本發(fā)明屬于煤層的瓦斯壓力檢測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
：煤層瓦斯壓力是評(píng)價(jià)一塊煤層是否具有突出危險(xiǎn)性的一個(gè)重要指標(biāo)，但煤層瓦斯壓力受不同的測(cè)定方法以及不同的地質(zhì)條件影響，真實(shí)的煤層瓦斯壓力很難得到有效的測(cè)定。利用穿層鉆孔測(cè)定煤層瓦斯壓力時(shí)，若巖層裂隙發(fā)育或封孔工藝落后，在實(shí)際測(cè)定中很容易導(dǎo)致鉆孔內(nèi)瓦斯大量溢出，這是造成壓力顯現(xiàn)失真的主要原因。煤層瓦斯壓力測(cè)定根據(jù)封孔方式的不同可分為主動(dòng)測(cè)壓法和被動(dòng)測(cè)壓法，主動(dòng)測(cè)壓法主要是將乳化液打入儀器的測(cè)壓膠囊使其膨脹，從而達(dá)到封堵鉆孔的目的，通過(guò)一段時(shí)間(一般為5d～15d)觀察，利用孔口安裝的壓力表可以讀出煤層瓦斯壓力的具體數(shù)值，但該種方法只適應(yīng)無(wú)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造且?guī)r石致密的地點(diǎn)，對(duì)于裂隙發(fā)育的巖層并不適用。被動(dòng)測(cè)壓法常用有兩種，分別為：a、采用合成樹(shù)脂封孔，即利用鉆機(jī)施工一等直徑的測(cè)壓鉆孔，在鉆孔內(nèi)插入測(cè)壓管，利用合成樹(shù)脂充填測(cè)壓鉆孔，但因膨脹后的合成樹(shù)脂內(nèi)部孔隙大，不能起到密閉高壓瓦斯氣體的作用，因此不易推廣應(yīng)用。b、采用合成樹(shù)脂配合注漿封孔，即利用鉆機(jī)施工一等直徑的鉆孔，在鉆孔內(nèi)插入測(cè)壓管，利用膨脹后的合成樹(shù)脂封堵鉆孔巖石段兩端，使鉆孔中部形成一個(gè)密閉腔，然后采用注漿的方式將該密閉腔填滿，通過(guò)一段時(shí)間觀察，利用孔口安裝的壓力表可讀出煤層瓦斯壓力的具體數(shù)值。該種方法雖然能起到一定的效果，但鉆孔承壓效果差，不利于高壓注漿，受鉆孔內(nèi)煤、巖粉等雜物影響，容易造成凝固后的漿體與鉆孔孔壁之間產(chǎn)生離合面，再加上巖壁裂隙的影響，高壓瓦斯依然有從鉆孔內(nèi)溢出現(xiàn)象，因此該種方法也不適合在裂隙巖層中測(cè)定?，F(xiàn)有的壓力傳感器(下面稱壓力傳感器)測(cè)試水壓力的公式為壓力值P＝(Vout-5)/2MP，其中Vout為壓力傳感器采集電壓，單位為伏特(V)，壓力值P單位為兆帕(MP)；如果用此壓力傳感器測(cè)試后，計(jì)算水壓力差的公式為壓力差值ΔP＝(Vout2-Vout1)/2MP，Vout1、Vout2分別為殼管兩端的壓力傳感器的采集電壓，單位為伏特(V)，壓力差值ΔP單位為兆帕(MP)。壓力傳感器測(cè)殼管的壓力時(shí)，單純從壓力方面看，壓力傳感器測(cè)MP級(jí)的壓力(如10MP級(jí))，則誤差最大在10KP時(shí)還是可以接受，但是計(jì)算壓力差時(shí)，工程上這個(gè)壓力差在很小范圍內(nèi)變化即壓力差值一般比較小(如80KP左右)，那么誤差10KP～20KP的誤差就顯得很大，不能接受了。而在實(shí)際應(yīng)用中，壓力傳感器測(cè)試板的供電受開(kāi)關(guān)電源紋波的影響，一般在200毫伏(mV)左右，這個(gè)值代換到壓差值時(shí)為10KP，極端情況時(shí)，這個(gè)值可以到達(dá)20KP，這就大大超出了我們的預(yù)期。并且，主板電源供電存在的電源紋波干擾，使得采樣電壓結(jié)果在實(shí)際值周圍波動(dòng)，按通道分別使用AD采集芯片采集得到的壓力模擬量并非同步，由于綜合電源紋波與采集時(shí)序不同，得到的壓力模擬量就不是確定值，計(jì)算壓力差時(shí)兩個(gè)壓力時(shí)序不同步，壓力差也不是穩(wěn)定值，最終計(jì)算出的結(jié)果就會(huì)不停跳動(dòng)。因此，由于采集傳輸線上耦合的紋波不穩(wěn)定這兩個(gè)因素，會(huì)導(dǎo)致采集到的結(jié)果不穩(wěn)定、誤差大，壓力測(cè)試精度太低，最終計(jì)算出來(lái)的結(jié)果會(huì)不停地跳動(dòng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有的煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)瓦斯溢出、測(cè)量信息不準(zhǔn)確等的問(wèn)題。