基于物联网的前置式井下微震数据采集系统的制作方法
基于物联网的前置式井下微震数据采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及井下监控装置或系统技术领域，尤其涉及一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统。
【背景技术】
[0002]常规监测一般采用“一矿一系统”相对独立的工作模式，井下数据采集、地面数据分析都在一个矿进行，如图1所示。井下检波器接收到信号，通过专用电缆传输到井下采集分站，采集分站通过光纤传输到矿井地面监控室，由监控室技术人员进行分析、处理，如图2所示。这种工作模式具有操作简便、易于管理、工作效率较高等优点，但同时也存在如下不足:
[0003](I)作为一种精密监测设备，整套设备造价一般在三、四百万元以上，“一矿一系统”成本明显偏高，既造成矿井经济负担过重，也影响该技术推广；
[0004](2)受人员素质、技术能力等所限，专业技术人员缺乏，后续数据分析工作跟不上，许多矿井尽管安装了微震监测系统，但使用效果并不明显，系统先进的技术功能未能完全发挥；
[0005](3)系统主服务器本身具有强大的扩充功能，一个主服务器至少具有256道容量(根据实际需要还可进一步扩充)，可连接256个检波器，一个矿所能布置的检波器总数一般只有几十个，“一矿一系统”模式制约了系统硬件功能的扩充。
[0006]目前，国内常用的微震监测网络，都是将单个矿井作为一个相对独立的完整监测单元，每一个矿井地面都配备一台主服务器，微震数据处理都在本矿井完成。每个矿井主服务器再通过物联网系统，将监测处理结果传输到监测监控中心。这种数据传输模式也可称后置式传输模式，实质上只起到对监测结果的集中显示、管理、调度作用。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，所述采集系统具有成本低、数据分析准确、可靠的特点。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器，所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个采集分站连接，采集分站布置于不同的矿井内，每个采集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。
[0009]进一步优选的技术方案在于:所述无线网络为3G/4G无线网络。
[0010]进一步优选的技术方案在于:所述检波器包括三轴检波器和单轴检波器，三轴检波器与单轴检波器相间布置于钻孔内。
[0011]进一步优选的技术方案在于:单轴检波器布置在下斜钻孔内，钻孔倾角-15°?-30°，三轴检波器布置在水平钻孔或上斜钻孔内，钻孔倾角O°?+30°。
[0012]进一步优选的技术方案在于:所述钻孔的孔深在4m-20m之间。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型将采集系统前移，多个矿井共用一台主服务器，每个矿井只配置井下数据采集系统即可，井下监测数据通过物联网直接传输到监控中心主服务器，传输的是原始数据，矿井只是一个数据采集站，数据分析、处理都由监控中心主服务器完成。既能充分发挥监控中心专业技术人员资料分析处理技术优势，又可充分发挥一台主服务器的庞大处理功能，每个矿作为一个监测单元只需配备一套井下数据采集系统，无需配备专门资料分析人员和主服务器、电脑、分析软件等设备，设备投资和人力资源成本大大下降。同时，由于传输的是原始数据，避免了矿井非专业人员处理可能造成的有效信息遗漏、误判，因此，资料分析解释的可靠性大幅提高。
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中单矿井微震监测系统
[0015]图2是现有技术中传统后置式传输模式多矿井微震监测系统；
[0016]图3是本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0019]如图3所示，本实用新型公开了一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器。所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个采集分站连接，采集分站布置于不同的矿井内，每个采集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。
[0020]布置方法及工作原理:首先，根据工程目的对矿井A井下监测系统进行专门设计，施工井下钻孔，每个钻孔中布置I个检波器，各个检波器通过电缆连接到井下采集分站A，组成矿井井下监测子系统A。采集分站A通过光纤与井下环网相连，通过矿井A的子交换机接入企业集团物理网络，到集团核心交换机，再由集团核心交换机传输数据到监控中心主服务器，由专业人员进行分析、处理，实现系统的监测预警功能。
[0021]与常规后置式传输模式相比，本实用新型将采集系统前移，多个矿井共用一台主服务器，每个矿井只配置井下数据采集系统即可，井下监测数据通过物联网直接传输到监控中心主服务器，传输的是原始数据，矿井只是一个数据采集站，数据分析、处理都由监控中心主服务器完成。既能充分发挥监控中心专业技术人员资料分析处理技术优势，又可充分发挥一台主服务器的庞大处理功能，每个矿作为一个监测单元只需配备一套井下数据采集系统，无需配备专门资料分析人员和主服务器、电脑、分析软件等设备，设备投资和人力资源成本大大下降。同时，由于传输的是原始数据，避免了矿井非专业人员处理可能造成的有效信息遗漏、误判，因此，资料分析解释的可靠性大幅提高。
[0022]井下监测系统布置一般采用环绕式布置方式，以监测目标区域为中心，沿周围巷道均匀布置检波器，相邻检波器间距一般100m-200m，三轴检波器与单轴检波器相间布置。单轴检波器一般布置在下斜钻孔内，钻孔倾角-15°?-30°，三轴检波器一般布置在水平钻孔或上斜钻孔内，钻孔倾角O°?+30°。检波器埋设深度要求避开巷道松动圈破坏范围，孔深一般在4m-20m之间，并与围岩紧密接触。检波器空间位置尽量不在一个水平面或一个岩层层位，形成一个空间、立体监测网络。
