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加拿大ESG公司大连力软科技有限公司ESG微震监测系统技术文件编写：Mr.SpirosBettas测试：Mr.GailNicola审校：Mr.JohnP.Paind代理：大连力软科技有限公司1前言由力软科技引进并配以中文可视化后处理软件的微震监测系统（MMS），开发于上世纪七十年代初期。伴随着信息技术、计算技术的发展和计算机水平的提高而日渐成熟。它主要是利用声学原理和计算机强大的计算功能来实现精准定位发生微震事件的位置和级别。这套被称之为被动式微震监测系统（MMS）主要分为：地面部分、地下部分和数据传输部分，包括可视化软件部分。ESG被动式微震监测系统，已在北美和加拿大有着长期广泛的应用，成功应用于包括采矿、土木工程、石油天然气勘探开发、海上平台建设、大型建筑和防洪大坝等多个领域，这是一套集硬件、软件于一体的大型微震监测预警系统。该系统的原理与常规地震监测系统基本一样，只是它具有更强的敏感性和更高精准性，使得它所能监测的地下微震的震级更小、精度更高。加拿大ESG公司是一家创新研发公司，在工程，地震，岩石物理，采矿及石油工业领域集合了国际专门技术。其开发了专用的数据采集设备及处理软件，用来辅助对诱发地震与自然地震的监控。PaladinTM数据采集系统提供24位模数转换器，适合于对采矿，石油，原子能，存储及土工应用的地震监控。传感器有加速度式和地震检波器式两种；并且有分为单分量和三分量之分。该系统面向网络，低能，数字化，能够在局域网或远程无线网络进行独立或多个终端运行。21、范围本技术文件规定了ESG微震监测仪的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存等。本技术文件适用于ESG微震监测仪。2、引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T191-2000包装储运图示标志GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求GB3836.4-2000爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”GB4208外壳防护等级（IP代码）3、微震监测系统介绍ESG微震监测系统提供了一套能够对发生在矿井中的微震事件进行定位、记录、传输和后处理分析的有效技术手段。该系统由井下部分和地面部分组成，见图一。井下部分包含与信号传输电缆线连接的G1070型检波测量传感器，检波测量传感器接收到的微震信号以电流的形式通过传输电缆线传到Paladin信号采集和记录系统；模拟信号再通过电话线传给井下微震采集工作站进行数据处理；然后数据再以光信号的形式通过光缆传给地面微震工作站。地面部分包括与井下传输光缆线相连的光端盒、交换机和地面微震工作站。地面部分的设备安装在地面微震工作室内。每个Paladin数据采集与记录系统由6个微震信号采集传感器组成。3每一个微震采集工作站又与若干个Paladin数据采集相连。因此，整套微震监测系统能够最多控制和操作256个G1070检波测量传感器。图一微震监测系统布置图在幅频特性稳定之后，由检波测量传感器将所测量的信号放大、滤波、并传输到电流传输线路。已调制的电流信号再通过传输线路后传输到Paladin数据采集系统。电流模拟信号经过Paladin数据采集模数转化后，转变为数字信号，由于网线传输距离不能太远，否则信号衰减过快，因此必须再把数字信号转化为模拟信号，通过电话线传输到井下微震监测工作站。在井下微震监测工作站中，微震事件将被确定并存储到计算机存储器中，同时通过模块化设计的软件进行三维可视化定位处理和波形等其它分析。井下微震工作站处理后的数据通过电缆线传给井下光端盒转化为光信号，再通过光缆传给地面光端盒，然后光端盒再把光信号转化为数字4信号通过网线传给地面微震工作站。