一種煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)，該煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)包括鉆機(jī)、瓦斯管、止?jié){帶、集氣管、注漿管、瓦斯壓力表、壓力傳感器系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，所述鉆機(jī)鉆開(kāi)從巖壁深入煤層的鉆孔，形成巖壁鉆孔和煤鉆孔，所述巖壁鉆孔包括外巖鉆孔和內(nèi)巖鉆孔，所述外巖鉆孔內(nèi)套裝有孔口管，所述外巖鉆孔與所述孔口管之間形成的環(huán)形夾層內(nèi)為注漿體一；所述孔口管與所述內(nèi)巖鉆孔中為注漿體二；所述注漿體二的中心套裝有深入煤層的瓦斯管，所述瓦斯管內(nèi)端設(shè)置有止?jié){帶，所述瓦斯管的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有集氣管，所述注漿管設(shè)置在所述瓦斯管下部，所述瓦斯管外端設(shè)置有瓦斯壓力表，所述壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)置在所述瓦斯壓力表上，所述壓力傳感器系統(tǒng)無(wú)線遠(yuǎn)程連接所述遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。進(jìn)一步，所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端包括監(jiān)控主機(jī)、顯示器、存儲(chǔ)器和電源裝置，所述顯示器、存儲(chǔ)器和電源裝置均通過(guò)導(dǎo)線連接監(jiān)控主機(jī)。進(jìn)一步，所述的電源裝置包括電源連接裝置、蓄電裝置和繼電保護(hù)裝置。進(jìn)一步，所述的電源連接裝置包括至少一個(gè)連接外部電源的電源輸入電路和至少一個(gè)連接負(fù)載的負(fù)載輸出電路。進(jìn)一步，所述的蓄電裝置包括連接蓄電池的蓄電池充放電電路。進(jìn)一步，所述的外巖鉆孔的直徑為d1深度為a，所述的內(nèi)巖鉆孔的直徑為d2深度為b，所述的孔口管的直徑為d3，其中d1＞d2，d1＞d3，d3≥d2，a＜b。進(jìn)一步，所述的內(nèi)巖鉆孔的兩端還設(shè)置有合成樹(shù)脂塊，所述瓦斯管位于合成樹(shù)脂塊中心。進(jìn)一步，所述的合成樹(shù)脂塊之間的間隙中有注漿體三。進(jìn)一步，所述的合成樹(shù)脂塊之間安裝有導(dǎo)氣管，用于連通兩合成樹(shù)脂塊。進(jìn)一步，所述的集氣管有多個(gè)集氣孔形成。所述監(jiān)控主機(jī)包括信號(hào)接收模塊和中央處理器，所述信號(hào)接收模塊通過(guò)導(dǎo)線連接中央處理器，所述壓力傳感器系統(tǒng)包括壓力信號(hào)采集器裝置、AD轉(zhuǎn)換器和壓力信號(hào)發(fā)射器，所述壓力信號(hào)采集器裝置通過(guò)信號(hào)線連接AD轉(zhuǎn)換器；AD轉(zhuǎn)換器通過(guò)信號(hào)線連接壓力信號(hào)發(fā)射器；所述壓力信號(hào)采集器裝置包括壓力傳感器、信號(hào)放大器、紋波器、濾波器；所述紋波器，用于利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值；濾波器，用于對(duì)所述壓差值進(jìn)行數(shù)字濾波，進(jìn)一步濾除異常超范圍的信號(hào)，顯示經(jīng)濾波后的壓差值結(jié)果作為最終結(jié)果；所述紋波器，包括：處理采集信號(hào)的耦合的紋波，是去除壓力采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受到開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)而得到經(jīng)過(guò)處理后的壓差值；紋波器還包括：在壓差計(jì)算時(shí)，基于用兩個(gè)壓力傳感器進(jìn)行管路兩端的壓力采集時(shí)，給壓力傳感器的供電是等值的，采集信號(hào)的耦合紋波也就是等幅等相位的，把等幅等相位的紋波相減，以濾除掉壓差信號(hào)上的紋波；紋波器還包括：所述差分電路采用TM4C芯片的內(nèi)置差分模塊的功能，利用該模塊去除掉采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)。濾波器包括：將所述壓差值通過(guò)數(shù)字濾波算法濾除異常超范圍的信號(hào)，以避免計(jì)算結(jié)果的跳動(dòng)，最終得到的壓差值結(jié)果穩(wěn)定在測(cè)試結(jié)果處，并作為最終結(jié)果顯示。