[0023]各个检波器监测到的微震信号通过井下采集分站，进入井下环网，通过矿井子交换机传输到集团核心交换机，再传输到监测监控中心，进入主服务器，由专业人员进行分析、处理，实现系统的监测预警功能。对于企业集团物理网络缺乏或独立矿井，可借助于3G/4G基站通过互联网实现数据的实时远程传输。
[0024]针对常规微震设备自身要求主服务器与井下采集分站IP段必须一致问题，通过在子公司子交换机进行硬设，可以顺利实现跨网络、跨地区传输。
【主权项】
1.一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器，所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个米集分站连接，米集分站布置于不同的矿井内，每个米集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。2.根据权利要求1所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述无线网络为3G/4G无线网络。3.根据权利要求1所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述检波器包括三轴检波器和单轴检波器，三轴检波器与单轴检波器相间布置于钻孔内。4.根据权利要求3所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:单轴检波器布置在下斜钻孔内，钻孔倾角-15°?-30°，三轴检波器布置在水平钻孔或上斜钻孔内，钻孔倾角O °?+30°。5.根据权利要求1所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述钻孔的孔深在4m-20m之间。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，涉及井下监控装置或系统技术领域。所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器，所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个采集分站连接，采集分站布置于不同的矿井内，每个采集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。所述采集系统具有成本低、数据分析准确、可靠的特点。
【IPC分类】E21F17/00, G01V1/22, G01V1/16
【公开号】CN204716292
【申请号】CN201520229696
【发明人】刘建功, 李玉宝, 啜晓宇, 赵立松, 孙新博, 孟凡岭, 路光, 王丹
【申请人】河北煤炭科学研究院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月16日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及井下监控装置或系统技术领域，尤其涉及一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统。
【背景技术】
[0002]常规监测一般采用“一矿一系统”相对独立的工作模式，井下数据采集、地面数据分析都在一个矿进行，如图1所示。井下检波器接收到信号，通过专用电缆传输到井下采集分站，采集分站通过光纤传输到矿井地面监控室，由监控室技术人员进行分析、处理，如图2所示。这种工作模式具有操作简便、易于管理、工作效率较高等优点，但同时也存在如下不足:
[0003](I)作为一种精密监测设备，整套设备造价一般在三、四百万元以上，“一矿一系统”成本明显偏高，既造成矿井经济负担过重，也影响该技术推广；
[0004](2)受人员素质、技术能力等所限，专业技术人员缺乏，后续数据分析工作跟不上，许多矿井尽管安装了微震监测系统，但使用效果并不明显，系统先进的技术功能未能完全发挥；
[0005](3)系统主服务器本身具有强大的扩充功能，一个主服务器至少具有256道容量(根据实际需要还可进一步扩充)，可连接256个检波器，一个矿所能布置的检波器总数一般只有几十个，“一矿一系统”模式制约了系统硬件功能的扩充。
[0006]目前，国内常用的微震监测网络，都是将单个矿井作为一个相对独立的完整监测单元，每一个矿井地面都配备一台主服务器，微震数据处理都在本矿井完成。每个矿井主服务器再通过物联网系统，将监测处理结果传输到监测监控中心。这种数据传输模式也可称后置式传输模式，实质上只起到对监测结果的集中显示、管理、调度作用。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，所述采集系统具有成本低、数据分析准确、可靠的特点。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器，所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个采集分站连接，采集分站布置于不同的矿井内，每个采集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。
[0009]进一步优选的技术方案在于:所述无线网络为3G/4G无线网络。
[0010]进一步优选的技术方案在于:所述检波器包括三轴检波器和单轴检波器，三轴检波器与单轴检波器相间布置于钻孔内。
[0011]进一步优选的技术方案在于:单轴检波器布置在下斜钻孔内，钻孔倾角-15°?-30°，三轴检波器布置在水平钻孔或上斜钻孔内，钻孔倾角O°?+30°。
