微震监测系统

PAGEARAMISM/E微震监测系统—来自波兰EMAG公司的微震监测系统天地科技股份有限公司开采设计事业部波兰采矿电气及自动化研究发展中心2009年2月PAGE１系统概述ARAMISM/E微震监测系统集成数字通信系统（DTSS），实现了矿山震动定位及震动能量计算。拾震器（或微震探头）获得震动事件并将其处理为数字信号，然后由数字通信系统传送至地面。系统可以监测震动能量大于100J、震动频率0~150Hz及动态范围低于100dB的震动事件。根据监测范围的不同，系统可选用不同频率范围的传感器。数字通信系统采用远距离通信电缆实现三向震动速率变化（X，Y，Z）信号的传输。系统通过24位σ-δ转换器提供震动信号的转换和记录，基于记录服务器完成连续、实时的震动监测。标准版系统软件每个通道提供一路监测信号；可选的每通道3路信号监测需采用非标准版的软件，能够实现三向监测的微震活动。系统特点：集中供电，拾震器（或微震探头）布置方便，无需井下供电；供电与信号传输共用一路通信电缆；一路通信电缆可实现三向信号的同步传输；系统通信采用数字信号方式，且信号处理能力强（24位）；传感器即可采用拾震器也可配合低频微震探头共同使用，配置灵活；地面集中控制，系统设置简便；实现微震现象的不间断、持续测量；GPS时钟精确计时；系统监测精度高，监测范围大。系统原理微震是岩体破裂的萌生、发展、贯通等失稳过程，并伴随有弹性波或应力波在周围岩体快速释放和传播的动力现象。在矿山，微震是由地下开采活动诱发的，其震动能量为102～1010J；震动频率低，大约0～150Hz；影响范围从几百米到几百公里，甚至几千公里。相比大地地震，微震震中浅，强度低；震动频率高，影响范围小；而与地音相比，其为一种低频率、高能量的震动。微震监测就是采用微震网络进行现场实时监测，通过提供微震震源位置和发生时间来确定一个微震事件，并计算释放的能量；进而统计微震活动性的强弱和频率，并结合微震事件分布的位置判断潜在的矿山动力灾害活动（冲击地压）规律，通过识别矿山动力灾害活动规律（冲击地压）实现危险性评价和预警。ARAMISM/E传感器（拾震器或微震探头）接收原始的微震信号后将其转变为电信号，并进行模数转换发送到系统的信号采集单元；经滤波处理后保存到记录服务器，然后发送到分析计算机；分析计算机上的系统软件采用三种定位方法和两种能量计算方法对微震事件数据处理和分析，实现对微震事件的定位及能量计算，并将定位结果显示在矿区平面示意图上。系统结构微震监测技术涉及计算机技术、软件技术、电子技术、通信技术、应用数学理论和地球物理学，是相关学科交叉集成的应用结果。因此，ARAMISM/E微震监测系统如图1所示，包括以下部分：系统地面部分：由安装在系统数据分析服务器上的ARAMISWIN软件（微震事件定位、震动能量计算）和MAP_CREATOR软件（定位结果显示）组成的数据处理部分；安装有ARAMIS_REJ软件（DTSS传输系统监测软件）的系统数据记录服务器；数字通信子系统（DTSS），该部分包括：SP/DTSS地面中心站，其由OCGA数字信号接收器、配备GPS时钟的ST/DTSS传输控制器、TRS-2安全变压器及SR15-150-4/11I供电装置。系统井下部分：SN/DTSS井下分站（通过通信电缆与地面部分联接），其包括SPI-70拾震器及NSGA发射器。另外，NSGA发射器还可与GVu（顶板微震探头）、GVd（底板微震探头）、GH（水平微震探头）以及自带SPI-70拾震器的CS/DTSS连接。图SEQ图\*ARABIC1ARAMISM/E系统结构图系统功能ARAMISM/E标准版配备ARAMIS_WIN软件，系统能够监测矿山井下微震事件并提供以下功能：即时、连续、自动收集震动信息记录并进行滤波处理；自动生成震动信号波形图；定期打包保存震动记录信息；历史震动信息查看；手动拾取通道信息进行震源定位并显示在平面图上（如图2、3所示）；震动图形的保存；拾震器（或微震探头）参数的输入和修改；设置微震事件的传输方式；与地面微震监测系统ARP2000软件和冲击地压综合评价系统HESTIA软件配合使用，实现更精确震源定位和震动危险性的评价。软件界面友好，保证用户方便使用系统的各个功能；同时，系统软件提供了连续自动显示来自ARAMISM/E震动记录信息功能。系统软件根据震动记录信息的日期自动实现每月生成信息的文件目录，按年打包保存。用户可以无限制访问存档数据，并且能实现震动信息回放、便捷分析震动现象、灵活处理震动记录信息。ARAMISWIN系统软件处理定位震源位置和震动能量基于下列方法：震源定位：P波法，圆周计算法、S—P波法震动能量计算：信号全能法，信号周期法频率分析及震动记录信号的数字滤波。