壓力信號(hào)采集器壓力信號(hào)采集方法包括：利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值；對(duì)所述壓差值進(jìn)行濾波，進(jìn)一步濾除異常超范圍的信號(hào)，顯示經(jīng)濾波后的壓差值結(jié)果作為最終結(jié)果；獲取信號(hào)，通過(guò)壓力傳感器采集數(shù)據(jù)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理；信號(hào)進(jìn)行分段處理；即從每段信號(hào)里提取出均值、方差、信號(hào)的累積值和峰值4個(gè)基本時(shí)域參數(shù)，通過(guò)相鄰段信號(hào)的4個(gè)參數(shù)值的差值判斷是否有疑似泄漏的情況發(fā)生的第一層決策判斷：若有則往下執(zhí)行下一步驟，否者，跳到執(zhí)行獲取信號(hào)步驟；小波包去噪；即利用改進(jìn)小波包算法對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行去噪；小波包分解與重構(gòu)；即利用改進(jìn)小波包算法對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行小波包分解與重構(gòu)，得到單子帶重構(gòu)信號(hào)；提取信號(hào)特征參數(shù)；即從重構(gòu)的單子帶信號(hào)里提?。簳r(shí)域能量、時(shí)域峰值、頻域能量、頻域峰值、峰態(tài)系數(shù)、方差、頻譜和偏斜系數(shù)8個(gè)表示信號(hào)特征的參數(shù)；組成特征向量，即利用主成分分析方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析，從上述參數(shù)中選擇3到8個(gè)能明顯表示聲發(fā)射信號(hào)特征的參數(shù)組成特征向量，并將這些特征向量輸入到支持向量機(jī)進(jìn)行決策判斷，即第二層決策判斷，根據(jù)支持向量機(jī)的輸出判斷是否有泄漏發(fā)生；所述小波包去噪和小波包分解與重構(gòu)包括：信號(hào)延拓，對(duì)小波包分解的各層信號(hào)進(jìn)行拋物線延拓；設(shè)信號(hào)數(shù)據(jù)為x(a),x(a+1),x(a+2)，則延拓算子E的表達(dá)式為：x(a-1)=3x(a)-3x(a+1)+x(a+2)x(a+3)=3x(a+2)-3x(a+1)+x(a)---(1);]]>消去單子帶多余頻率成分；將延拓后的信號(hào)與分解低通濾波器h0卷積，得到低頻系數(shù)，然后經(jīng)過(guò)HF-cut-IF算子處理，去掉多余的頻率成分，再進(jìn)行下采樣，得到下一層的低頻系數(shù)；將延拓后的信號(hào)與分解高通濾波器g0卷積，得到高頻系數(shù)，然后經(jīng)過(guò)LF-cut-IF算子處理，去掉多余的頻率成分，再進(jìn)行下采樣，得到下一層高頻系數(shù)，HF-cut-IF算子如式(2)所示，LF-cut-IF算子如式(3)所示；X(k)=Σn=0Nj-1x(n)Wkn,0≤k≤Nj4;3Nj4≤k≤NjX(k)=0,x(n)=Σk=0Nj-1x(k)W-kn,---(2)]]>X(k)=Σn=0Nj-1x(n)Wkn,Nj4≤k≤3Nj4X(k)=0,x(n)=Σk=0Nj-1x(k)W-kn,---(3)]]>在(2)、(3)式中，x(n)為在2j尺度上小波包的系數(shù)，Nj表示在2j尺度上數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，k＝0，1，…，Nj-1；n＝0，1，…，Nj-1；單子帶信號(hào)重構(gòu)：將得到的高、低頻系數(shù)進(jìn)行上采樣，然后分別與高通重建濾波器g1和低通重建濾波器h1卷積，將得到的信號(hào)分別用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子處理，得到單子帶重構(gòu)信號(hào)；利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值，包括：處理采集信號(hào)的耦合的紋波，是去除壓力采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受到開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)而得到經(jīng)過(guò)處理后的壓差值；利