基于LabVIEW的煤矿微震监测系统设计

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煤炭是我国的基础能源和重要原料,煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业。进入二十世纪以来,我国煤炭工业取得了长足进步,但发展过程中不平衡、不协调、不可持续问题依然突出,煤矿安全生产形势严峻,安全事故频繁发生,造成了严重的经济损失、人员伤亡以及恶劣的社会影响。传统的煤矿监测手段在实际应用的过程中存在着种种不足,因此需要一种新的监测手段来满足日益增长的监测需求。微震监测技术是一种新兴的煤矿监测预警技术,它是通过监测煤岩在内部或者外部扰动下发生微破裂而产生的微震信号,来反映煤岩的稳定性并实现灾害的监测和预警,从而能够采取相应的整治工作。由于煤矿井下复杂的开采环境,研发适用于煤矿井下的微震监测系统具有十分重要的意义。本文针对上述问题,围绕煤矿微震监测需求,在研发适用于煤矿井下的微震监测系统方面做了一系列工作。(1)分析了我国煤矿行业的重要性以及微震监测技术在防治煤矿灾害方面的作用,调研了微震监测技术和微震震源定位算法在国内外的研究现状。(2)根据煤矿现场环境对微震监测系统的设计需求进行了分析,提出了微震监测系统的总体方案并根据需求完成了相应的硬件系统设计和器件选型,为后续软件部分的设计工作提供了硬件基础。(3)利用LabVIEW实现了微震监测系统的实时采集软件设计。分析了采集软件的总体结构和运行流程,并对实现过程中所使用的相关DLL函数和主要模块构成进行了详细介绍,最终实现了采样参数配置,微震信号的多通道同步采集、显示、存储与传输功能,为后续微震信号分析和定位奠定了基础。在实验室环境下,使用本文研发的微震监测系统分别进行了标准正弦信号采集试验以及人工模拟微震信号采集试验,验证了系统在实验室环境下的可靠性。同时,在同煤集团燕子山煤矿井下对本文设计的微震监测系统进行了现场试验,使用微震监测系统监测煤矿井下现场的微震信号,验证了微震监测系统在现场环境的可行性。(4)本文实现了对微震监测系统的微震源定位软件设计。首先分析了微震源定位的实现流程,然后对单纯形法的原理以及该算法的软件实现流程进行了研究和介绍,之后对所设计的微震监测系统定位软件的各个主要模块进行了详细介绍。最后通过实验室微震定位试验,对本文设计的微震监测系统定位软件进行了验证,使用微震监测系统对人工模拟微震信号进行采集并定位,定位误差在10%左右,取得了较为满意的定位结果。
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