一種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦區(qū)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，很多煤礦都已步入深部開采階段。而在煤礦深 部開采作業(yè)過程中，由于煤礦沖擊地壓等地質(zhì)活動，引發(fā)了越來越多的礦難。為了減少由此 引起的人員傷亡和經(jīng)濟損失，一套行之有效的微震信息采集系統(tǒng)必不可少。目前，由于礦產(chǎn) 資源開采有梳于管理現(xiàn)象存在有時造成了大礦小開、一礦多開現(xiàn)象。特別是一些礦山業(yè)主 法制觀念淡薄，受利益驅(qū)動，盜采行為時有發(fā)生。因搶奪資源使盜采矛盾越來越突出。很多 起煤礦重大安全事故都有小煤礦私挖亂采、越界違章作業(yè)引發(fā)事故的案例。這些違章事件 既導(dǎo)致國家煤礦資源的浪費，又會造成礦井相互連通埋下重大事故隱患，是引發(fā)煤礦透水、 瓦斯爆炸等惡性事故的重要原因。在《中華人民共和國煤炭法》里，第三十一條明確規(guī)定，煤 炭生產(chǎn)應(yīng)當(dāng)依法在批準的開采范圍內(nèi)進行，不得超越批準的開采范圍越界、越層開采。采礦 作業(yè)不得擅自開采保安煤柱，不得采用可能危及相鄰煤礦生產(chǎn)安全的決水、爆破、貫通巷道 等危險方法。而當(dāng)前現(xiàn)狀是當(dāng)業(yè)主發(fā)生糾紛時，由于監(jiān)管部門沒有掌握礦山開采的可靠數(shù) 據(jù)，而在糾紛發(fā)生后再對礦山進行采樣，費用高、耗用時間長，并且由于各種因素的影響，可 能會造成采樣不準確。由此可見，要解決盜采的糾紛，只有加強礦山的信息化管理，提高礦 山管理的現(xiàn)代化水平，做到有據(jù)可依，才能有效減少由于盜采發(fā)生的糾紛，減少由于盜采引 發(fā)的安全事故。
[0003] 由于井下盜采具有隱蔽性，不易發(fā)現(xiàn)的特點，國內(nèi)對礦山盜采的監(jiān)測仍然是以人 員下井實地監(jiān)督檢查為主要手段，但由于種種原因，此監(jiān)測手段不僅需要人員多、耗費大量 人力、物力資源而且效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)無法實現(xiàn)礦山盜采的實時監(jiān)測的技術(shù)問題，提供一 種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位方法及系統(tǒng)。
[0005] -種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位方法，包括：
[0006] 拾震器信號獲取步驟，包括:從多個安裝在巷道或者巖層空間中的任意不重疊位 置的拾震器中獲取包括震動數(shù)值的拾震器信號；
[0007] 同步時間確定步驟，包括:獲取同步時間，將震動數(shù)值超過閾值的拾震器信號作為 待確定拾震器信號，根據(jù)同步時間確定每個待確定拾震器信號的到達時間；
[0008] 定位步驟，包括:待確定拾震器信號所屬拾震器為待確定拾震器，根據(jù)每個待確定 拾震器信號，確定盜采炸點相對于待確定拾震器的相對位置，根據(jù)多個相對位置計算出盜 采炸點的位置。
[0009] -種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位系統(tǒng)，包括：
[0010]拾震器信號獲取模塊，用于:從多個安裝在巷道或者巖層空間中的任意不重疊位 置的拾震器中獲取包括震動數(shù)值的拾震器信號；
[0011] 同步時間確定模塊，用于:獲取同步時間，將震動數(shù)值超過閾值的拾震器信號作為 待確定拾震器信號，根據(jù)同步時間確定每個待確定拾震器信號的到達時間；
[0012] 定位模塊，用于:待確定拾震器信號所屬拾震器為待確定拾震器，根據(jù)每個待確定 拾震器信號，確定盜采炸點相對于待確定拾震器的相對位置，根據(jù)多個相對位置計算出盜 采炸點的位置。
[0013] 本發(fā)明通過拾震器監(jiān)測震動數(shù)值，并對拾震器信號進行同步，然后計算出盜采炸 點的具體位置。本發(fā)明通過檢測精度高、檢測周期短的監(jiān)測設(shè)備來對地下開采巷道進行實 時監(jiān)測和定位，利用信息化手段采用震源定位算法來實現(xiàn)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)的盜采放炮點的 監(jiān)測。大大方便了對礦山開采實施監(jiān)督和管理，維護國家和企業(yè)的利益、遏制重特大事故的 發(fā)生、減少環(huán)境污染、提高礦產(chǎn)資源開發(fā)利用率。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明一種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位方法的工作流程圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明一個最佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3為本發(fā)明一種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模塊圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0018] 如圖1所示為本發(fā)明一種礦區(qū)防盜采監(jiān)測定位方法的工作流程圖，包括：
[0019] 步驟S101，包括:從多個安裝在巷道或者巖層空間中的任意不重疊位置的拾震器 中獲取包括震動數(shù)值的拾震器信號；