ESG微震监测系统采用模块化设计方式，实行远程采集PC配置，其构成主要包括：软件部分：Paladin标准版监测系统配备HNAS软件（信号实时采集与记录）、SeisVis软件（事件的三维可视化）、WaveVis软件（波形处理及事件重新定位）、ProLib软件（震源参数计算）、Spectr波谱分析软件、DBEidtor软件（数据过滤及报告生成）、Achiever软件（数据存档）、MMSView软件（远程网络传输与三维可视化）等组成的整套监测系统。硬件部分：30通道的加速计、配有电源并具备信号波形修整功能的Paladin传感器接口盒、Paladin地震记录仪、Paladin主控时间服务器、软件运行监视卡WatchDog，见图二。配置MMS-View的ESG微震监测系统有助于工程师对微震活动的演化规律做出预测，其主要功能如下：（1）实时、连续地采集现场产生的各种触发或连续的信号数据，并可以将采集数据记录保存多天，允许用户查看并随时重新处理从远程站点采集到的数据；（2）自动记录、显示并永久保存微震事件的波形数据；（3）系统采用震源的自动与人工双重拾取，可进行震源定位校正与各种震源参数的计算，并实现事件类型的自动识别；（4）可利用软件的滤波处理器、阈值设定与带宽检波功能等多种方式，修整事件波形并剔除噪声事件；（5）利用批处理手段可处理多天产生的数据列表；（6）自动记录采集到的震源信息，并保存为Access文档；（7）可导入待监测范围内的矿体、巷道等几何三维图形，提供可视化三维界面，实时、动态地显示产生的微震事件的时空定位、震级与震源参数等信息，并可查看历史事件的信息及实现监测信息的动态演示；5（8）在交互式三维显示图中，可进行事件的重新定位；（9）可选择用户设定时间范围内的、所需查看的各种事件类型，并输出包括事件定位图、累积事件数以及各种震源参数WORD或EXCEL报告，用户可根据需要查看事件信息；（10）可对微震数据进行过滤并定期打包保存。PALADIN仪器井下微震采集工作站PALADIN采集系统传感器图二微震监测系统设备该监测系统主要特点：采用网络启动，多站点配置运行，通过局域网或远程无线网络，提供24位模数转换的信号处理能力，是低耗电，耐6震数字化仪，内置自动校准功能，具备软件运行与系统健康状态诊断的自动监视。基于标准以太网通信，TCP/IP协议自动传导实现远程网络采集触发与连续数据。基于Linux操作平台的数据采集软件与基于WindowsXP操作平台的终端数据处理软件相互结合，使微震监测数据处理与微震事件MMS-View三维可视化软件无缝结合形成ESG微震监测系统。建立的矿山微震监测数据采集系统，可以实现对大帷幕区域微震活动进行24小时连续监测，获取了大量的微震活动性时空分布数字化记录，我们可以根据每天系统监测到的微震事件的三维坐标、震级大小、能量变化、地震波形等微震信息来分析岩体破裂诱发失稳的可能性，探讨岩体及其扰动条件下背景应力场积累、释放、转移的基本规律，建立背景应力场演化与微震活动性的关系，揭示大帷幕突水孕育过程中的微震活动时空演化规律，探寻动力灾害的微震前兆信息和失稳模式。我们还可以通过网络技术将现场数据向数据处理中心进行实时远距离传送，实现矿山微震监测信息与三维岩石破裂过程分析系统之间的信息交换，初步建立矿山微震监测分析系统。4、ESG微震监测系统工作原理当微震事件发生后会产生震动波，此波沿周围的介质向外传播，传感器接收原始的微震信号以后将其转变为电信号，将其发送到微震信号采集单元，软件将可以此电信号转变为数据信号并传给数据采集计算机，经过运行在数采计算机上的软件对原始的数据信号的加工处理后再传送给分析计算机，分析计算机运行的软件可以对微震动数据信号进行多方面处理和分析，这样就实现了对微震事件的定位、获取事件原始参数、传感器位置较正、趋势跟踪等处理，并可以对微震事件在绘图仪或三维空间和时间轴下进行实体演示，其原始数据和处理文件可实时显示。井下微震采集工作站通过与5个PALADIN数据采集记录系统、307个G1070检波测量传感器配合共同工作，同时采集站将本质安全型信号和非本质安全型信号隔离。