一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，主要包括微震采集儀和微震系統服務器等。微震采集儀主要包括信號硬件濾波模塊、AD采集模塊、信號特征分析模塊和多指標智能濾波模塊和數據與高精度時間融合模塊等，主要負責信號濾波、分析、采集與傳輸；微震系統服務器包括信號采集控制模塊、信號存儲和分析模塊和時間源模塊等，主要完成參數設置、信號分析和時間同步等功能。本發明提高了時間同步精度，能滿足現場高精度試驗需要；既能連續有效的記錄微震數據，又能將噪音水平保持在較低的水平；可根據實際需求，進行智能濾波，波形采集設置，實現了數據的穩定傳輸、存儲與處理，為災害快速分析快速預警提供了保障。
【專利說明】一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微震監測領域，具體涉及一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系 統，適用于礦山（煤礦和非煤礦山）開采、油氣田開發、水利水電與道路交通建設、水庫蓄 水、核廢料儲存、溫室氣體地下封存、海底資源開采、國防建設誘發的巖爆、頂板坍塌、地壓 沖擊、滑坡、地震等工程災害的安全監測、評估與管理。
【背景技術】
[0002] 微震監測技術是19世紀90年代發展起來的一種新的物探技術，該技術的原理是 利用傳感器采集巖石裂紋萌生、擴展、滑移時內部積聚的能量以應力波的形式釋放而產生 的震動信號，記錄微震波形變化的過程與規律，通過分析微震波信息獲得巖體破壞的時間、 位置、破壞的尺寸、能量大小及非線性變形的演化規律等數據，從而判斷、評估監測范圍內 巖體的穩定性，預測預報災害發生的時間和位置，為工程管理和災害防治提供技術支持。
[0003] 微震監測技術是現代計算機技術、現代通訊技術、GPS授時技術、地震學相關技術 的綜合集成，上世紀九十年代以來，這些技術得到了迅猛發展，因此，微震監測技術與分析 方法近年來取得了突破性進展。加拿大、澳大利亞、美國、英國、南非以及波蘭都已進行了微 地震監測技術的研究，國內50年代末期，北京門頭溝礦用當時中科院地球物理所研制的微 震儀（哈林地震儀改裝），監測沖擊礦壓活動，記錄器采用熏煙走紙筆繪記錄。直到今天， 微震監測技術經過不斷改進和發展，各種類型的微震監測系統在國內多個領域如雨后春筍 般地應用起來，如加拿大ESG微震監測系統，波蘭S0S微震監測系統，南非MS微震監測系 統，山東科技大學與澳大利亞聯邦科學院聯合研制了用于煤礦的微震監測系統，北京科技 大學、遼寧工程技術大學等單位也先后研制了自具特色的微震監測系統，已經成為礦產資 源勘探與開采、油氣田勘探開發、水利水電與道路交通建設等領域重大巖石工程災害監測 與預報的重要手段，得到了廣泛應用。
[0004] 深入研究發現現有監測系統進行深入的科學研究仍有以下不足需要進一步改進 與提商：
[0005] 1)現有微震系統，大多數采取采集儀、供電設備及各種通訊設備獨立運行的方案， 這種方案的好處是降低了成本、便于損壞后的維修，但由于現場條件十分復雜，工作區往往 潮汽大、灰塵多、爆破與巖爆災害等沖擊頻繁、機械設備密集，很容易造成設備之間接口松 動、接口被潮濕多灰塵的環境銹蝕、設備之間的線路被沖擊波或機械設備損壞，致使微震系 統在復雜環境下，難以監測到連續有效的微震數據；而且由于接口繁多，故障排除費時費 力；為此，亦有
【發明者】采取了將采集儀、供電設備及各種通訊設備綜合集成的方案，該方案 雖然較好的解決了上述問題，但又帶來了新的難題：由于各電器元件綜合集成，微震系統長 期運行時背景噪音較高，影響巖石破裂弱信號的采集。