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值，還包括：在壓差計(jì)算時(shí)，基于用兩個(gè)壓力傳感器進(jìn)行管路兩端的壓力采集時(shí)，給壓力傳感器的供電是等值的，采集信號(hào)的耦合紋波也就是等幅等相位的，把等幅等相位的紋波相減，以濾除掉壓差信號(hào)上的紋波；利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值，還包括：所述差分電路采用TM4C芯片的內(nèi)置差分模塊的功能，利用該模塊去除掉采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)；對(duì)所述壓差值進(jìn)行數(shù)字濾波，進(jìn)一步濾除異常超范圍的信號(hào)，顯示經(jīng)濾波后的壓差值結(jié)果作為最終結(jié)果，包括：將所述壓差值通過(guò)數(shù)字濾波算法濾除異常超范圍的信號(hào)，以避免計(jì)算結(jié)果的跳動(dòng)，最終得到的壓差值結(jié)果穩(wěn)定在測(cè)試結(jié)果處，并作為最終結(jié)果顯示。信號(hào)接收模塊信號(hào)接收方法為：首先，用感知設(shè)備在獨(dú)立的采樣周期內(nèi)對(duì)目標(biāo)信號(hào)x(t)進(jìn)行采集，并用A/D方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量化；然后，對(duì)量化后的信號(hào)x(i)進(jìn)行降維；最后，對(duì)降維后的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)；其中t為采樣時(shí)刻，i為量化后的信號(hào)排序；對(duì)量化后的信號(hào)進(jìn)行降維，具體是對(duì)量化后的信號(hào)通過(guò)有限脈沖響應(yīng)濾波器的差分方程i＝1,…,M，其中h(0),…,h(L-1)為濾波器系數(shù)，設(shè)計(jì)基于濾波的壓縮感知信號(hào)采集框架，構(gòu)造如下托普利茲測(cè)量矩陣：則觀測(cè)i＝1,…,M，其中b1,…,bL看作濾波器系數(shù)；子矩陣ΦFT的奇異值是格拉姆矩陣G(ΦF,T)＝Φ′FTΦFT特征值的算術(shù)根，驗(yàn)證G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δK,1+δK),i＝1,…,T，則ΦF滿足RIP，并通過(guò)求解如下l1最優(yōu)化問(wèn)題來(lái)重構(gòu)原信號(hào)：minx||x||1s.t.y=Φx]]>即通過(guò)線性規(guī)劃方法來(lái)重構(gòu)原信號(hào)，亦即BP算法；針對(duì)實(shí)際壓縮信號(hào)，如語(yǔ)音或圖像信號(hào)的采集，則修改ΦF為如下形式：如果信號(hào)在變換基矩陣Ψ上具有稀疏性，則通過(guò)求解如下l1最優(yōu)化問(wèn)題，精確重構(gòu)出原信號(hào)：minα||α||1s.t.y=Φx=ΦΨα=Ξα;]]>其中Φ與Ψ不相關(guān)，Ξ稱為CS矩陣。技術(shù)效果本發(fā)明的煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)采用多種鉆孔和多層注漿體，確保封孔嚴(yán)密，達(dá)到了徹底封堵巖石周邊裂隙，增強(qiáng)封孔質(zhì)量，隔絕孔內(nèi)瓦斯的作用。適用性強(qiáng)，不論地質(zhì)條件多么復(fù)雜均可采用。本發(fā)明中外巖鉆孔和內(nèi)巖鉆孔兩種不同孔徑，結(jié)合孔口管的設(shè)計(jì)，可以確保凝固后的漿體與鉆孔孔壁之間不會(huì)產(chǎn)生離合面，避免上巖壁裂隙問(wèn)題，有效防止高壓瓦斯從鉆孔內(nèi)溢出現(xiàn)象，尤其適合在裂隙巖層中測(cè)定。本發(fā)明設(shè)置有壓力傳感器和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，工作人員不在現(xiàn)場(chǎng)也可以觀察煤層的瓦斯壓力狀況，方便快捷，減輕了危險(xiǎn)操作。