矿井工作面全波场数据采集系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种矿井工作面全波场数据采集系统及方法，所述系统包括微机电传感单元，用于获取沿着矿井工作面顶底板传播的体波和沿煤层中传播的槽波，将所述体波和所述槽波转化为差分信号的模拟量，将转化后的体波和槽波发送给所述全波数据采集单元；所述全波数据采集单元将转化为模拟量的体波和槽波转化为数字信号；智能控制分析仪基于转化为数字信号的体波和槽波，生成并展示矿井工作面全波图形。通过高精度的模数转换器转换为数字信号后输出到高性能智能控制分析仪，提高了数据的精度。

Data Acquisition System and Method of Full Wave Field in Mine Face

【技术实现步骤摘要】
矿井工作面全波场数据采集系统及方法
本专利技术涉及地球物理勘探科学与工程
，尤其涉及一种矿井工作面全波场数据采集系统及方法。
技术介绍
煤炭是我国的主体能源，煤矿生产安全备受全社会关注。我国煤炭资源赋存地质条件差、隐蔽致灾地质因素多，迫切需要超前精细查明隐蔽地质异常体的分布。目前，地面地质勘探只能控制落差≥30m的断层，煤矿采区三维地震勘探在适宜条件下仅能控制落差≥5m的断层、直径≥20m的陷落柱等，矿井物探的探测深度、精度与可靠性及时效性等也不能完全满足煤矿生产的需求。传统的传感器多采用动圈式检波器，其抗干扰能力弱，灵敏度低，没有智能功能，并且多数为单方向或者双方向的检波器。随着高分辨率勘探的深入，对地震数据采集质量提出了新的要求，特别是宽频、高保真、高信噪比的低成本采集要求越来越迫切。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种矿井工作面全波场数据采集系统及方法，用以解决现有技术中数据传输过程中的丢包错包问题，提升了数据传输的速度和可靠性，且可以控制整个采集系统，为致灾因子的检测提供了智能化平台，保障了煤矿的安全生产，具有广泛的应用前景。本专利技术实施例提供一种矿井工作面全波场数据采集系统，包括：多个微机电传感单元、全波数据采集单元和智能控制分析仪；所述各微机电传感单元与全波数据采集单元连接，用于获取沿着矿井工作面顶底板传播的体波和沿煤层中传播的槽波，将所述体波和所述槽波转化为差分信号的模拟量，将转化后的体波和槽波发送给所述全波数据采集单元；所述全波数据采集单元将转化为模拟量的体波和槽波转化为数字信号，并将转化为数字信号的体波和槽波发送给智能控制分析仪；智能控制分析仪基于转化为数字信号的体波和槽波，生成并展示矿井工作面全波图形。进一步地，微机电传感单元由三分量微机电传感器、信号调理模块、封装载体组成；三分量微机电传感器以笛卡尔坐标安装于封装载体上；三分量微机电传感器与信号调理模块连接。进一步地，多个三分量微机电传感器所组成的阵列获取来自矿井工作面的震动信号，经信号调理后通过屏蔽电缆传输到全波数据采集单元。进一步地，各全波数据采集单元同步将转化为模拟量的体波和槽波转化为数字信号；将转化为数字信号的体波和槽波通过传输线传输到交换机，交换机再将来自全波数据采集单元的数字信号转发到智能控制分析仪。进一步地，所述微机电传感单元的封装载体上安装有三块在空间上相互垂直的微机电传感器。进一步地，各所述全波数据采集单元拥有唯一的IP地址和端口号，通过TCP/IP协议与智能控制分析仪通信，将转化为数字信号的体波和槽波发送给智能控制分析仪。进一步地，所述三分量微机电传感器安装在传感器封装载体上，所述传感器封装载体基于拼接式工作面耦合尾椎固定在矿井工作面上。本专利技术实施例提供一种矿井工作面全波场数据采集方法，包括：获取沿着矿井工作面顶底板传播的体波和沿煤层中传播的槽波，将所述体波和所述槽波转化为差分信号的模拟量；将转化为模拟量的体波和槽波转化为数字信号；基于转化为数字信号的体波和槽波，生成并展示矿井工作面全波图形。本专利技术实施例提供的矿井工作面全波场数据采集系统及方法，通过三个方向微机电传感器响应沿着工作面顶底板传播的体波和沿煤层中传播的槽波，然后将模拟信号差分输入到全波数据采集单元，极大限度地抑制了环境噪声及其他干扰源的影响，通过高精度的模数转换器转换为数字信号输出到高性能智能控制分析仪，提高了数据的精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术矿井工作面全波场数据采集系统实施例整体结构示意图；图2为本专利技术矿井工作面全波场数据采集系统实施例具体结构示意图；图3为本专利技术矿井工作面全波场数据采集系统中微电机传感器实施例具体结构示意图；图4为本专利技术矿井工作面全波场数据采集系统中微机电传感器封装载体实施例具体结构示意图；图5为本专利技术矿井工作面全波场数据采集系统中微电机传感单元耦合尾椎实施例具体结构示意图；图6为本专利技术矿井工作面全波场数据采集方法实施例整体流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。为解决现有技术中的至少一个技术问题，提供一种矿井工作面全波场数据采集系统。如图1所示，所述矿井工作面全波场数据采集系统，包括：多个微机电传感单元00、全波数据采集单元10和智能控制分析仪20；所述各微机电传感单元00与全波数据采集单元10连接，用于获取沿着矿井工作面顶底板传播的体波和沿煤层中传播的槽波，将所述体波和所述槽波转化为差分信号的模拟量，将转化后的体波和槽波发送给所述全波数据采集单元10；所述全波数据采集单元10将转化为模拟量的体波和槽波转化为数字信号，并将转化为数字信号的体波和槽波发送给智能控制分析仪20；智能控制分析仪20基于转化为数字信号的体波和槽波，生成并展示矿井工作面全波图形。其中全波数据采集单元具有高精度、宽频带的数据采集、存储和数据传输功能，全波数据采集单元是集成在一块电路板上的完整计算机系统，有唯一的IP地址和端口号，按照设计的程序工作，用于控制数据采集的点数、采集的频率、采集的道数以及数据的读取、存储和数据传输工作，全波数据采集单元可根据需求进行增加；智能控制分析仪为一内置监控、通讯、显示、存储、格式转换、预处理、多波解析与层析成像、智能识别软件的高性能嵌入式系统，智能控制分析仪与各个全波数据采集单元通过TCP/IP协议通信，通过识别IP地址和端口号可以和任何的全波数据采集单元进行通信，所有的数据和命令都通过光纤进行传输，智能控制分析仪采集的控制与数据处理由配套开发的软件来完成，智能控制分析仪(简称主机)通过友好的人机界面和通信接口向各个全波数据采集单元发布命令，全波数据采集单元按照发布的命令控制各微机电传感单元工作，各微机电传感单元将接收到的波形信号转化为差分信号的模拟量，通过屏蔽电缆传输给全波数据采集单元，将差分模拟信号转化为数字信号，并对数据进行初步的处理，再经由交换机传输给智能控制分析仪，主机在主视窗口中显示接收数据的波形图，并以自定义的格式存储，同时还可对数据进行标准格式的转化。智能控制分析仪内置的软件主要包括：实时监控模块、TCP/IP网络通信模块、记录储存模块、预处理模块、数据处理模块、多波解析和可视化模块；智能控制分析仪的功能一方面通过TCP/IP协议和全波数据采集单元通信，向各个全波数据采集单元发布命令，控制数据采集的点数、采集频率和采集道数，接收来自全波数据采集单元的数据，并且可以对数据进行格式转化；另一方面就是进行数据预处理和数据处理，将其处理的成果实现可视化。全波数据采集单元是将模数转换、采集控制、存储和通信电路集成于一体；有唯一的IP地址和端口号，全波数据采集单元可以按照要求采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井工作面全波场数据采集系统，其特征在于，包括：多个微机电传感单元、全波数据采集单元和智能控制分析仪；所述各微机电传感单元与全波数据采集单元连接，用于获取沿着矿井工作面顶底板传播的体波和沿煤层中传播的槽波，将所述体波和所述槽波转化为差分信号的模拟量，将转化后的体波和槽波发送给所述全波数据采集单元；所述全波数据采集单元将转化为模拟量的体波和槽波转化为数字信号，并将转化为数字信号的体波和槽波发送给智能控制分析仪；智能控制分析仪基于转化为数字信号的体波和槽波，生成并展示矿井工作面全波图形。

