【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿体检测，具体涉及一种矿区裂隙检测系统及方法。
技术介绍
1、三维电磁探测技术是一种有效的无损勘测方法，用于探测地下裂隙和矿体结构。通过激发人工或自然源产生的电磁信号，并测量地下的电磁响应，可以判断地下介质的性质和结构。
2、在矿区勘测中，三维电磁探测技术可以用来检测矿体、矿脉及裂隙等地下构造特征。该技术通过测量矿区中地下裂隙对电磁信号的响应，可以确定是否存在地质结构破坏或地下水渗漏通道。声波信号的传播特性能够反映地下介质的结构特征，从而提供有关矿区内裂隙和岩石性质的信息。三维电磁探测技术勘测矿区裂隙的过程中，会在地面上设置电磁发射单元和接收单元，通过发送一系列频率范围在几十到几百赫兹之间的声波信号，并记录接收到的电磁响应。通过分析这些响应数据，可以将其转换为地下介质的电阻率剖面图，从而确定地下裂隙的存在与分布。
3、以往的绝大多数矿区修复工作仅着眼于沉陷区域以上的表层土壤、边坡固持以及植被恢复问题，对深层的裂隙发育、地下水渗漏等风险隐患少有重视。因此导致矿区修复工程项目存在以下问题：
4、①难以评估矿区沉降的趋势和程度，影响修复措施的制定；②无法了解地下岩层结构的变化情况，影响评估矿区地质结构的稳定性，阻碍修复工作的设计和施工；③难以监测地下水的补给和排泄，评估地下水与地表水之间的关系，保护周边水资源的安全；④矿区开采和修复活动可能引发地震活动，从而导致地质灾害的发生。
5、同时，传统的检测方法采用手持的探测仪器，需要现场布设。同时，需要先将采集后的数据存储，待检测
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种矿区裂隙检测系统及方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种矿区裂隙检测方法，包括：
4、发射单元，用于产生电磁波信号，并将电磁波信号发送到矿区地下目标区域；
5、接收单元，用于接收目标区域反射回来的矿区三维电磁数据；
6、信号处理单元，用于对电磁信号进行处理和分析，以提取目标区域中所需的信息；
7、分析单元，用于对提取的目标区域中所需的信息进行分析，根据分析结果判断矿区裂隙状况。
8、优选地，所述发射单元为多通道、多频带设备，包括电极及与所述电极连接的天线和线圈。
9、优选地，所述接收单元为多道采集单元，包括天线及所述天线连接的线圈。
10、优选地，所述信号处理单元对电磁信号进行处理包括：对电磁信号依次进行滤波、降噪、图像重建，以提取目标区域中所需的信息。
11、优选地，还包括数据采集单元，所述数据采集为传感器或数据采集卡，用于记录接收到的电磁信号，并将接收到的电磁信号转化为数字信号，将处理后的数字信号进行存储或发送给所述信号处理单元。
12、优选地，还包括显示单元，所述显示单元用于将处理后的数据以可视化形式展示给用户，或是上传云端，利用云平台对数据进行汇总和管理。
13、本专利技术还提供了一种矿区裂隙检测方法，包括以下步骤：
14、选定数字概念模型，对数字概念模型分配物理属性，得到模拟电阻率模型；
15、通过模拟电阻率模型进行正演模拟，得到理论上的电磁响应数据，即正演模拟数据；
16、采集矿区三维电磁数据，并对数据进行噪声去除、校正、滤波处理，合成实际采集数据；
17、通过对比实际采集数据与正演模拟数据，利用两者间的差异，采用反演算法进行参数调整和优化，反演建模得到合成电阻率模型；
18、将模拟电阻率模型与合成电阻率模型的电阻率图像进行对比，分析其电性结构特征，得到关于地质构造、土层含水率、水文地质等特征的定量或定性描述。
19、优选地，所述选定数字概念模型，对数字概念模型分配物理属性，得到模拟电阻率模型；通过模拟电阻率模型进行正演模拟数据，具体包括以下步骤：
20、选定矿区的数字概念模型；
21、根据已知的矿区地质背景或已有的地质调查数据，建立初始三维正演模型；正演模拟是根据已知的地下结构和物性参数，通过数值计算模拟预测电磁响应；通过正演模拟，得到模拟数据，即理论上的矿区地下电磁响应。
22、优选地，反演的目标函数包括数据拟合和模型约束两大部分，以下为反演的泛函：
23、数据拟合泛函：
24、模型约束泛函：φm＝||wm(m-mr)||2#(2)
25、目标泛函：φ＝φd+λφm＝||wd[d-f(m)]||2+λ||wm(m-mr)||2#(3)
26、式中，m为模型参数向量，d为数据向量，wd为误差加权矩阵，f表示正演算子，λ为矩阵特征值，与正演模拟采用的函数有关。
27、本专利技术提供的矿区裂隙检测系统和方法具有以下有益效果：
28、该矿区裂隙检测系统将发射单元、接收单元、数据采集单元、信号处理单元、显示单元和分析单元集为一体，方便维护，且能够定点定时实现裂隙检测、数据处理与分析，得到较为准确的原始数据，得到数据密度较高的土壤沉陷情况变化曲线，方便在矿区评估效益和进行生态修复。同时该方法通过构建模拟电阻率模型，并通过模拟电阻率模型进行正演模拟，得到理论上的电磁响应数据，通过对比实际采集数据与正演模拟数据，利用两者间的差异，采用反演算法进行参数调整和优化，反演建模得到合成电阻率模型；将模拟电阻率模型与合成电阻率模型的电阻率图像进行对比，分析其电性结构特征，得到矿区裂隙检测的检测结果。通过构建模拟电阻率模型，该方法能够深层的裂隙发育、地下水渗漏等进行准确检测，扩大了检测的范围。
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1.一种矿区裂隙检测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，所述发射单元为多通道、多频带设备，包括电极及与所述电极连接的天线和线圈。
3.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，所述接收单元为多道采集单元，包括天线及所述天线连接的线圈。
4.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，所述信号处理单元对电磁信号进行处理包括：对电磁信号依次进行滤波、降噪、图像重建，以提取目标区域中所需的信息。
5.根据权利要求4所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，还包括数据采集单元，所述数据采集为传感器或数据采集卡，用于记录接收到的电磁信号，并将接收到的电磁信号转化为数字信号，将处理后的数字信号进行存储或发送给所述信号处理单元。
6.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元用于将处理后的数据以可视化形式展示给用户，或是上传云端，利用云平台对数据进行汇总和管理。
7.一种矿区裂隙检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据
9.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测方法，其特征在于，反演的目标函数包括数据拟合和模型约束两大部分，以下为反演的泛函：
...【技术特征摘要】
1.一种矿区裂隙检测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，所述发射单元为多通道、多频带设备，包括电极及与所述电极连接的天线和线圈。
3.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，所述接收单元为多道采集单元，包括天线及所述天线连接的线圈。
4.根据权利要求1所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，所述信号处理单元对电磁信号进行处理包括：对电磁信号依次进行滤波、降噪、图像重建，以提取目标区域中所需的信息。
5.根据权利要求4所述的矿区裂隙检测系统，其特征在于，还包括数据采集单元，所述数据采集为传感器或数据采集卡，用于记录接收到的电磁信号，并将接收到的电...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛鸿波，田少国，祖鹏举，曹满红，郭燕珩，董起广，刘芳萍，姜泽玉，陈智，时鹏，李占斌，
申请(专利权)人：陕西省煤层气开发利用有限公司，
类型：发明
国别省市：
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