[0006] 2)現有微震系統監測節點與服務器之間多采取GPS (Global Positioning System) 和NTP (Network Time Protocol)相結合的時間同步策略，有GPS信號的條件下，時間同步精 度可達十幾個微妙；無 GPS信號的條件下，在WANs (Wide Area Networks)內的時間精度約 在10-100毫秒，在LAN (Local Area Network)內的時間精度約在0. 5-2毫秒。時間同步精 度（尤其是無 GPS信號條件下）難以滿足高精度現場試驗（比如圍巖松動圈測試，巖石微 破裂監測及破裂機制研究）需要。
[0007] 3)A/D轉換位數是影響微震系統靈敏度及精度的重要指標，A/D轉換位數越高，采 集到的波形數據越真實，系統靈敏性越高。現有微震系統A/D轉換位數一般以18位居多， 部分達到了 24位，這雖然可以滿足一般監測的需要，但對于深入的科學研究還是不夠的， 更精準的微震信號到時拾取、微震源能量計算、破壞源機理分析，需要設計更高精度的A/D 轉換采集儀。A/D轉換位數越高、采樣頻率越大，采集模塊的負荷就越大，部分數據難以及時 得到有效處理，甚至數據丟失；對集成線路板、處理器及各電器元件之間的配置與優化要求 越高，不合理的配置將會導致采集更多的背景噪音。
[0008] 4)為了確保能采集到更多的有效信號，現有微震系統數據采集多采用連續采集模 式，這種采集模式對信號不設濾波條件，數據量非常巨大，數據傳輸、存儲與處理一直是一 個難題，難以滿足對巖石工程災害快速分析與預警的需要。因此，在采集儀中設置濾波模 塊，實時智能的濾除現場環境噪音，減輕采集儀及數據傳輸線路的負擔，提高數據分析的效 率，滿足災害快速分析快速預警需要是非常必要的。
[0009] 因此，對微震系統的多種功能進行優化、設計、改造與集成，引入新的時間同步策 略與濾波技術，設計更高精度的A/D轉換采集儀，發明一種盡量減少現場復雜環境的影響， 能使微震系統各個采集節點時間同步精度更高，到時拾取、微震源能量計算、破壞源機理分 析更準確的多功能綜合集成的高精度智能微震監測系統是必要的。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的是在于針對現有技術存在的上述問題，提供一種多功能綜合集成高 精度智能微震監測系統。
[0011] 本發明的上述目的通過以下技術方案實現：
[0012] 一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，包括微震采集儀，微震采集儀包 括中央處理器和信號硬件濾波模塊，信號硬件濾波模塊依次通過AD采集模塊、信號特征分 析模塊和多指標智能濾波模塊與中央處理器連接，
[0013] 信號特征分析模塊包括：
[0014] 頻譜分析模塊，用于通過離散傅立葉變換建立位移-頻率或速度-頻率或加速 度-頻率關系，獲取信號的最大振幅頻率和平均頻率；
[0015] 計數分析模塊，用于統計波形信號振幅超過預先設置的電壓門檻值的次數；
[0016] 上升時間分析模塊，用于計算波形信號的振幅超過預先設置的電壓門檻值到振幅 最大的時間；
[0017] 下降時間分析模塊，用于計算波形信號從振幅最大到振幅低于預先設置的電壓門 檻值的時間；
[0018] 持續時間分析模塊，用于計算波形信號從振幅超過預先設置的電壓門檻值到振幅 低于預先設置的電壓門檻值的時間；
[0019] 振幅分析模塊，用于記錄波形信號的最大振幅；
[0020] 轉角頻率分析模塊，用于通過最小二乘法反分析確定微震事件的轉角頻率；
[0021] 能量計算模塊，用于計算巖石破裂P波能量、S波能量和總能量；
[0022] 短時平均比長時平均模塊，用于計算信號在第η個采樣點時的短時平均值和長時 平均值的比值；
[0023] 多指標智能濾波模塊，用于將信號特征分析模塊獲得的參數根據預定的篩選方式 與預設的閾值范圍進行比較，選取濾除后的信號。