本發(fā)明通過(guò)使用TI的TM4C123GE6PZ芯片內(nèi)部特有的差分采樣功能，對(duì)壓差信號(hào)計(jì)算時(shí)的共模紋波信號(hào)(共模紋波作為諧波中的一種，是共模干擾耦合到電路上產(chǎn)生的紋波)進(jìn)行濾除，并通過(guò)數(shù)字濾波算法(例如：可以以程序編寫的方式嵌入在MCU芯片或主控芯片如TM4C123GE6PZ芯片內(nèi))對(duì)壓力傳感器采集到的產(chǎn)生的紋波(壓力傳感器沒(méi)有自身紋波，壓力傳感器最終測(cè)量得到的壓力差值是由共模紋波信號(hào)、煤層采動(dòng)及瓦斯波動(dòng)產(chǎn)生的紋波、采集信號(hào)的耦合紋波、以及電源紋波共同作用產(chǎn)生的)進(jìn)行濾除(例如：可以通過(guò)差分電路對(duì)壓力傳感器采集得到的信號(hào)如壓力差值進(jìn)行過(guò)濾處理)，提升了壓力信號(hào)采集精度如壓力差誤差控制在0～2KP，提高了壓差計(jì)算的準(zhǔn)確度，進(jìn)而以低成本、簡(jiǎn)便的方式改進(jìn)了壓差的測(cè)試。本發(fā)明的信號(hào)采集器方法，增強(qiáng)了對(duì)信號(hào)收集的范圍的擴(kuò)大和接受信號(hào)的快捷性及準(zhǔn)確性。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1、鉆機(jī)；2、瓦斯管；3、止?jié){帶；4、集氣管；4-1、集氣孔；5、注漿管；6、瓦斯壓力表；7、壓力傳感器系統(tǒng)；8、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端；8-1、監(jiān)控主機(jī)；8-2、顯示器；8-3、存儲(chǔ)器；8-4、電源裝置；8-4-1、電源連接裝置；8-4-2、蓄電裝置；8-4-3、繼電保護(hù)裝置；9、巖壁鉆孔；9-1、外巖鉆孔；9-2、內(nèi)巖鉆孔；9-3、孔口管；10、煤鉆孔；11、合成樹(shù)脂塊；12、導(dǎo)氣管。具體實(shí)施方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的
發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。請(qǐng)參閱附圖1：本發(fā)明提供一種煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)，該煤層采動(dòng)裂隙場(chǎng)瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)包括鉆機(jī)1、瓦斯管2、止?jié){帶3、集氣管4、注漿管5、瓦斯壓力表6、壓力傳感器系統(tǒng)7和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8，所述鉆機(jī)1鉆開(kāi)從巖壁深入煤層的鉆孔，形成巖壁鉆孔9和煤鉆孔10，所述巖壁鉆孔9包括外巖鉆孔9-1和內(nèi)巖鉆孔9-2，所述外巖鉆孔9-1內(nèi)套裝有孔口管9-3，所述外巖鉆孔9-1與所述孔口管孔口管9-3之間形成的環(huán)形夾層內(nèi)為注漿體一；所述孔口管9-3與所述內(nèi)巖鉆孔9-2中為注漿體二；所述注漿體二的中心套裝有深入煤層的瓦斯管2，所述瓦斯管2內(nèi)端設(shè)置有止?jié){帶3，所述瓦斯管2的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有集氣管4，所述注漿管5設(shè)置在所述瓦斯管2下部，所述瓦斯管2外端設(shè)置有瓦斯壓力表6，所述壓力傳感器系統(tǒng)7設(shè)置在所述瓦斯壓力表6上，所述壓力傳感器系統(tǒng)7無(wú)線遠(yuǎn)程連接所述遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8。進(jìn)一步，所述的遠(yuǎn)程監(jiān)控終端8包括監(jiān)控主機(jī)8-1、顯示器8-2、存儲(chǔ)器8-3和電源裝置8-4。所述顯示器、存儲(chǔ)器和電源裝置均通過(guò)導(dǎo)線連接監(jiān)控主機(jī)。進(jìn)一步，所述的電源裝置8-4包括電源連接裝置8-4-1、蓄電裝置8-4-2和繼電保護(hù)裝置8-4-3。進(jìn)一步，所述的電源連接裝置8-4-1包括至少一個(gè)連接外部電源的電源輸入電路和至少一個(gè)連接負(fù)載的負(fù)載輸出電路。進(jìn)一步，所述的蓄電裝置8-4-2包括連接蓄電池的蓄電池充放電電路。進(jìn)一步，所述的外巖鉆孔9-1的直徑為d1深度為a，所述的內(nèi)巖鉆孔9-2的直徑為d2深度為b，所述的孔口管9-3的直徑為d3，其中d1＞d2，d1＞d3，d3≥d2，a＜b。進(jìn)一步，所述的內(nèi)巖鉆孔9-2的兩端還設(shè)置有合成樹(shù)脂塊11，所述瓦斯管2位于合成樹(shù)脂塊11中心。進(jìn)一步，所述的合成樹(shù)脂塊11之間的間隙中有注漿體三。