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專利名稱：一種基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型屬于基于聲發(fā)射的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。尤其涉及一種用于在線監(jiān)測(cè)地震震源、山體滑坡前兆的預(yù)警系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
目前在我國(guó)礦山還未使用有效監(jiān)測(cè)山體滑坡的前兆數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。一旦在礦山周圍發(fā)生山體滑坡或地震，將嚴(yán)重威脅礦山的安全生產(chǎn)，甚至?xí)斐芍卮笕松韨鍪鹿?。在地震預(yù)警方面，一種公開的“使用無線遙測(cè)技術(shù)的地震檢測(cè)系統(tǒng)”(ZL97199034.4)專利技術(shù)，僅用于地震的檢測(cè)，而不能對(duì)礦山山體滑坡進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)警，且系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種能準(zhǔn)確采集和處理地震震源與山體滑坡前兆的數(shù)據(jù)、能提前發(fā)出預(yù)警報(bào)告、保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全、避免重大人身傷亡事故的地震與滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
為完成上述任務(wù)，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該系統(tǒng)由多個(gè)三維震動(dòng)傳感器和與其數(shù)量相同的數(shù)據(jù)處理器分別對(duì)應(yīng)聯(lián)接，這些數(shù)據(jù)處理器經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)聯(lián)接。
數(shù)據(jù)處理器的結(jié)構(gòu)是變參數(shù)儀表放大器的輸入端與變參數(shù)濾波器X、Y、Z的輸出端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)，變參數(shù)儀表放大器的輸出端與采樣保持器的輸入端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)，采樣保持器的輸出端通過多路開關(guān)、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的輸入端聯(lián)結(jié)，單片機(jī)亦分別與時(shí)鐘單片機(jī)、轉(zhuǎn)換芯片、靜態(tài)存儲(chǔ)器聯(lián)結(jié)。
變參數(shù)儀表放大器的輸出端和單片機(jī)的輸出端分別與比較器的輸入端聯(lián)結(jié)，單片機(jī)的D/A輸出作為觸發(fā)電平V大小的設(shè)置信號(hào)，比較器的輸出與或門的輸入相聯(lián)實(shí)現(xiàn)或觸發(fā)，或門的輸出與單片機(jī)的中斷輸入相聯(lián)，觸發(fā)信號(hào)以中斷的方式通知單片機(jī)。
觸發(fā)電平V的設(shè)置按量程的百分比設(shè)定為0％～100％，同步記錄全部三路信號(hào)的波形，每路最大為10K個(gè)采樣點(diǎn)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可按10K、5K、2K、1K進(jìn)行設(shè)定，默認(rèn)值為5K。
變參數(shù)濾波器的信號(hào)濾波分為無濾波、5KHz、2.5KHz、2KHz、1KHz、500Hz。
時(shí)鐘單片機(jī)的時(shí)鐘精度為1Ms，包括年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)各數(shù)據(jù)處理器統(tǒng)一授時(shí)。
靜態(tài)存儲(chǔ)器內(nèi)構(gòu)成一個(gè)循環(huán)采樣存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，靜態(tài)存儲(chǔ)器保存單片機(jī)輸入的采樣信息，當(dāng)觸發(fā)電平V到來時(shí)，以此時(shí)存儲(chǔ)單元的地址為基準(zhǔn)，向前推所需要的負(fù)延時(shí)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的字節(jié)數(shù)，再加上后面的采樣數(shù)據(jù)即為一個(gè)完整的事件數(shù)據(jù)。
由于采用上述技術(shù)，本實(shí)用新型具有能準(zhǔn)確采集、處理地震震源與山體滑坡前兆的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。可提前發(fā)出預(yù)警報(bào)告，保護(hù)礦山安全，避免重大人身傷亡事故的發(fā)生。
四

圖1是本實(shí)用新型的一種數(shù)據(jù)采集與處理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是反應(yīng)地震和山體滑坡前兆的波形特征圖；圖3是數(shù)據(jù)處理器結(jié)構(gòu)示意框圖。
五具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)施例如圖1所示，在被監(jiān)測(cè)地的半徑1.5Km范圍內(nèi)設(shè)有8個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)三維震動(dòng)傳感器[4]和與之相聯(lián)接的數(shù)據(jù)處理器[3]，每個(gè)數(shù)據(jù)處理器[3]經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊[2]與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]聯(lián)接。
