SOS微震检测系统基本操作与维护

1王杰冲击矿压课题组中国矿业大学煤炭安全与开采国家重点实验室波兰SOS微震监测系统[基本操作与维护]2主要内容系统组成系统构建MUTILOK和SEISGRAM软件基本操作系统软、硬件常见故障及解决方案系统维护注意事项常见问题交流3波兰SOS微震监测系统图1DLM-SO数据采集器图2记录仪图3分析仪图1检波测量探头1系统组成4波兰SOS微震监测系统鲍店、古城、星村、东滩、济三、赵楼忻州窑砚北、华亭、山寨、陈家沟海孜峻德、富力、南山、兴安、益新桃山河南理工平十一5波兰SOS微震监测系统岩体震动信号采集、记录和分析；多组波形处理；矿震三维定位和能量计算；积分、微分、滤波和频谱分析等；记录信号报警功能；系统结构简单，操作方便、安全可靠；系统扩展能力强，可由16通道扩展为32通道；“SEISGRAM”和“MULTILOK”软件操作简单，可视化能力强；波形分析，比如：积分、微分、滤波和频谱分析等；检波探头敏感度高，抗干扰能力强，记录的信号准确；多种矿震定位方法；矿震能量计算；除P波首次到达时间需分析人员标定外，其它工作均有计算机完成系统特点系统功能6波兰SOS微震监测系统微震监测系统机房防雷栅微震数据采集器记录仪UPS电源模块采矿工程师分析室分析仪打印机巷道巷道巷道微震检波测量探头巷道巷道巷道微震检波测量探头地面监控室井下图5SOS微震监测系统建立示意图防雷删2系统构建图7波兰SOS微震监测系统2.1系统构建8波兰SOS微震监测系统保留之前的台站位置作为候选点；确定了由91个候选点组成的集合；可使用的探头个数只有10个；共有6.4×1012个方案；改进后的台网中包含了原有的4个台站，其它6个台站则需要重新调整。台网优化布置9波兰SOS微震监测系统-800水平-500水平优化模拟云图10波兰SOS微震监测系统选几个通道参与定位更准确？01020304050607045678910三维定位误差/m通道个数A1A2A3A4A5A605010015020025030045678910三维定位误差/m通道个数B1B2B3B4计算震源到台站距离并排序由近及远不断增加探头个数利用台网布设评价模型计算震源和震中误差是否达到最大探头个数否由误差确定最优通道个数11波兰SOS微震监测系统震动信号波形文件波形文件Pp标记震动波形文件（较明显信号波形）保存误差检查能量计算明细标注返回下一波形文件筛选时间误差大于+10时间误差小于+10设置“工作目录”SEISGRAM软件中完成MUTILOK软件中完成图3-1波形文件数据处理流程图SOS微震监测系统包括MUTILOK和SEISGRAM两套软件，以及随后由矿大自主开发的plot、三维可视化、Surfer软件等组成。其主要完成对波形文件的数据和数据库文件的后处理，并最后以报表的形式直观的反应出开采工程出现的震动信息。下图表示了一个波形文件完成数据处理的流程。3软件操作12波兰SOS微震监测系统Step1路劲设置打开波形文件路劲波形文件（.w格式）波形文件保存位置图3-4“工作目录”设置SOS波形文件以“.w”格式保存在指定文件夹，定位之前首先运行软件（SESIGRAM、MUTILOK），设置好文件的读取路劲，然后可直接调用打开波形文件。如左图3-4所示13波兰SOS微震监测系统Step2Pp波形标记Pp标记后的波形如文件将已打开的波形文件开始P波初始到达标记，采用“先粗后细”的理念，对有明显起伏变化的所有通道先粗略的标记上Pp，再利用SESIGRAM软件中的界面缩放控件对波形文件Pp标记仔细调试，找出准确的起伏变化拐点。且参照MUTILOK软件对所选通道对应的测站浏览评估作为参考。一般，以所选通道对应的测站构成区域性分布为主。