[0024] 如上所述的多指標智能濾波模塊包括單指標濾波模塊，單指標濾波模塊預先設定 平均頻率、最大振幅頻率、轉角頻率、計數、上升時間、下降時間、持續時間、振幅、能量和短 時平均比長時平均指標中的1個指標的閾值范圍，然后和信號特征分析模塊的分析結果進 行比較，若信號特征分析模塊的分析結果在單指標濾波模塊設定的范圍內，則濾除該信號， 否則進行采集和存儲。
[0025] 如上所述的多指標智能濾波模塊還包括多指標濾波模塊，多指標濾波模塊預先設 定平均頻率、最大振幅頻率、轉角頻率、計數、上升時間、下降時間、持續時間、振幅、能量和 短時平均比長時平均指標中若干個指標的范圍，然后和信號特征分析模塊的分析結果進行 比較，若信號特征分析模塊的分析結果均在多指標濾波模塊設定的范圍內，則濾除該信號， 否則進行采集和存儲。
[0026] 如上所述的多指標智能濾波模塊還包括智能學習濾波模塊，智能學習濾波模塊通 過ΒΡ神經網絡對波形信號進行濾除，ΒΡ神經網絡包括1個輸入層、2個中間層和1個輸出 層，輸入層包括平均頻率、最大振幅頻率、轉角頻率、計數、上升時間、下降時間、持續時間、 振幅、能量和短時平均比長時平均這10個神經元，輸出層包括信號類型1個神經元。
[0027] 如上所述的信號硬件濾波模塊包括與AD采集模塊連接的硬件濾波模塊和與硬件 濾波模塊連接的信號保真模塊，
[0028] 信號保真模塊包括加速度型傳感器信號保真模塊和速度型傳感器信號保真模塊，
[0029] 加速度型傳感器信號保真模塊，用于給加速度傳感器提供恒流源并對加速度傳感 器采集到的波形信號削峰、整形，
[0030] 速度型傳感器信號保真模塊，用于對波形信號削峰、整形，
[0031] 硬件濾波模塊通過比較采集到的電壓值和事先設置的電壓檻值的大小來判斷波 形信號是否為有效信號，若采集到的電壓信號超過事先設置的電壓檻值，對該信號進行采 集、分析和存儲；否則丟棄該波形信號。
[0032] -種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，還包括微震系統服務器，微震系 統服務器包括信號存儲和分析模塊，
[0033] 信號存儲和分析模塊，用于對頻譜分析模塊、計數分析模塊、上升時間分析模塊、 下降時間分析模塊、持續時間分析模塊、振幅分析模塊、轉角頻率分析模塊、能量計算模塊 和短時平均比長時平均模塊的閾值范圍進行設置；還用于存儲微震采集儀采集的微震數 據。
[0034] 如上所述的微震系統服務器還包括遠距離高精度時間同步授時模塊和時間源模 塊，所述的微震采集儀還包括與中央處理器連接的遠距離高精度時間同步從模塊，
[0035] 遠距離高精度時間同步授時模塊，用于將時間源模塊生成的時間信息通過ΡΤΡ協 議并通過主從式點對點的同步方式傳輸到遠距離高精度時間同步從模塊，
[0036] 所述的時間源模塊包括GPS時鐘和銣鐘。
[0037] 如上所述的微震系統服務器還包括信號采集控制模塊，
[0038] 信號采集控制模塊用于設置微震采集儀IP地址、網關、端口及微震系統服務器IP 地址，
[0039] 還用于傳感器類型、數量、傳感器靈敏度、頻率范圍及坐標信息的選擇設置，傳感 器類型選自單向加速度傳感器、三向加速度傳感器、單向速度傳感器、三向速度傳感器中的 1種，
[0040] 還用于加速度型傳感器信號保真模塊、速度型傳感器信號保真模塊的選擇設置，
[0041] 還用于微震采集儀采樣頻率設置，即AD采集模塊的采樣頻率設置，
[0042] 還用于單指標濾波模塊、多指標濾波模塊和智能學習濾波模塊的選擇設置，
[0043] 還用于選擇GPS時間同步或者銣鐘時間同步。
[0044] 如上所述的微震采集儀還包括數據與高精度時間融合模塊，數據與高精度時間融 合模塊用于將中央處理器采集到的微震信號與同步后的時間信息進行融合得到帶時間標 簽的微震信號并傳送到移動存儲設備，數據與高精度時間融合模塊還通過光電轉換模塊將 帶時間標簽的微震信號傳送至信號存儲和分析模塊。