测量传感器里的电流调制信号通过各种电缆传输进入采集站。在检波传感器内，通过运算放大器和传输器将G1070检波测量传感器检测到的信号准确复制，并转换为相应的模拟电压信号。传输线中的电流大小由安装在采集器前端的2色发光二极管控制。检波电路中的各电压信号进一步传输到滤波器中滤波处理，这样，信号的幅频响应（即频带宽度、信号水平）便可确定。信号适当处理后，进一步经过输出放大电路，放大倍数进行信号放大。主要电缆噪音可通过有可控开关的50Hz带通滤波器消除。整套微震采集站的供电电源为220V交流电，采集站经各种电缆分别向每个G1070检波测量传感器提供12V本质安全电源。微震监测仪就像聆听地音的耳朵，微震可视化软件则是透视地层变化的眼睛。力软专为ESG微震监测仪开发的中文可视化MMS-View软件系统，可以更加直观地演示地层内部微破裂的时空分布规律。配置MMS-View的ESG微震监测系统，是边坡、隧道、矿山、大坝等岩质或混凝土工程结构稳定性监测与分析的理想工具。5、技术要求5.1产品应符合本技术要求,并按照经规定程序批准的图样和技术文件制造。5.2环境条件5.2.1ESG监测系统用于机房、调度室、地下洞室的设备在下列环境下应能正常工作：环境温度：15℃-30℃；相对湿度：40％-70％；大气压力：80Kpa-106Kpa；8温度变化率：小于10℃/h，且不得结露；GB/T2887规定的尘埃、照明、噪声、电磁场干扰和接地条件。5.2.2井下设备应能在下列条件下正常工作：环境温度：0℃～40℃；平均相对湿度：不大于95％（＋25℃）；大气压力：80kPa～106kPa;有爆炸性气体混合物，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体。5.3电缆要求5.3.1传感器电缆主要作用：传感器附带的电缆线长度(10m)有限，须购买同类型电缆连接到Paladin上；型号及规格：20AWG，带铝线圈的双绞屏蔽铜芯电缆；数量：30根5.3.2传输电缆主要作用：通过集线器，将各条传感器电缆汇集于一条总电缆，然后再接入Paladin连接盒中。规格及数量：12芯屏蔽铜电缆长度：据现场位置确定；（注意：每对芯线必须有一根屏蔽线）5.3.3集线器主要作用：将各个传感器传输电缆汇集到总电缆，然后接到Paladin连接盒中；安放环境：硐室内，防杂电、电火花、高压电，防强磁干扰，以及防爆破产生的烟雾、粉尘等；9规格及数量：视现场情况而定5.3.4电话电缆主要作用：Paladin与地下微震信号采集工作站（PC）间的数据通信将通过电话电缆采用DSL调制解调器传输。这样，就需要在每个Paladin记录仪与地下工棚里的PC机间安装电话电缆。型号及规格：24AWG，非屏蔽双绞铜芯电话电缆，PVC外皮；长度：为保证信号传输质量，长度小于600m；（注意）：购买电话电缆时，请务必问清传输速度与传输距离。5.3.5电源电缆主要作用：地下设备如Paladin和PC机需要电源，需要在Paladin记录仪的场所与地下PC机上连接240V交流电（VAC）的电源。若电压不稳，还需要与矿山协商安装稳压器。每个Paladin盒能很好地接地也是有必要的。规格：2芯屏蔽双绞线；长度：根据现场确定5.3.6光纤主要作用：地下微震信号采集工作站（PC）与地面PC机间的数据通信通过光纤采用TCP/IP协议传输，因此需要安装单模式光纤。长度：据现场确定5.3.7光电转换器主要作用：将传输到地表的光信号转换成电信号，再输入地表PC机处理；5.4供电电源5.4.1地面设备交流电源：额定电压：220V，允许偏差－10％～＋10％；10谐波：不大于5%;频率：50Hz，允许偏差±5％。5.4.2井下微震采集工作站电源：额定电压：220V，允许偏差－10％～＋10％；谐波：不大于5%;频率：50Hz，允许偏差±5％。5.4.3井下PALADIN电源：额定电压：120V，允许偏差－10％～＋10％；谐波：不大于5%;频率：50Hz，允许偏差±5％。另外，地上主机微震工作站、井下微震采集工