图3-5波形文件Pp标记14波兰SOS微震监测系统P波标记时间误差Step3定位后误差分析完成波形P波标记后，MUTILOK软件提供了P波标记时间误差判断功能，对所有标记过的通道均提供一个误差值，以“+、—”数值表示其偏离程度其中，表格中“+”值表示所标时间值偏后，在调节中应向前移动Pp标记，相反，“—”值偏差所表示时间值靠前，在调节中应向后移动Pp标记。这一过程持续反复调节，是误差值控制在+10以内。图3-6定位后时间误差分析窗口定位完成后震源显示15波兰SOS微震监测系统Step4能量计算SESIGRAM软件能量计算采用振幅谱和积分的形式计算，需要进一步完成对Pk、Sp、Sk的标记才能构成时间段，SESIGRAM将自动完成标记。在“MULTILOK”软件中，微震能量的计算是通过记录和校正震动参数的真实值这一基本方法来实现的，算发包括以下三个主要步骤：—计算能量密度—参考球系的能量密度转换—微震能量的最终计算EdtUndSS0(nkiikikivcr1,221RrFrErFr106U－能量流密度矢量n－表面积为S的微元dS的一元法向矢量-介质密度c–波的传播速度v–震动速率振幅-波组震动持续时间i=P,Sk=1,2,.....F(r)=(2r)2ne(2r-1)对于P波：np=1.083;p=0.0189km-1对于S波：ns=1.067;s=0.0165km-1.其中16波兰SOS微震监测系统Step5计算结果编辑增、删菜单栏震源显示控件震动发生时间、坐标、能量编辑栏震动时间震源坐标震动能量右图所示为工作表编辑窗口，完成波形文件数据处理后可对计算结果进行编辑，在编辑栏中包括“位置、巷道、煤层”等可详细编辑。同时可对数据库文件进行采用软件提取，可供后续研究使用。17波兰SOS微震监测系统二、系统硬件故障及维护18波兰SOS微震监测系统19波兰SOS微震监测系统1防雷栅正确安装齐纳安全栅安装在安全区。非本安端最大允许电压为250VAC/DC并不得有振动、冲击、无大电流和火花等电磁感应影响及周围环境中无强烈腐蚀的场所。采用汇流条安装方式。齐纳安全栅本安端电路和非本安端电路配线，不得接错和混淆。本安导线和非本安导线在汇线槽中应分开敷设，采用各自保护管。本安导线选用蓝色做为本安标记。齐纳安全栅的本安侧，不允许混有起它电源，包括其他本安电流的电源。禁止使用安全栅地线进行电焊强流操作。20波兰SOS微震监测系统2.1采集器过载保护（短路）在整个系统运行的过程中，采集器及承担信号的采集，同时也肩负对整个井下传感器的输电。由于电压不稳定、断路、短路等问题，常常会引起采集器出现故障。整个采集器从外部电输入到内置电路板，均有保护电路部分对整个系统做保护。下图分别表示采集器过载保护和电路板保护部分电路21波兰SOS微震监测系统3GPS时钟天线（驱动安装）GPS时钟主要对记录仪时间做调节，接收卫星信号定期对计算机时间更新。在使用过程中常会出现GPS软件运行停止问题，下面就GPS出现该问题的解决方案。Step1打开GPS程序，如下图所示：Step2点击程序界面的“Settings”控件，打开setup参数设置对话框22波兰SOS微震监测系统COM选择Step3找到GPS天线对应的接口右键单击“我的电脑”—-打开“属性”—-打开“设备管理器”—找到“端口（COM和LPT）”选项（如图蓝色选中区域），将该选项中的COM6或者COM1等等对应的把GPS参数设置对话框中Port设置成相应的端口。如下两图均为COM6：3GPS时钟天线（驱动安装）23波兰SOS微震监测系统3GPS时钟天线（驱动安装）GPS接收数据显示区域GPS卫星选择信号指示Step4端口设置完，紧接着将Setup对话框中的“Baudrate”选项设置为“4800”Step5设置后参数后，点击“ok”控件，即可完成。运行程序后正确界面如上图所示：24波兰SOS微震监测系统4利用万用表测试检波测量探头在拾振器安置之前，需对拾振器是否损毁、是否能良好运行进行监测，外表有无损毁可直接通过观察便知，下面所述为利用万用表检测拾振器内置电路是否正常的方法。