[0045] 如上所述的遠距離高精度時間同步授時模塊依次通過光電轉換模塊和過流過壓 保護模塊與遠距離高精度時間同步從模塊進行時間同步；信號存儲和分析模塊和信號采集 控制模塊均通過光電轉換模塊和過流過壓保護模塊與中央處理器連接，所述的信號保真模 塊通過過流過壓保護模塊與傳感器接口連接，過流過壓保護模塊與接地柱連接。
[0046] 本發明與現有技術相比，具有以下優點：
[0047] 1、本發明在確保微震系統長期運行時背景噪音保持較低水平的前提下，較好地解 決了復雜環境下，微震系統難以監測到連續有效的微震數據的難題；
[0048] 2、本發明提高了微震監測系統在無 GPS信號的條件下采集儀之間的時間同步精 度，能滿足高精度現場試驗（如圍巖松動圈測試，巖石破裂機制研究）需要；
[0049] 3、本發明實現了高精度A/D轉換與采集系統的整體協調，既能有效的處理監測到 數據，同時又能將噪音水平保持在一個較低的水平；
[0050] 4、本發明在微震采集儀中同時添加了硬件濾波和多指標智能濾波模塊，并可根據 實際需求，設置是否采集波形，實現了數據的穩定傳輸、存儲與處理，為災害快速分析快速 預警提供了保障。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0051] 圖1為本發明整體結構功能流程圖；
[0052] 圖2為信號保真模塊結構圖；
[0053] 圖3為信號特征分析模塊結構圖；
[0054] 圖4為多指標智能濾波模塊結構圖；
[0055] 圖5本發明與現有微震系統數據連續性對比圖；
[0056] 圖6 (a)本發明時間同步效果（同步誤差250ns);
[0057] 圖6(b)現有微震系統網絡時間同步效果（同步誤差180ms);
[0058] 圖7 (a)本發明背景噪音：小于1. 0E_7m. s4 ;
[0059] 圖7 (b)現有微震系統背景噪音：大于4. 0E_7m. s 1 ;
[0060] 圖8 (a)本發明采取濾噪措施后信號數（48個）及空間分布；
[0061] 圖8(b)現有微震系統接收到信號數（82個）及空間分布。
[0062] 其中，1-加速度傳感器，2-速度傳感器，3-傳感器接口（IP67標準），4-過流過壓 保護模塊，5-接地柱，6-信號保真模塊，6-1-加速度型傳感器信號保真模塊，6-2 -速度型 傳感器信號保真模塊，7-硬件濾波模塊，8-信號特征分析模塊，8-1-頻譜分析模塊，8-2-計 數分析模塊，8-3-上升時間分析模塊，8-4-下降時間分析模塊，8-5持續時間分析模塊， 8-6-振幅分析模塊，8-7-轉角頻率分析模塊，8-8-能量計算模塊，8-9-短時平均比長時平 均模塊，9-多指標智能濾波模塊，9-1-單指標濾波模塊，9-2-多指標濾波模塊，9-3-智能學 習濾波模塊，11-2號微震采集儀，12-AD采集模塊（32位高精度AD采集模塊），13-N號微震 采集儀，14-中央處理器，15-數據與高精度時間融合模塊，16-IP67標準USB接口，17-移動 存儲設備，18-遠距離高精度時間同步從模塊，19-光電轉換模塊，20-IP67標準以太網和光 纖接口，21-時間源模塊，22-遠距離高精度時間同步授時模塊，23-信號存儲和分析模塊， 24-信號采集控制模塊，25-不間斷電源，26-IP67標準電源接口，27-1號微震采集儀。
【具體實施方式】
[0063] 以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步詳細描述。
[0064] 一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，包括微震采集儀、微震系統服務 器、傳感器（包括加速度傳感器1和速度傳感器2)及移動存儲設備17。
[0065] 微震采集儀與傳感器（包括加速度傳感器1和速度傳感器2)通過IP67標準傳感 器接口 3連接。
[0066] 微震采集儀與移動存儲設備17通過IP67標準USB接口連接。