數(shù)據(jù)處理器[3]的結(jié)構(gòu)如圖3所示變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸入端與變參數(shù)濾波器[5]、[6]、[23]的輸出端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)，變參數(shù)濾波器[5]、[6]、[23]的信號(hào)濾波分為無濾波、5KHz、2.5KHz、2KHz、1KHz、500Hz。變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸出端與采樣保持器[9]、[10]、[21]的輸入端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)，采樣保持器[9]、[10]、[21]的輸出端通過多路開關(guān)[11]、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器[12]與單片機(jī)[14]的輸入端聯(lián)結(jié)，單片機(jī)[14]亦分別與時(shí)鐘單片機(jī)[13]、轉(zhuǎn)換芯片[15]、靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]聯(lián)結(jié)。其中時(shí)鐘單片機(jī)[10]的時(shí)鐘精度為1Ms，包括年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]對(duì)各數(shù)據(jù)處理器[3]統(tǒng)一授時(shí)。
反應(yīng)地震和山體滑坡前兆的波形大體如圖2所示，不同的地質(zhì)狀況P波和S波的幅度不同，亦決定了觸發(fā)電平V的大小和采樣長(zhǎng)度L。觸發(fā)電平V的設(shè)置按量程的百分比設(shè)定為0％～100％，同步記錄全部三路信號(hào)的波形，每路最大為10K個(gè)采樣點(diǎn)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]可按10K、5K、2K、1K進(jìn)行設(shè)定，默認(rèn)值為5K。
數(shù)據(jù)處理器[3]的任務(wù)是將探測(cè)到的地震、山體滑坡的前兆信號(hào)波形根據(jù)采樣定理的要求準(zhǔn)確采樣，再將采樣和處理的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。
當(dāng)數(shù)據(jù)處理器[3]監(jiān)測(cè)到圖2所示的觸發(fā)電平V時(shí)，認(rèn)為來了一個(gè)事件。變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸出端和單片機(jī)[14]的輸出端分別與比較器[20]、[19]、[18]的輸入端聯(lián)結(jié)，單片機(jī)[14]的D/A輸出作為觸發(fā)電平V大小的設(shè)置信號(hào)，比較器[20]、[19]、[18]的輸出與或門[17]的輸入相聯(lián)實(shí)現(xiàn)或觸發(fā)，或門[17]的輸出與單片機(jī)[14]的中斷輸入相聯(lián)，觸發(fā)信號(hào)以中斷的方式通知單片機(jī)[14]。
數(shù)據(jù)處理器[3]采集到一個(gè)事件后，上位機(jī)不一定正好與這個(gè)單元通信，或不一定能馬上將這一事件傳出。因此，在單片機(jī)[14]的控制下，將當(dāng)前采集到的事件保存在靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]中，其緩存能力為30個(gè)事件，數(shù)據(jù)處理器[3]還可以繼續(xù)采集事件，不至于漏掉隨之而來的事件。數(shù)據(jù)處理器[3]對(duì)x、y、z三個(gè)方向各記錄10個(gè)事件，共30個(gè)事件。每個(gè)事件的采樣數(shù)據(jù)為20K字節(jié)。
靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]內(nèi)構(gòu)成一個(gè)循環(huán)采樣存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]保存單片機(jī)[14]輸入的采樣信息，當(dāng)觸發(fā)電平V到來時(shí)，以此時(shí)存儲(chǔ)單元的地址為基準(zhǔn)，向前推所需要的負(fù)延時(shí)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的字節(jié)數(shù)，再加上后面的采樣數(shù)據(jù)即為一個(gè)完整的事件數(shù)據(jù)。
在本實(shí)施例中的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]在提供各種不同類型的控制界面的同時(shí)，控制八個(gè)數(shù)據(jù)處理器[3]按規(guī)定的時(shí)間制度工作，還將接收來的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，及時(shí)作出預(yù)警報(bào)告，保護(hù)礦山安全，避免重大人身傷亡事故的發(fā)生。