進(jìn)一步，所述的合成樹(shù)脂塊11之間安裝有導(dǎo)氣管12，用于連通兩合成樹(shù)脂塊11。進(jìn)一步，所述的集氣管4有多個(gè)集氣孔4-1形成。所述監(jiān)控主機(jī)包括信號(hào)接收模塊和中央處理器，所述信號(hào)接收模塊通過(guò)導(dǎo)線連接中央處理器，所述壓力傳感器系統(tǒng)包括壓力信號(hào)采集器裝置、AD轉(zhuǎn)換器和壓力信號(hào)發(fā)射器，所述壓力信號(hào)采集器裝置通過(guò)信號(hào)線連接AD轉(zhuǎn)換器；AD轉(zhuǎn)換器通過(guò)信號(hào)線連接壓力信號(hào)發(fā)射器；所述壓力信號(hào)采集器裝置包括壓力傳感器、信號(hào)放大器、紋波器、濾波器；所述紋波器，用于利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值；濾波器，用于對(duì)所述壓差值進(jìn)行數(shù)字濾波，進(jìn)一步濾除異常超范圍的信號(hào)，顯示經(jīng)濾波后的壓差值結(jié)果作為最終結(jié)果；所述紋波器，包括：處理采集信號(hào)的耦合的紋波，是去除壓力采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受到開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)而得到經(jīng)過(guò)處理后的壓差值；紋波器還包括：在壓差計(jì)算時(shí)，基于用兩個(gè)壓力傳感器進(jìn)行管路兩端的壓力采集時(shí)，給壓力傳感器的供電是等值的，采集信號(hào)的耦合紋波也就是等幅等相位的，把等幅等相位的紋波相減，以濾除掉壓差信號(hào)上的紋波；紋波器還包括：所述差分電路采用TM4C芯片的內(nèi)置差分模塊的功能，利用該模塊去除掉采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)。濾波器包括：將所述壓差值通過(guò)數(shù)字濾波算法濾除異常超范圍的信號(hào)，以避免計(jì)算結(jié)果的跳動(dòng)，最終得到的壓差值結(jié)果穩(wěn)定在測(cè)試結(jié)果處，并作為最終結(jié)果顯示。壓力信號(hào)采集器壓力信號(hào)采集方法包括：利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值；對(duì)所述壓差值進(jìn)行濾波，進(jìn)一步濾除異常超范圍的信號(hào)，顯示經(jīng)濾波后的壓差值結(jié)果作為最終結(jié)果；獲取信號(hào)，通過(guò)壓力傳感器采集數(shù)據(jù)并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理；信號(hào)進(jìn)行分段處理；即從每段信號(hào)里提取出均值、方差、信號(hào)的累積值和峰值4個(gè)基本時(shí)域參數(shù)，通過(guò)相鄰段信號(hào)的4個(gè)參數(shù)值的差值判斷是否有疑似泄漏的情況發(fā)生的第一層決策判斷：若有則往下執(zhí)行下一步驟，否者，跳到執(zhí)行獲取信號(hào)步驟；小波包去噪；即利用改進(jìn)小波包算法對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行去噪；小波包分解與重構(gòu)；即利用改進(jìn)小波包算法對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行小波包分解與重構(gòu)，得到單子帶重構(gòu)信號(hào)；提取信號(hào)特征參數(shù)；即從重構(gòu)的單子帶信號(hào)里提取：時(shí)域能量、時(shí)域峰值、頻域能量、頻域峰值、峰態(tài)系數(shù)、方差、頻譜和偏斜系數(shù)8個(gè)表示信號(hào)特征的參數(shù)；組成特征向量，即利用主成分分析方法，結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析，從上述參數(shù)中選擇3到8個(gè)能明顯表示聲發(fā)射信號(hào)特征的參數(shù)組成特征向量，并將這些特征向量輸入到支持向量機(jī)進(jìn)行決策判斷，即第二層決策判斷，根據(jù)支持向量機(jī)的輸出判斷是否有泄漏發(fā)生；所述小波包去噪和小波包分解與重構(gòu)包括：信號(hào)延拓，對(duì)小波包分解的各層信號(hào)進(jìn)行拋物線延拓；設(shè)信號(hào)數(shù)據(jù)為x(a),