[0067] 微震采集儀與微震系統服務器通過IP67標準以太網和光纖接口 20連接。
[0068] 微震采集儀包括IP67標準傳感器接口 3、過流過壓保護模塊4、接地柱5、信號保真 模塊6、硬件濾波模塊7、信號特征分析模塊8、多指標智能濾波模塊9、AD采集模塊12、中央 處理器14、數據與高精度時間融合模塊15、IP67標準USB接口 16、遠距離高精度時間同步 從模塊18、光電轉換模塊19、IP67標準以太網和光纖接口 20、不間斷電源25和IP67標準 電源接口 26。
[0069] 其連接關系是：1)IP67標準傳感器接口 3與過流過壓保護模塊4連接，過流過壓 保護模塊4與信號保真模塊6連接，信號保真模塊6與硬件濾波模塊7連接，硬件濾波模塊 7與AD采集模塊12連接，AD采集模塊12與中央處理器14連接；2) IP67標準USB接口 16 與中央處理器14連接；3) IP67標準電源接口 26與過流過壓保護模塊4連接，過流過壓保 護模塊4與不間斷電源25連接，不間斷電源25與中央處理器14連接；4) IP67標準以太網 和光纖接口 20與光電轉換模塊19連接，光電轉換模塊19與過流過壓保護模塊4連接，過 流過壓保護模塊4有兩個線路與中央處理器14連接，一個是直接連接到中央處理器14,另 一個是經遠距離高精度時間同步從模塊18與中央處理器14連接。所有過流過壓保護模塊 4與接地柱5連接。
[0070] 信號保真模塊6包括加速度型傳感器信號保真模塊6-1和速度型傳感器信號保真 模塊6-2,二者互相獨立，當采集儀連接加速度傳感器1時，加速度型傳感器信號保真模塊 6-1工作；當采集儀連接速度傳感器2時，速度型傳感器信號保真模塊6-2工作。加速度型 傳感器信號保真模塊6-1主要功能1)給加速度傳感器提供恒流源，確保加速度傳感器正常 工作；2)對加速度傳感器采集到的波形信號削峰、整形達到信號保真作用。速度型傳感器 信號保真模塊6-2主要功能對波形信號削峰、整形達到信號保真作用。
[0071] 硬件濾波模塊7通過比較采集到的電壓值和事先設置的電壓檻值的大小來判斷 信號是否為有效信號，若采集到的電壓信號超過事先設置的電壓檻值，對該信號進行采集、 分析和存儲；否則丟棄該信號。
[0072] 信號特征分析模塊8包括頻譜分析模塊8-1，計數分析模塊8-2,上升時間分析模 塊8-3,下降時間分析模塊8-4,持續時間分析模塊8-5,振幅分析模塊8-6,轉角頻率分析模 塊8-7,能量計算模塊8-8,短時平均比長時平均模塊8-9。
[0073] 頻譜分析模塊8-1主要是通過離散傅立葉變換建立位移-頻率（或速度-頻率， 或加速度-頻率）關系，獲取信號的最大振幅頻率和平均頻率；
[0074] 計數分析模塊8-2主要是統計一個波形信號振幅超過事先設置的電壓門檻值的 次數；
[0075] 上升時間分析模塊8-3主要是計算一個波形信號的振幅超過事先設置的電壓門 檻值到振幅最大的時間，計算公式：上升時間=采集儀采樣頻率X上升采樣點數（超過事 先設置的電壓門檻值的采樣點到最大振幅對應的采樣點）；
[0076] 下降時間分析模塊8-4主要是計算一個波形信號從振幅最大到振幅低于事先設 置的電壓門檻值的時間，計算公式：下降時間=采集儀采樣頻率X下降采樣點數（最大振 幅對應的采樣點到低于事先設置的電壓門檻值的采樣點）；
[0077] 持續時間分析模塊8-5主要是計算一個波形信號從振幅超過事先設置的電壓門 檻值到振幅低于事先設置的電壓門檻值的時間，計算公式：持續時間=采集儀采樣頻率X 波形采樣點數（超過事先設置的電壓門檻值對應的采樣點到低于事先設置的電壓門檻值 的采樣點）；
[0078] 振幅分析模塊8-6主要是記錄波形信號的最大振幅；
[0079] 轉角頻率分析模塊8-7以8-1頻譜分析為基礎，通過最小二乘法反分析確定微震 事件的轉角頻率；
[0080] 能量計算模塊8-8主要利用公式（1)計算獲得，