[0020] 步驟S102,包括:獲取同步時間，將震動數(shù)值超過閾值的拾震器信號作為待確定拾 震器信號，根據(jù)同步時間確定每個待確定拾震器信號的到達時間；
[0021] 步驟S103,包括:待確定拾震器信號所屬拾震器為待確定拾震器，根據(jù)每個待確定 拾震器信號，確定盜采炸點相對于待確定拾震器的相對位置，根據(jù)多個相對位置計算出盜 采炸點的位置。
[0022] 本發(fā)明通過拾震器監(jiān)測震動數(shù)值，并對拾震器信號進行同步，然后計算出盜采炸 點的具體位置。
[0023] 拾震器對巷道或者巖層空間進行震動監(jiān)測，在步驟S101中對其進行獲取，步驟 S101可以是定時獲取，也可以是當(dāng)任意一個拾震器監(jiān)測到震動即觸發(fā)步驟S101對所有的拾 震器獲取信號。
[0024] 步驟S103對同步好的待確定拾震器信號進行位置定位，確定出具體的盜采炸點。
[0025] 本發(fā)明通過檢測精度高、檢測周期短的監(jiān)測設(shè)備來對地下開采巷道進行實時監(jiān)測 和定位，利用信息化手段采用震源定位算法來實現(xiàn)防盜采監(jiān)測系統(tǒng)的盜采放炮點的監(jiān)測。 大大方便了對礦山開采實施監(jiān)督和管理，維護國家和企業(yè)的利益、遏制重特大事故的發(fā)生、 減少環(huán)境污染、提高礦產(chǎn)資源開發(fā)利用率。
[0026] 在其中一個實施例中，所述拾震器的數(shù)量為大于3個。
[0027]優(yōu)選地，拾震器的數(shù)量為5~10個。
[0028]在其中一個實施例中，還包括顯示步驟；
[0029]所述顯示步驟包括:獲取每個待確定拾震器的地理位置坐標(biāo)，根據(jù)盜采炸點相對 于待確定拾震器的相對位置，計算出盜采炸點的地理位置坐標(biāo)，在電子地圖上顯示出盜采 炸點。
[0030] 本實施例在電子地圖上直觀的標(biāo)識出盜采炸點的位置，使得監(jiān)測者及時做出行 動，從而有效的發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控盜采行為。
[0031] 在其中一個實施例中，所述步驟S103中，所述根據(jù)多個相對位置計算出盜采炸點 的位置，具體包括：
[0032] 接收到至少四個來自待確定拾震器的待確定拾震器信號，記錄每個待確定拾震器 信號的地震縱波到達時間；
[0033] 對如下方程組進行計算：
[0035]其中，V為地震縱波在巖層中的傳遞速度，（XQ，yQ，Z())為盜采炸點的三維坐標(biāo)，（ Xl， yi，Zl)為第i個待確定拾震器的三維坐標(biāo)為第i個待確定拾震器信號的地震縱波到達時 間，to為盜采炸點的起震時刻，&為第i個待確定拾震器與盜采炸點的距離；
[0036]對上述方程進行求解，得出盜采炸點的起震時刻to和盜采炸點的三維坐標(biāo)(XQ，yo， Z0) 〇
[0037] 由于地震縱波(primary wave，P波)在巖體中傳播速度最快，而且初至?xí)r間易于識 另IJ，所以采用P波定位，P波的傳播速度可以采用已知數(shù)值，或者進行多次預(yù)測量確定。
[0038] 本實施例采用至少4個拾震器進行確定，從而得到震源即盜采炸點的三維坐標(biāo)。然 而，當(dāng)僅需要考慮二維坐標(biāo)時，例如不需要考慮震源深度，則可以采用3個拾震器就可以確 定盜采炸點。
[0039] 在其中一個實施例中，所述步驟S102中，采用全球定位系統(tǒng)信號（Global Positioning System，GPS)的時間信息作為同步時間。如圖2所示為本發(fā)明一個最佳實施例 的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:拾震器21、信號采集系統(tǒng)22、服務(wù)器23、監(jiān)測計算機24和GPS信號采集 設(shè)備25;拾震器21安裝于巷道或者巖層中，拾震器21與信號采集系統(tǒng)22中的輸入端連接，信 號采集系統(tǒng)22輸出端與服務(wù)器23輸入端相連接，服務(wù)器23輸出端與監(jiān)測計算機24連接，監(jiān) 測計算機24與GPS信號采集設(shè)備25輸出端相連接，信號采集系統(tǒng)22與GPS信號采集設(shè)備25輸 出端相連接。
[0040] 所述信號采集系統(tǒng)連接GPS信號采集系統(tǒng)，兩者時間同步。
[0041 ]所述拾震器為5個，5個拾震器安裝在在巷道或者巖層空間中的任意不重疊的位 置，由5個拾震器信號，信號采集系統(tǒng)連接GPS信號采集設(shè)備，從而獲取GPS時間信息用以時 間同步。分析出有效信號，提取有效信號的到達時間，然后依據(jù)這些參數(shù)由服務(wù)器通過執(zhí)行 PSO-Broyden混合算法解決空間目標(biāo)的定位問題，從而確認出盜采炸點的相對坐標(biāo)位置。計 算機連接GPS信號采集設(shè)備，從而獲取GPS定位信息，通過計算機轉(zhuǎn)換計算出具體的GPS衛(wèi)星 定位的坐標(biāo)位置，在電子地圖上直觀的標(biāo)識出盜采炸點的位置，使得監(jiān)測者及時做出行動， 從而有效的發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控盜采行為。
[0042] 其中信號采集系統(tǒng)22選用STM32F407作為核心處理器，并結(jié)合FPGA(Field Programmable Gate Array)使系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)更加快速和準確，體積也大大減小