【技术特征摘要】
1.一种矿井工作面全波场数据采集系统，其特征在于，包括：多个微机电传感单元、全波数据采集单元和智能控制分析仪；所述各微机电传感单元与全波数据采集单元连接，用于获取沿着矿井工作面顶底板传播的体波和沿煤层中传播的槽波，将所述体波和所述槽波转化为差分信号的模拟量，将转化后的体波和槽波发送给所述全波数据采集单元；所述全波数据采集单元将转化为模拟量的体波和槽波转化为数字信号，并将转化为数字信号的体波和槽波发送给智能控制分析仪；智能控制分析仪基于转化为数字信号的体波和槽波，生成并展示矿井工作面全波图形。2.根据权利要求1所述的矿井工作面全波场数据采集系统，其特征在于，微机电传感单元由三分量微机电传感器、信号调理模块、封装载体组成；三分量微机电传感器以笛卡尔坐标安装于封装载体内；三分量微机电传感器与信号调理模块连接。3.根据权利要求2所述的矿井工作面全波场数据采集系统，其特征在于，多个三分量微机电传感器所组成的阵列获取来自矿井工作面的震动信号，经信号调理后通过屏蔽电缆传输到全波数据采集单元。4.根据权利要求3所述的矿井工作面全波场数据采集系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王怀秀，朱国维，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11