[0081] E = EP+ES (1)
[0082] 其中，
【權利要求】
1. 一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，包括微震采集儀，其特征在于，微震 采集儀包括中央處理器（14)和信號硬件濾波模塊，信號硬件濾波模塊依次通過AD采集模 塊（12)、信號特征分析模塊（8)和多指標智能濾波模塊（9)與中央處理器（14)連接， 信號特征分析模塊（8)包括： 頻譜分析模塊（8-1)，用于通過離散傅立葉變換建立位移-頻率或速度-頻率或加速 度-頻率關系，獲取信號的最大振幅頻率和平均頻率； 計數分析模塊（8-2)，用于統計波形信號振幅超過預先設置的電壓門檻值的次數； 上升時間分析模塊（8-3)，用于計算波形信號的振幅超過預先設置的電壓門檻值到振 幅最大的時間； 下降時間分析模塊（8-4)，用于計算波形信號從振幅最大到振幅低于預先設置的電壓 門檻值的時間； 持續時間分析模塊（8-5)，用于計算波形信號從振幅超過預先設置的電壓門檻值到振 幅低于預先設置的電壓門檻值的時間； 振幅分析模塊（8-6)，用于記錄波形信號的最大振幅； 轉角頻率分析模塊（8-7)，用于通過最小二乘法反分析確定微震事件的轉角頻率； 能量計算模塊（8-8)，用于計算巖石破裂P波能量、S波能量和總能量； 短時平均比長時平均模塊（8-9)，用于計算信號在第η個采樣點時的短時平均值和長 時平均值的比值； 多指標智能濾波模塊（9)，用于將信號特征分析模塊（8)獲得的參數根據預定的篩選 方式與預設的閾值范圍進行比較，選取濾除后的信號。
2. 根據權利要求1所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的多指標智能濾波模塊（9)包括單指標濾波模塊（9-1 )，單指標濾波模塊（9-1)預 先設定平均頻率、最大振幅頻率、轉角頻率、計數、上升時間、下降時間、持續時間、振幅、能 量和短時平均比長時平均指標中的1個指標的閾值范圍，然后和信號特征分析模塊（8)的 分析結果進行比較，若信號特征分析模塊（8)的分析結果在單指標濾波模塊（9-1)設定的 范圍內，則濾除該信號，否則進行采集和存儲。
3. 根據權利要求2所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的多指標智能濾波模塊（9)還包括多指標濾波模塊（9-2)，多指標濾波模塊（9-2) 預先設定平均頻率、最大振幅頻率、轉角頻率、計數、上升時間、下降時間、持續時間、振幅、 能量和短時平均比長時平均指標中若干個指標的范圍，然后和信號特征分析模塊（8)的分 析結果進行比較，若信號特征分析模塊（8)的分析結果均在多指標濾波模塊（9-2)設定的 范圍內，則濾除該信號，否則進行采集和存儲。
4. 根據權利要求3所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的多指標智能濾波模塊（9)還包括智能學習濾波模塊（9-3)，智能學習濾波模塊 (9-3)通過ΒΡ神經網絡對波形信號進行濾除，ΒΡ神經網絡包括1個輸入層、2個中間層和1 個輸出層，輸入層包括平均頻率、最大振幅頻率、轉角頻率、計數、上升時間、下降時間、持續 時間、振幅、能量和短時平均比長時平均這10個神經元，輸出層包括信號類型1個神經元。
5. 根據權利要求4所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的信號硬件濾波模塊包括與AD采集模塊（12)連接的硬件濾波模塊（7)和與硬件濾 波模塊（7)連接的信號保真模塊（6)， 信號保真模塊（6)包括加速度型傳感器信號保真模塊（6-1)和速度型傳感器信號保真 模塊（6-2)， 加速度型傳感器信號保真模塊（6-1)，用于給加速度傳感器提供恒流源并對加速度傳 感器采集到的波形信號削峰、整形， 速度型傳感器信號保真模塊（6-2)，用于對波形信號削峰、整形， 硬件濾波模塊（7 )通過比較采集到的電壓值和事先設置的電壓檻值的大小來判斷波形 信號是否為有效信號，若采集到的電壓信號超過事先設置的電壓檻值，對該信號進行采集、 分析和存儲；否則丟棄該波形信號。
