一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法与装置，属于地质灾害防治技术领域，方法包括：采集岩体破裂产生的微震信号，使用基于阈值的波形拾取法拾取有效微震波形数据，计算其紧急指数和数字签名，经处理得到微震波形数据包和数字签名数据包，使用5G网络切片选择算法选择出适合于当前网络环境的5G网络切片，5G网络切片对应的网络环境下，5G无线传输模块与云平台建立连接，将微震波形数据包和数字签名数据包发送至云平台，云平台实时接收、处理并存储数据包。本发明专利技术结合5G技术解决岩体灾变监测的微震信号远距离传输问题，同时确保信号在传输过程中的安全性、可靠性以及实时性，对于微震信号的研究和防灾减灾具有重要的实用价值。具有重要的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法与装置


[0001]本专利技术涉及地质灾害防治
，尤其涉及一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法与装置。

技术介绍

[0002]危岩体失稳崩塌是一种典型浅部岩体灾变过程，具有较高的突发性和较强的破坏性，强大的冲击力直接引起下方建筑物的垮塌、破坏，严重影响公路、铁路交通的正常运营，造成巨大的财产损失，而且近些年，频发旅游景区危岩崩塌人员伤亡事件，对人民群众的生命也造成了严重的威胁。微震监测技术是通过监测岩体破裂产生的震动或其他物体的震动，对监测对象的破坏状况、安全状况等做出评价，从而为灾害的预警、预测提供依据。到目前为止，微震监测技术已经成为了众多演示工程灾害监测和预报的重要手段，如煤矿的开采、水电站的建设、公路旁危岩体的监测等场景。传统的微震监测技术，主要采用有线的方式，传感器需要和采集仪等设备使用线缆连接起来，采集仪和服务器之间也主要通过有线光缆进行传输，这对一些较为偏远的实际工程来说，不仅需要架设电缆，还需要架设通讯光缆，使其使用代价较大。而传统的无线微震监测方式，受限于无线通讯技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：在待监测岩体上安装一个或者一个以上的数据采集模块，实时采集由岩体破裂所产生的微震信号，使用基于阈值的波形拾取法拾取有效微震波形数据；步骤2：创建数据发送优先队列，计算所述有效微震波形数据的紧急指数和数字签名，生成微震波形数据包和数字签名数据包，然后将微震波形数据包和数字签名数据包放置于数据发送优先队列中等待发送；步骤3：使用5G网络切片选择算法选择出适合于当前网络环境的5G网络切片；步骤4：在所确定的5G网络切片对应的网络环境下，5G无线传输模块与云平台建立连接，将所述的微震波形数据包和数字签名数据包发送至云平台；步骤5：云平台实时接收、处理并存储接收到的数据包。2.根据权利要求1所述的一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法，其特征在于，步骤1中，实时采集由岩体破裂所产生的微震信号的具体过程为：步骤1.1.1：当监测岩体产生裂缝时会释放出弹性波并向四周传播，引发岩体的震动，震动能够被数据采集模块的加速度传感器检测到，并且能够将岩体震动的加速度值转换为电压值得到微震信号，转换公式如下式：式中，d表示压电常数，m表示加速度传感器内部压电元件的质量，C表示压电元件两端的电容，在加速度传感器型号确定的情况下其d、m和C均为确定常量，因此电压值V与加速度a成正比，所采集的微震信号的电压值越大，表示岩体震动的加速度越大；步骤1.1.2：创建一个A/D转换接收队列，每隔T
s
秒使用数据采集模块的A/D转换单元将加速度传感器输出的模拟信号转换为数字化的电压值并将其放置于A/D转换接收队列尾部，所述的T
s
是采样周期，根据现场监测环境决定。3.根据权利要求1所述的一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法，其特征在于，步骤1中，使用基于阈值的波形拾取法拾取有效微震波形数据的具体过程为：步骤1.2.1：创建微震数据包暂存队列和有效波形暂存队列，设有效信号提取阈值为R，其根据监测现场环境决定；步骤1.2.2：从A/D转换接收队列的头部读取一个电压值，先对其取绝对值，若电压值的绝对值大于等于信号提取阈值R，则表示开始拾取有效微震波形数据，转步骤1.2.3，否则，重复执行步骤1.2.2；步骤1.2.3：在拾取有效微震波形数据期间，从A/D转换接收队列的头部读取一个电压值，对其取绝对值，若电压值的绝对值大于等于信号提取阈值R，将所述的电压值放置于有效波形暂存队列末尾，重复执行步骤1.2.3，否则，表示结束拾取有效微震波形数据，转步骤1.2.4；步骤1.2.4：获取当前的时间戳，将有效波形暂存队列的所有元素和时间戳打包成一个微震数据包，并将其放置于微震数据包暂存队列尾部，表示当前拾取了一个有效微震波形数据，接着清空有效波形暂存队列，然后重复执行步骤1.2.2，开始拾取下一个有效微震波形数据。
4.根据权利要求1所述的一种用于岩体灾变监测的微震信号5G无线传输方法，其特征在于，步骤2中，计算所述有效微震波形数据的紧急指数和数字签名以及生成微震波形数据包和数字签名数据包的具体过程为：步骤2.1：创建一个微震波形数据处理数组，从所述的微震数据包暂存队列的头部取出一个微震数据包，将其中的有效微震波形数据逐元素复制到微震波形数据处理数组中；步骤2.2：计算有效微震波形数据的紧急指数，所述紧急指数反映有效微震波形数据的紧急程度，紧急指数越高，该数据的发送优先级越高，定义有效微震波形数据紧急指数为m，其计算公式如式(2)所示：其中，e
j
表示了所述的微震波形数据处理数组中下标为j处的电压值，且满足|e
j
|≥V
threshold
，V
threshold
是根据现场监测环境设定的阈值，N表示微震波形数据处理数组的长度；步骤2.3：计算有效微震波形数据的数字签名，所述数字签名用于后续步骤验证有效微震波形数据的安全性和完整性，从微震波形数据处理数组的第一个幅值开始遍历，到最后一个幅值结束遍历，得到最大幅值、最小幅值、平均幅值、过零次数、超过阈值的持续时间共5个指标，然后将这5个指标转换为字符串连接起来，作为所述有效微震波形数据的数字签名；步骤2.4：为有效微震波形数据添加时间戳和数据采集模块编号形成微震波形数据包，为相应的有效微震波形数据的数字签名添加时间戳和数据采集模块编号形成数字签名数据包；步骤2.5：将所述的微震波形数据包和数字签名数据包按照所述的紧急指数的大小放置于所述的数据发送优先队列内，其键为所述的紧急指数，紧急指数高的数据包会处于数据发送优先队列的前面...

【专利技术属性】
技术研发人员：许华杰，苏国韶，陈育，秦远卓，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：