拾振器拾振器采集器供电输电线缆采集器供电输电线缆测试拾振器电阻值（正常100―200Ω）20mA直流档串联测试供电电流值（正常12mA左右）50V电压档测采集器输出电压（正常在18―47V）25波兰SOS微震监测系统5波形图其中某一通道或者几个通道同时显示不正常采集器BNC插头处MUTILOK软件的“记录菜单”没有设置将万用表旋到直流电压档20V，红黑表笔分别接到BNC插头的两极，然后另一侧接探头，垂直上下晃动探头，观察万用表的读数应是否在10V左右，若在为正常，否则需要检修BNC插头；设置“记录菜单”中的“通道设置”选项，并保存设置；故障原因解决方案26波兰SOS微震监测系统6波形图所有通道显示一条直线（采集站所有显示灯不亮）电源接口处供电是否正常采集器电路板是否烧毁采集器前端电路保险丝是否完好采集器是微震系统的核心部分，承担着信号的采集和发送，所以采集器工作是否正常关系重大。根据出现的问题，逐次排查，首先从整个外围的电源设备检查是否有所短路、断路、电源线老化或者人为导致线路出现故障等等，若线路有问题，应组织矿上相关人员及时解决。接下来从采集器电路板排查出现故障的原因。“sos”微震监测系统采集器采用了多重电路保护。在排查电路板时我们应先从保护电路开始逐次检查。保护电路主要检查保险丝是否被烧毁，若保险丝熔断，系统将断路停止工作，这时我们应更换保险丝。注意：必须是同一型号的保险丝。故障原因解决方案27波兰SOS微震监测系统8记录仪主板或者电源受损磁盘坏道或者内存条松动鲍店煤矿记录仪在运行阶段出现蓝屏，硬盘指示灯显示不正常等问题。一般这类问题主要由于硬盘坏道和内存条松动引起。建议拆机后将内存条取下，清刷后在重新插入。更换坏道的硬盘，注意更换后的硬件应型号匹配。负责在使用的过程中容易出现故障。故障原因解决方案7记录仪蓝屏，硬盘指示灯显示不正常计算机主板和电源需专业计算机人员诊断受损元件，具体维修将由专业维修人员完成。28波兰SOS微震监测系统9双基色二极管（采集器灯变绿）29波兰SOS微震监测系统9双基色二极管（采集器灯变绿）30波兰SOS微震监测系统10拾震器安装供电传输线煤壁探头底板水泥浇注供电传输线煤壁底板探头充填M20螺纹的锚杆M20螺纹的锚杆垂直进行安装，安装在嵌入深于1m以上的与钻孔孔壁胶结的螺栓（锚杆）之上。螺栓（锚杆）嵌入的深度应适当选择，以便紧固在上面的拾震器不会从钻孔中伸出。在嵌入与固定拾震器的操作过程中，垂直安装（垂直拾震器）偏离度应小于10º。注意事项：锚杆的螺距需与拾震器的螺纹螺距吻合；拾震器安装位置应避开积水、顶帮围岩破碎地段；拾震器安装位置应避开车辆频繁来往地段；为避免过往人员碰撞拾震器，可在巷帮挖一凹槽，将拾震器布置在凹槽内，也可将拾震器安装在人员不易到达的硐室内。31波兰SOS微震监测系统避雷器采集仪记录仪分析仪打印机探头探头探头探头探头探头探头探头探头探头避雷器地表面井筒总线观测站机房ABC100010010050探头信号线水泥浇注地表土层B处放大图动力电缆信号电缆C处放大图底板水泥浇注探头DLM2001煤壁供电传输线2.52.15M20螺纹的锚杆A处放大图孔φ8mm10300φ150mm钢管120°0'0120°0'0φ150φ159φ219φ279R6砼基础φ12地脚螺栓孔φ159钢管法兰盘210480480法兰盘拾震仪电缆拾震仪φ20螺纹钢锚杆φ159钢管M10×110地脚螺栓1010钢板堵头拾震仪保护装置平面图拾震仪地面安装示意图信号电缆挂设位置示意图拾震仪与锚杆间连接段细螺纹加工示意图微震监测系统安装示意图11拾震器保护装置32波兰SOS微震监测系统三、MUTILOK&SESISGRAM常见问题33波兰SOS微震监测系统1.MUTILOK平面图上测站坐标的消失在现已安装的几套微震监测系统中，曾多次出现了测站坐标从MUTILOK平