x(a+1),x(a+2)，則延拓算子E的表達(dá)式為：x(a-1)=3x(a)-3x(a+1)+x(a+2)x(a+3)=3x(a+2)-3x(a+1)+x(a)---(1);]]>消去單子帶多余頻率成分；將延拓后的信號(hào)與分解低通濾波器h0卷積，得到低頻系數(shù)，然后經(jīng)過(guò)HF-cut-IF算子處理，去掉多余的頻率成分，再進(jìn)行下采樣，得到下一層的低頻系數(shù)；將延拓后的信號(hào)與分解高通濾波器g0卷積，得到高頻系數(shù)，然后經(jīng)過(guò)LF-cut-IF算子處理，去掉多余的頻率成分，再進(jìn)行下采樣，得到下一層高頻系數(shù)，HF-cut-IF算子如式(2)所示，LF-cut-IF算子如式(3)所示；X(k)=Σn=0Nj-1x(n)Wkn,0≤k≤Nj4;3Nj4≤k≤NjX(k)=0,x(n)=Σk=0Nj-1x(k)W-kn,---(2)]]>X(k)=Σn=0Nj-1x(n)Wkn,Nj4≤k≤3Nj4X(k)=0,x(n)=Σk=0Nj-1x(k)W-kn,---(3)]]>在(2)、(3)式中，x(n)為在2j尺度上小波包的系數(shù)，Nj表示在2j尺度上數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，k＝0，1，…，Nj-1；n＝0，1，…，Nj-1；單子帶信號(hào)重構(gòu)：將得到的高、低頻系數(shù)進(jìn)行上采樣，然后分別與高通重建濾波器g1和低通重建濾波器h1卷積，將得到的信號(hào)分別用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子處理，得到單子帶重構(gòu)信號(hào)；利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值，包括：處理采集信號(hào)的耦合的紋波，是去除壓力采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受到開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)而得到經(jīng)過(guò)處理后的壓差值；利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值，還包括：在壓差計(jì)算時(shí)，基于用兩個(gè)壓力傳感器進(jìn)行管路兩端的壓力采集時(shí)，給壓力傳感器的供電是等值的，采集信號(hào)的耦合紋波也就是等幅等相位的，把等幅等相位的紋波相減，以濾除掉壓差信號(hào)上的紋波；利用差分電路在計(jì)算壓差時(shí)，處理采集信號(hào)的耦合的紋波后獲得壓差值，還包括：所述差分電路采用TM4C芯片的內(nèi)置差分模塊的功能，利用該模塊去除掉采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)；對(duì)所述壓差值進(jìn)行數(shù)字濾波，進(jìn)一步濾除異常超范圍的信號(hào)，顯示經(jīng)濾波后的壓差值結(jié)果作為最終結(jié)果，包括：將所述壓差值通過(guò)數(shù)字濾波算法濾除異常超范圍的信號(hào)，以避免計(jì)算結(jié)果的跳動(dòng)，最終得到的壓差值結(jié)果穩(wěn)定在測(cè)試結(jié)果處，并作為最終結(jié)果顯示。差分電路的應(yīng)用可以很簡(jiǎn)單，如在測(cè)試體兩端上下端各安裝一個(gè)壓力傳感器，只需要兩個(gè)傳感器的電線直接接到上述采集電路上，就可以得到壓力差的值(這個(gè)值是通過(guò)兩個(gè)傳感器采集到的壓力值的電壓信號(hào)在芯片內(nèi)部通過(guò)程序做計(jì)算得到的)。例如：精度可以控制到0～3kp以內(nèi)，在沒(méi)有使用本發(fā)明的方案時(shí)檢測(cè)到的壓力差誤差在-100kp到100kp以內(nèi)。直接使用TM4C123GE6PZ芯片的ADC采集內(nèi)置差分模塊即芯片內(nèi)部差分模擬量采集端口進(jìn)行做差操作。這樣的優(yōu)點(diǎn)是：1、TM4C123GE6PZ芯片進(jìn)行邏輯處理時(shí)，簡(jiǎn)單通過(guò)TM4C123GE6PZ芯片內(nèi)置差分電路就實(shí)現(xiàn)做差操作，相當(dāng)于做差操作只是該芯片的一個(gè)附帶功能，節(jié)省了大量外圍硬件資源，無(wú)需再設(shè)計(jì)外部減法電路；2、使用該芯片內(nèi)置差分電路做差同時(shí)還能濾除共模信號(hào)的干擾，即利用該模塊去除掉采集時(shí)兩個(gè)傳輸線上同時(shí)受開(kāi)關(guān)電源影響的紋波信號(hào)。