震源定位点可显示在矿图中，矿图能够放大和平移方便观察震动源点，并且还可以设置在矿图中查看震动定位的计算初始点。图2微震事件波形图显示、定位及能量计算界面ARAMIS_WIN软件的最低硬件配置要求：CPU：PentiumIV2.4GHz内存：512MBRAM硬盘容量：50MB（软件），500MB（数据）操作系统：WINDOWS98/2000/XP专业版显示屏率：1024x768显示器：19寸液晶显示器ARAMIS_REJ软件最低配置要求：CPU：PentiumIV2.4GHz内存：512MBRAM硬盘容量：80G操作系统：WINDOWS98/2000/XP专业版显示屏率：800x600显示器：10.5寸液晶显示器所有计算机要求配备4小时的UPS。图3微震事件定位结果显示技术参数表1ARAMISAM/E微震监测系统技术参数列表监测通道每个DTSS模块16通道（标准）可选：软件升级后可实现每通道传输三向参数，即48-16通道。传感器安装在SN/DTSS井下分站中的SPI-70拾震器自带拾震器的CS/DTSS低频GVu、GVd及GH的微震探头.地下监测信号频率范围0-150Hz,信号传输形式数字式、二进制记录动态处理范围<=110dB,井下设备安全类型地面以下为本质安全型通信电缆电压直流≤35V,信号传输距离如果通信电缆电容0.6F、电阻700时，传输距离≤10kmDTSS通信系统传输速率19200b/s,定位精度合理布置传感器后±20m(X,Y),±50m(Z)采样频率500Hz,震源定位的最小震动能量102J,系统井下部分安全等级IP54,系统井下部分防爆等级EExiaI(可用于任何瓦斯条件下).设备配置表2ARAMISM/E微震监测系统标准配置一览表序号设备名称型号单位数量1井下分站SN/DTSS个161.1拾震器SPI-70个161.2发射器NSGA个161.3隔爆箱个162地面中心站SP/DTSS台12.1信号接收器OCGA个162.2GPS时钟接收器个12.3传输控制器ST/DTSS个13信号记录服务器台13.1监控软件ARJ_REG套13.2工控机(系统监控软件及数据记录功能)台14机柜及配件套15系统数据处理软件ARAMIS_WIN套16专用工具套37分析计算机HP商用台式机台18A3彩色打印机HP彩色打印机台19UPS电源（在线式，>4小时供电）台110通信电缆m若干10.1矿用聚乙烯绝缘、铝/聚乙烯粘结护层、镀锌钢丝铠装、阻燃聚氯乙烯护套通信电缆（井筒）MHYA32-20×2×0.8m若干10.2矿用聚乙烯绝缘、阻燃聚氯乙烯护套通信电缆（平巷、斜巷及硐室）MHYV-20×2×0.8m若干10.3MHYV-4×2×0.8m若干10.4MHYV-2×2×0.8m若干10.5MHYV-1×2×0.8m若干11煤矿用隔爆型低压电缆接线盒个若干注：9～11项用户自行购买系统报价ARAMISM/E报价清单（16通道拾震器）序号商品名称型号单位数量单价(元)总价(元)1井下分站SN/DTSS个161.1拾震器SPI-170个168500013600001.2信号发射装置NSGA个16250004000001.3传感器防爆箱个164870779202地面中心站SP/DTSS台12.1信号接收装置OCGA个16499007984002.2GPS时钟接收装置个1840084002.3光电隔离栅个1900090002.4立式机柜台112250122503信号记录仪台13.1系统监控软件ARJ_REG套12410002410003.2工控机(系统监控软件及记录功能)台132166321664系统数据处理软件ARAMIS_WIN套12525002525005分析计算机台1900090006打印机台150005000小计：3205636技术服务费：350000总计：3555636优惠报价：3550000ARAMISM/E报价清单（16通道微震探头）序号商品名称型号单位数量单价(元)总价(元)1井下分站个161.1微震探头GVu或GVd个16239003824001.2信号发射装置NSGA个16250004000002地面中心站SP/DTSS台12.1信号接收装置OCGA个16499007984002.2GPS时钟接收装置个1840084002.3光电隔离栅个1900090002.4立式机柜台112250122503信号记录仪台103.1系统监控软件ARJ_REG套12410002410003.2工控机(系统监控软件及记录功能)台132166321664系统数据处理软件ARAMIS_WIN套12525002525005分析计算机台1900090006打印机台150005000小计：2150116技术服务费：350000总计：2500116优惠报价：2500000应用情况ARAMISM/E微震监测系统由