[0012]进一步优选的技术方案在于:所述钻孔的孔深在4m-20m之间。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型将采集系统前移，多个矿井共用一台主服务器，每个矿井只配置井下数据采集系统即可，井下监测数据通过物联网直接传输到监控中心主服务器，传输的是原始数据，矿井只是一个数据采集站，数据分析、处理都由监控中心主服务器完成。既能充分发挥监控中心专业技术人员资料分析处理技术优势，又可充分发挥一台主服务器的庞大处理功能，每个矿作为一个监测单元只需配备一套井下数据采集系统，无需配备专门资料分析人员和主服务器、电脑、分析软件等设备，设备投资和人力资源成本大大下降。同时，由于传输的是原始数据，避免了矿井非专业人员处理可能造成的有效信息遗漏、误判，因此，资料分析解释的可靠性大幅提高。
【附图说明】
[0014]图1是现有技术中单矿井微震监测系统
[0015]图2是现有技术中传统后置式传输模式多矿井微震监测系统；
[0016]图3是本实用新型的原理框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0019]如图3所示，本实用新型公开了一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器。所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个采集分站连接，采集分站布置于不同的矿井内，每个采集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。
[0020]布置方法及工作原理:首先，根据工程目的对矿井A井下监测系统进行专门设计，施工井下钻孔，每个钻孔中布置I个检波器，各个检波器通过电缆连接到井下采集分站A，组成矿井井下监测子系统A。采集分站A通过光纤与井下环网相连，通过矿井A的子交换机接入企业集团物理网络，到集团核心交换机，再由集团核心交换机传输数据到监控中心主服务器，由专业人员进行分析、处理，实现系统的监测预警功能。
[0021]与常规后置式传输模式相比，本实用新型将采集系统前移，多个矿井共用一台主服务器，每个矿井只配置井下数据采集系统即可，井下监测数据通过物联网直接传输到监控中心主服务器，传输的是原始数据，矿井只是一个数据采集站，数据分析、处理都由监控中心主服务器完成。既能充分发挥监控中心专业技术人员资料分析处理技术优势，又可充分发挥一台主服务器的庞大处理功能，每个矿作为一个监测单元只需配备一套井下数据采集系统，无需配备专门资料分析人员和主服务器、电脑、分析软件等设备，设备投资和人力资源成本大大下降。同时，由于传输的是原始数据，避免了矿井非专业人员处理可能造成的有效信息遗漏、误判，因此，资料分析解释的可靠性大幅提高。
[0022]井下监测系统布置一般采用环绕式布置方式，以监测目标区域为中心，沿周围巷道均匀布置检波器，相邻检波器间距一般100m-200m，三轴检波器与单轴检波器相间布置。单轴检波器一般布置在下斜钻孔内，钻孔倾角-15°?-30°，三轴检波器一般布置在水平钻孔或上斜钻孔内，钻孔倾角O°?+30°。检波器埋设深度要求避开巷道松动圈破坏范围，孔深一般在4m-20m之间，并与围岩紧密接触。检波器空间位置尽量不在一个水平面或一个岩层层位，形成一个空间、立体监测网络。
[0023]各个检波器监测到的微震信号通过井下采集分站，进入井下环网，通过矿井子交换机传输到集团核心交换机，再传输到监测监控中心，进入主服务器，由专业人员进行分析、处理，实现系统的监测预警功能。对于企业集团物理网络缺乏或独立矿井，可借助于3G/4G基站通过互联网实现数据的实时远程传输。
[0024]针对常规微震设备自身要求主服务器与井下采集分站IP段必须一致问题，通过在子公司子交换机进行硬设，可以顺利实现跨网络、跨地区传输。
【主权项】
1.一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器，所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个米集分站连接，米集分站布置于不同的矿井内，每个米集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。2.根据权利要求1所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述无线网络为3G/4G无线网络。3.根据权利要求1所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述检波器包括三轴检波器和单轴检波器，三轴检波器与单轴检波器相间布置于钻孔内。4.根据权利要求3所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:单轴检波器布置在下斜钻孔内，钻孔倾角-15°?-30°，三轴检波器布置在水平钻孔或上斜钻孔内，钻孔倾角O °?+30°。5.根据权利要求1所述的基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，其特征在于:所述钻孔的孔深在4m-20m之间。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于物联网的前置式井下微震数据采集系统，涉及井下监控装置或系统技术领域。所述采集系统包括若干个检波器、若干个采集分站、若干个子交换机、集团核心交换机以及监控中心主服务器，所述检波器布置于井下的相应钻孔内，若干个检波器构成一组，每组检波器通过电缆与一个采集分站连接，采集分站布置于不同的矿井内，每个采集分站对应一个子交换机，每个交换机通过光纤与对应的井下环网连接，井下环网与采集分站通过光纤连接，若干个子交换机与集团核心交换机之间通过有线网络或无线网络进行数据传输，集团核心交换机与监控中心主服务器之间通过有线网络进行数据传输。所述采集系统具有成本低、数据分析准确、可靠的特点。
【IPC分类】E21F17/00, G01V1/22, G01V1/16
【公开号】CN204716292
【申请号】CN201520229696
【发明人】刘建功, 李玉宝, 啜晓宇, 赵立松, 孙新博, 孟凡岭, 路光, 王丹
【申请人】河北煤炭科学研究院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年4月16日
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