芯片TM4C123GE6PZ內(nèi)置AD差分模擬轉(zhuǎn)換器及外圍接口電路(模擬量輸入端A、模擬量輸入端B)進(jìn)行信號(hào)采集。其中，共模信號(hào)是紋波信號(hào)中的一種，紋波可以有共模信號(hào)和差模信號(hào)。在上述濾除時(shí)優(yōu)選對(duì)電源共模信號(hào)的紋波進(jìn)行處理。信號(hào)接收模塊信號(hào)接收方法為：首先，用感知設(shè)備在獨(dú)立的采樣周期內(nèi)對(duì)目標(biāo)信號(hào)x(t)進(jìn)行采集，并用A/D方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量化；然后，對(duì)量化后的信號(hào)x(i)進(jìn)行降維；最后，對(duì)降維后的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)；其中t為采樣時(shí)刻，i為量化后的信號(hào)排序；對(duì)量化后的信號(hào)進(jìn)行降維，具體是對(duì)量化后的信號(hào)通過(guò)有限脈沖響應(yīng)濾波器的差分方程i＝1,…,M，其中h(0),…,h(L-1)為濾波器系數(shù)，設(shè)計(jì)基于濾波的壓縮感知信號(hào)采集框架，構(gòu)造如下托普利茲測(cè)量矩陣：則觀測(cè)i＝1,…,M，其中b1,…,bL看作濾波器系數(shù)；子矩陣ΦFT的奇異值是格拉姆矩陣G(ΦF,T)＝Φ′FTΦFT特征值的算術(shù)根，驗(yàn)證G(ΦF,T)的所有特征值λi∈(1-δK,1+δK),i＝1,…,T，則ΦF滿足RIP，并通過(guò)求解如下l1最優(yōu)化問(wèn)題來(lái)重構(gòu)原信號(hào)：minx||x||1s.t.y=Φx]]>即通過(guò)線性規(guī)劃方法來(lái)重構(gòu)原信號(hào)，亦即BP算法；針對(duì)實(shí)際壓縮信號(hào)，如語(yǔ)音或圖像信號(hào)的采集，則修改ΦF為如下形式：如果信號(hào)在變換基矩陣Ψ上具有稀疏性，則通過(guò)求解如下l1最優(yōu)化問(wèn)題，精確重構(gòu)出原信號(hào)：minα||α||1s.t.y=Φx=ΦΨα=Ξα;]]>其中Φ與Ψ不相關(guān)，Ξ稱為CS矩陣。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)裂隙巖層中煤層瓦斯壓力測(cè)定結(jié)構(gòu)的方法如下：(1)穿層測(cè)壓鉆孔開(kāi)孔采用直徑為133mm的鉆頭鉆進(jìn)6m；(2)在鉆孔中插入6m長(zhǎng)直徑為108mm的孔口管9-3，封堵孔口管9-3周邊后使用水泥漿注滿孔口管9-3外側(cè)空隙固管；(3)凝固48h后向孔口管9-3內(nèi)注水進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不小于6MPa，穩(wěn)定10min不漏水為合格，否則重新注漿；(4)固管合格后采用直徑為89mm的鉆頭沿孔口管9-3掃孔鉆進(jìn)至煤層底板(下行孔鉆進(jìn)至煤層頂板)泥巖處停止施工(巖孔長(zhǎng)度不小于15m)，然后對(duì)該鉆孔進(jìn)行二次注漿，二次注漿壓力不小于4MPa，穩(wěn)定10min無(wú)異常后停止，凝固48h；(5)再次沿孔口管9-3掃孔鉆進(jìn)，鉆孔見(jiàn)煤后(可利用直徑為73mm的取芯鉆桿取煤樣)繼續(xù)向煤層1鉆進(jìn)直至穿過(guò)煤層1形成煤鉆孔10，煤鉆孔10底部距離煤層頂板(或底板)0.5m，鉆孔施工結(jié)束；(6)向鉆孔內(nèi)插入略短于鉆孔深度首端安裝有集氣管4的瓦斯管2，利用膨脹后的合成樹(shù)脂11配合止?jié){帶3封堵鉆孔巖石段的兩端，使鉆孔中間部分形成一個(gè)密閉腔；還安裝有連通于所述封閉腔中的導(dǎo)氣管12；(7)向密閉腔內(nèi)注漿，注漿時(shí)壓力控制在2～3MPa，注漿結(jié)束后觀察30min，若無(wú)異常則說(shuō)明注漿成功，在瓦斯管2上安裝瓦斯壓力表6，觀察20～30d，并做好記錄。利用本發(fā)明所述的技術(shù)方案，或本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案的啟發(fā)下，設(shè)計(jì)出類似的技術(shù)方案，而達(dá)到上述技術(shù)效果的，均是落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3