6. 根據權利要求1所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，還包括微震系統服務器，微震系統服務器包括信號存儲和分析模塊（23)， 信號存儲和分析模塊（23)，用于對頻譜分析模塊（8-1)、計數分析模塊（8-2)、上升 時間分析模塊（8-3)、下降時間分析模塊（8-4)、持續時間分析模塊（8-5)、振幅分析模塊 (8-6 )、轉角頻率分析模塊（8-7 )、能量計算模塊（8-8 )和短時平均比長時平均模塊（8-9 )的 閾值范圍進行設置；還用于存儲微震采集儀采集的微震數據。
7. 根據權利要求6所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的微震系統服務器還包括遠距離高精度時間同步授時模塊（22)和時間源模塊 (21)，所述的微震采集儀還包括與中央處理器（14)連接的遠距離高精度時間同步從模塊 (18)， 遠距離高精度時間同步授時模塊（22)，用于將時間源模塊（21)生成的時間信息通過 PTP協議并通過主從式點對點的同步方式傳輸到遠距離高精度時間同步從模塊（18)， 所述的時間源模塊（21)包括GPS時鐘和銣鐘。
8. 根據權利要求7所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的微震系統服務器還包括信號采集控制模塊（24)， 信號采集控制模塊（24)用于設置微震采集儀IP地址、網關、端口及微震系統服務器IP 地址， 還用于傳感器類型、數量、傳感器靈敏度、頻率范圍及坐標信息的選擇設置，傳感器類 型選自單向加速度傳感器、三向加速度傳感器、單向速度傳感器、三向速度傳感器中的1 種， 還用于加速度型傳感器信號保真模塊（6-1)、速度型傳感器信號保真模塊（6-2)的選 擇設置， 還用于微震采集儀采樣頻率設置，即AD采集模塊（12)的采樣頻率設置， 還用于單指標濾波模塊（9-1 )、多指標濾波模塊（9-2 )和智能學習濾波模塊（9-3 )的選 擇設置， 還用于選擇GPS時間同步或者銣鐘時間同步。
9. 根據權利要求8所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的微震采集儀還包括數據與高精度時間融合模塊（15)，數據與高精度時間融合模 塊（15)用于將中央處理器（14)采集到的微震信號與同步后的時間信息進行融合得到帶時 間標簽的微震信號并傳送到移動存儲設備（17)，數據與高精度時間融合模塊（15)還通過 光電轉換模塊（19)將帶時間標簽的微震信號傳送至信號存儲和分析模塊（23)。
10.根據權利要求9所述的一種多功能綜合集成高精度智能微震監測系統，其特征在 于，所述的遠距離高精度時間同步授時模塊（22)依次通過光電轉換模塊（19)和過流過壓 保護模塊（4)與遠距離高精度時間同步從模塊（18)進行時間同步；信號存儲和分析模塊 (23)和信號采集控制模塊（24)均通過光電轉換模塊（19)和過流過壓保護模塊（4)與中央 處理器（14)連接，所述的信號保真模塊（6)通過過流過壓保護模塊（4)與傳感器接口（3) 連接，過流過壓保護模塊（4 )與接地柱（5 )連接。
【文檔編號】G01V1/24GK104062677SQ201410315874
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】陳炳瑞, 馮夏庭, 符啟卿, 李賢
申請人:中國科學院武漢巖土力學研究所, 武漢海震科技有限公司