權(quán)利要求1.一種基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由多個(gè)三維震動(dòng)傳感器[4]和與其數(shù)量相同的數(shù)據(jù)處理器[3]分別對(duì)應(yīng)聯(lián)接，這些數(shù)據(jù)處理器[3]經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊[2]與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理器[3]的結(jié)構(gòu)是，變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸入端與變參數(shù)濾波器[5]、[6]、[23]的輸出端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)，變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸出端與采樣保持器[9]、[10]、[21]的輸入端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)，采樣保持器[9]、[10]、[21]的輸出端通過多路開關(guān)[11]、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器[12]與單片機(jī)[14]的輸入端聯(lián)結(jié)，單片機(jī)[14]亦分別與時(shí)鐘單片機(jī)[13]、轉(zhuǎn)換芯片[15]、靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]聯(lián)結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸出端和單片機(jī)[14]的輸出端分別與比較器[20]、[19]、[18]的輸入端聯(lián)結(jié)，單片機(jī)[14]的D/A輸出作為觸發(fā)電平V大小的設(shè)置信號(hào)，比較器[20]、[19]、[18]的輸出與或門[17]的輸入相聯(lián)實(shí)現(xiàn)或觸發(fā)，或門[17]的輸出與單片機(jī)[14]的中斷輸入相聯(lián)，觸發(fā)信號(hào)以中斷的方式通知單片機(jī)[14]。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的觸發(fā)電平V的設(shè)置按量程的百分比設(shè)定為0％～100％，同步記錄全部三路信號(hào)的波形，每路最大為10K個(gè)采樣點(diǎn)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]可按10K、5K、2K、1K進(jìn)行設(shè)定，默認(rèn)值為5K。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的變參數(shù)濾波器[5]、[6]、[23]的信號(hào)濾波分為無濾波、5KHz、2.5KHz、2KHz、1KHz、500Hz。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述的時(shí)鐘單片機(jī)[10]的時(shí)鐘精度為1Ms，包括年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]對(duì)各數(shù)據(jù)處理器[3]統(tǒng)一授時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于聲發(fā)射的地震、滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]內(nèi)構(gòu)成一個(gè)循環(huán)采樣存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]保存單片機(jī)[14]輸入的采樣信息，當(dāng)觸發(fā)電平V到來時(shí)，以此時(shí)存儲(chǔ)單元的地址為基準(zhǔn)，向前推所需要的負(fù)延時(shí)長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的字節(jié)數(shù)，再加上后面的采樣數(shù)據(jù)即為一個(gè)完整的事件數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于基于聲發(fā)射的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)三維震動(dòng)傳感器[4]和與之相聯(lián)接的數(shù)據(jù)處理器[3]，每個(gè)數(shù)據(jù)處理器[3]經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊[2]與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]聯(lián)接。數(shù)據(jù)處理器[3]的結(jié)構(gòu)是變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸入端與變參數(shù)濾波器[5]、[6]、[23]的輸出端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)。變參數(shù)儀表放大器[7]、[8]、[22]的輸出端與采樣保持器[9]、[10]、[21]的輸入端對(duì)應(yīng)聯(lián)結(jié)，采樣保持器[9]、[10]、[21]的輸出端通過多路開關(guān)[11]、16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器[12]與單片機(jī)[14]的輸入端聯(lián)結(jié)。單片機(jī)[14]亦分別與時(shí)鐘單片機(jī)[13]、轉(zhuǎn)換芯片[15]、靜態(tài)存儲(chǔ)器[16]聯(lián)結(jié)。轉(zhuǎn)換芯片[15]與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]聯(lián)接，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)[1]將接收來的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，及時(shí)作出預(yù)警報(bào)告。
文檔編號(hào)G01V1/22GK2724019SQ20042008727
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月13日
發(fā)明者程耕國(guó), 周鳳星, 童云 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)