——本项目的探测原理是建立在超导SQUID器件上的，其是目前灵敏度最高的磁探测器件，并且是唯一的磁梯度张量探测器件，相较于常规磁探测技术，SQUID探测信息量大,抗干扰能力强,解决了传统物探技术反演性差、探测深度有限、易受干扰等诸如缺陷。目前国内外尚未有SQUID磁探测在地下矿山采空区的探测研究，因此本项目的成功实施将意味着SQUID探测在该领域的重要应用技术突破。(3)高效安全监管体系建设——本项目的探测方式可以实现大深度下，对地下矿山采空区的分布、状态及周边地质情况的有效探测和预估，在此基础上可以形成管控一体化系统，为地下矿山采空区安全监管体系提供可信参考。此外，还可作为地下空洞预测及防治系统的重要组成部分，为相关职能部门提供监管数据及参考。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超导量子磁探测数据智能处理系统，具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：一种超导量子磁探测数据智能处理系统，所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。进一步的，所述机械系统包括：底座、检测装置和工作台。进一步的，所述数据传输系统包括：XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置、电源和单片机控制装置；所述单片机控制装置分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置；所述电源分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置。进一步的，所述机械系统和数据传输系统之间还设置有一个杜瓦。进一步的，所述数据采集系统为一个数据采集卡。进一步的，所述系统还包括一个低温电路；所述低温电路包括：SQUID偏置电路、前置放大、交流放大、移相电路、相敏检波、积分电路、振荡电路、低通滤波和直流放大九个部分组成；偏置电路提供给SQUID偏置电流，使其在最佳电流条件下工作；前置放大器采用双极性晶体管LT1028组成，其白噪声为1nV/Hz1/2，该放大器将信号放大1000倍；信号通过前置放大、交流放大、相敏检波、积分电路后转变成磁通信号反馈给SQUID器件，实现磁通锁定；环路总放大倍数可以调整，从而使跟踪具有较高的动态特性；读出电路为一个二阶低通滤波器。本专利技术实施例提供的一种超导量子磁探测数据智能处理系统，采用欧拉反褶积方法运算实现磁异常信号反演计算，得到地下矿山采空区相关特征参数。欧拉反褶积方法是磁位场数据处理和解释的重要方法。能够利用网格数据快速自动反演定位磁场源信息。采用磁场二阶张量，配合拉反褶积方法，对磁场异源数据进行反演，大大增强了弱磁异源的辨识度和重叠源的分辨能力。通过对SQUID探测器所得到的磁异常信号反演运算，对地下矿山采空区状态特征参数进行分离及提取，对其体积、深度和形态进行判断和预测。具有无损伤、准确性高和安全性高的优点。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的超导量子磁探测数据智能处理系统的系统结构示意图。图2示出了本专利技术实施例提供的超导量子磁探测数据智能处理系统的系统细节结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。请参阅图1，本专利技术实施例提供的一种超导量子磁探测数据智能处理系统，一种超导量子磁探测数据智能处理系统，所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。进一步的，所述机械系统包括：底座、检测装置和工作台。进一步的，所述数据传输系统包括：XYZ信号处理装置、四通道信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。

【技术特征摘要】
1.一种超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述系统包括：机械系统、数据传输系统、数据采集系统和上位分析系统；所述机械系统信号连接于数据传输系统；所述数据传输系统信号连接于数据采集系统；所述数据采集系统信号连接于上位分析系统。2.如权利要求1所述的超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述机械系统包括：底座、检测装置和工作台。3.如权利要求2所述的超导量子磁探测数据智能处理系统，其特征在于，所述数据传输系统包括：XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置、电源和单片机控制装置；所述单片机控制装置分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置；所述电源分别信号连接于XYZ信号处理装置、四通道信号处理装置、ECG通道信号处理装置。4.如权利要求3所述的超导量子磁探测数据智...

【专利技术属性】
技术研发人员：康东，刘益文，刘伟，李玉红，康羽翎，杨小峰，白成武，张丽娟，庞鹏，
申请(专利权)人：成都同创众益科技有限公司，四川煤矿安全监察局安全技术中心，
类型：发明
国别省市：四川,51