[发明专利]基于互联网与超级计算机的矿山微震监测系统

说明书

基于互联网与超级计算机的矿山微震监测系统包括矿山采掘工作面的采集子系统、矿山井下通讯、监控工作站、互联网系统、超级计算机中心和时钟匹配装置；采掘工作面的采集子系统由信号采集单元、现场通讯总线、电源工作站、采集工作站构成，信号采集单元具有独立地址，主要功能为信号模数转换、将数据通过现场总线实时传送至采集工作站，电源工作站实现通讯中继作用；采集工作站利用矿山已有通讯网络传送采集的数据至地面监控工作站，监控工作站利用互联网传送数据至超级计算中心；超级计算中心及时完成数据处理、地质解析和灾害预测，并将处理、解释结果和预测结果传送至矿山的监控工作站，精密时间协议和时钟匹配装置使整个系统时钟一致。

技术领域

本发明涉及一种矿山安全技术领域的方法和系统。具体地，本发明利用布置矿井采掘工作面传感器监测矿山开采中发生的微震事件，基于互联网传输至超级计算中心，利用超级计算机处理等实现预测可能发生的动力灾害。

背景技术

矿山开采过程中，由于矿山井巷或者采场周围矿体和围岩应力被破坏而发生弹性变形，超过了岩体能承受高压的脆性岩体极限平衡状态，向自由空间突然释放巨大能量，因此而产生的以急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象称之矿山动力灾害，如矿山冲击地压、冒顶、矿震、水害突出、煤与瓦斯突出等。微震监测系统就是一种及时的动力灾害监测手段，具有远距离、动态、三维、实时监测的特点，能够给出震动后的各种信息，并根据震源情况确定破裂尺度和性质，具有不损伤岩体、劳动强度小、时间和空间连续，还可以根据震源情况进一步分析破裂尺度、强度和性质等优点，能够为评价范围内的矿山动力灾害隐患提供依据。

矿山微震监测需要实时、长期的进行监测，其数据量巨大；如何对海量数据进行关联规则、分类和预测、聚类等分析，并发现可能发生的矿山动力灾害，超级计算在此方面显示出强大的生命力，并做出正确的灾害诊断和预警决策。

现有矿山安全灾害地球物理监测方法一般需要三个阶段，即野外（室外）数据采集、室内数据处理、地质解释和灾害评价阶段，施工费时费力、无法及时对可能发生的矿山动力灾害做出预测和评估，往往导致地质解释和灾害评估结果失去了指导意义。另一方面，信息容量和信息处理速度的要求也越来越高，这一切已经大大超出了传统信息处理方法的能力。

总之，传统的冲击和突出的矿山动力灾害预测方法具有局部性、静态性、间断性和滞后性、数据量小，信息不丰富的特点，需要新技术的引入来解决上述的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于互联网与超级计算机的矿山动力灾害监测预警系统及方法，能够实时多观测点的采集海量监测数据，并将数据传输至超级计算机进行处理、加工、反演、地质解释和预测可能的安全事故，实现实时分析和诊断矿山动力灾变过程，并对矿山动力灾害进行预警。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案。

基于互联网与超级计算机的矿山微震监测系统，包括用于矿山采掘工作面微震监测的现场采集子系统、矿山井下通讯子系统、监控工作站、互联网系统和超级计算机中心和时钟匹配装置等。

所述的矿山采掘工作面微震监测的现场采集子系统包括包括信号采集单元、电源工作站、采集工作站和现场总线等。

所述的信号采集单元是整个采集系统最前段的装置，具有通讯和独立地址，布置监测区域的周围。信号采集单元是保障长时间、稳定和高信噪比采集微震转换信号的重要模块，大多情况需要嵌入岩层中，主要以单片机为核心，集成模数转换信息、单分量或三分量宽频带震动信号传感器、以及压力传感器、和姿态传感器、现场总线通讯协议芯片，实现大动态范围、高信噪比、宽频带测量微震信号、地应力变化和采集角度姿态，并实时将采集的数据传送至电源工作站或采集工作站。