ISS地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
ISS是由數(shù)據(jù)采集單元,通訊單元和中心處理機(jī)以及地震信號(hào)處理軟件系統(tǒng)所組成,是一種集成式的、數(shù)字化、智能化、高分辨率的地震檢測(cè)和控制系統(tǒng)??蓪?duì)地震事件進(jìn)行在線處理,分析和可視化;此外還可監(jiān)視非地震性的、緩慢的地殼變動(dòng)和其它參數(shù)變化。每個(gè)采集單元可與單分量、雙分量和三分量傳感器連接??山柚陔娎|、光纖或無(wú)線電把很多個(gè)采集單元連接成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。ISS可與ISSI公司生產(chǎn)的低頻檢波器(頻寬1Hz-2000Hz)或加速針(頻帶0.2Hz-2300Hz)相匹配。ISS數(shù)據(jù)采集單元具有五種型號(hào),各自具有不同的特點(diǎn)。
硬件:地震傳感器, 數(shù)據(jù)采集單元,通訊單元,中心處理機(jī)
軟件:走時(shí)系統(tǒng)(RTS),地震信號(hào)處理系統(tǒng)RMTS或XMTS,地震活動(dòng)性的可視化和解釋系統(tǒng)XDI,地 震活動(dòng)性的可視化和解釋系統(tǒng)JDI
ISS系統(tǒng)主要用于礦山井下塌方、冒頂和穩(wěn)定性監(jiān)測(cè),隧道開挖和水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè),油井穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)以及地震活動(dòng)性和火山監(jiān)測(cè)等
礦 山 | 工 程 | 石 油 | 地震、火山和水庫(kù)監(jiān)測(cè) |
開采穩(wěn)定性 巖爆 block caving goafing 巷道穩(wěn)定性 blosting | 隧道和隧道開挖 邊坡穩(wěn)定性 結(jié)構(gòu)勘探 大壩監(jiān)測(cè) | 劃定斷層 油井穩(wěn)定性監(jiān)測(cè) 油藏管理 | 地震活動(dòng)性 火山監(jiān)測(cè) 水庫(kù)監(jiān)測(cè) |
監(jiān)視地下開采安全性:
1、操作
在坑道中安裝固定式的地震儀,位于地面上的中心站(臺(tái)式運(yùn)行時(shí)間系統(tǒng),DRTS)負(fù)責(zé)通訊,實(shí)時(shí)監(jiān)視巖體的地震活動(dòng)。GPS授時(shí),于是所記錄到的地震數(shù)據(jù)就可以與附近區(qū)域內(nèi)的地震活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。
2、通訊
在此RS485通訊接口可降低成本。用這種方法QS數(shù)據(jù)采集單元可用便宜的兩芯雙對(duì)銅電纜串連一起。如果兩個(gè)終點(diǎn)距離超過(guò)1.2km,必須應(yīng)用中繼站。每個(gè)鏈可以支持10臺(tái)QS數(shù)據(jù)采集單元。
3、 地震傳感器
每個(gè)QS數(shù)據(jù)采集單元可以監(jiān)視和預(yù)處理6個(gè)地震信號(hào),可把任何形式的地震傳感器聯(lián)合在一起,即可連接檢波器也可連接加速計(jì)(壓電石英和力平衡)。
4、地震數(shù)據(jù)處理和解釋
每個(gè)地震事件被傳輸?shù)降孛嬷行恼荆―RTS)并被記錄下來(lái),對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)處理并計(jì)算出震源參數(shù);包括震中位置、震動(dòng)時(shí)間、輻射的地震能量和共震非彈性變形等。zui后由軟件RMTS和XMTS處理結(jié)果加以確認(rèn)。再由XDI或JDI軟件對(duì)地震活動(dòng)的時(shí)空趨勢(shì)作出判斷。
Quake地震儀是集成式地震系統(tǒng)(ISS)的第四代產(chǎn)品,其技術(shù)指標(biāo)如下:
·6道(兩個(gè)三分量或6個(gè)單分量或其間的任意組合)
·軟件選擇采樣率(50到24000樣品/每秒)
·24位A/D轉(zhuǎn)換
·觸發(fā)模式和/或連續(xù)記錄模式
·小型,輕便(3.2Kg)
·低功耗(〈1W/每道〉
·多邏輯道
·FSK,RS485 or RS232通訊選擇
·智能型,容錯(cuò)雙向通訊。
地震傳感器
集成式的ISS地震系統(tǒng)可以與單分量、雙分量和三分量檢震器,加速計(jì)或力平衡加速計(jì)做任何形式的連接。按其振幅范圍,頻率范圍,可靠性和價(jià)格,每種傳感器都有其自身的優(yōu)點(diǎn)。三分量傳感器(tri-axial)堪稱為具有zui精確的源參數(shù)。
ISS公司可根據(jù)客戶的應(yīng)用范圍,提供*的傳感器類型和布置形式。
檢波器通常是在礦山應(yīng)用中*的一種傳感器,因?yàn)樗膬r(jià)格低,頻帶寬,可靠性高。ISS公司生產(chǎn)兩種檢波器,自然頻率分別為4.5Hz和30Hz。4.5Hz檢波器的頻帶為3Hz-2000Hz;30Hz檢波器頻帶為15Hz-2000Hz。
在這些檢波器中可以應(yīng)用電子頻帶—依賴放大器。此時(shí),4.5Hz檢波器的頻率下限可達(dá)1Hz,30Hz檢波器的頻率下限可擴(kuò)展至6Hz。
加速計(jì)通常用于記錄高頻率事件,記錄精度高。ISS公司制造的加速計(jì)其頻寬為0.2Hz-2300Hz,固有噪聲非常低。
非地震傳感器
任何具有緩慢變化輸出的傳感器,其輸出電壓在+5V和-5V之間,或輸出電流在4mA和20mA之間均可以與ISS系統(tǒng)相匹配。這類傳感器包括應(yīng)變計(jì),蠕變計(jì),傾斜儀和溫度計(jì)等等。它們都可以有效地與ISS系統(tǒng)連接,用以監(jiān)視非地震活動(dòng)的各種地殼和地質(zhì)運(yùn)動(dòng)。
數(shù)據(jù)采集單元
集成式的ISS地震系統(tǒng)有五種數(shù)據(jù)采集單元:
1) Quake地震儀(QS)具有高精度采樣,智能式觸發(fā)和辨認(rèn)錯(cuò)誤(fault-tolerant)功能,進(jìn)行實(shí)時(shí)地震監(jiān)測(cè)。
2) SA型Quake地震儀(SAQS)具有QS的同樣優(yōu)點(diǎn),但它可以獨(dú)立的對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ),GPS授時(shí)。
3) Mini型Quake地震儀是一種性能價(jià)格比*,由內(nèi)部電池運(yùn)轉(zhuǎn)的地震儀,通過(guò)ASCII下載內(nèi)部網(wǎng)頁(yè)把地震數(shù)據(jù)存貯在存儲(chǔ)器之中。
4)連續(xù)式地震儀建筑在小型自含式單元基礎(chǔ)之上,通過(guò)無(wú)線或hoc網(wǎng)通訊提供無(wú)需基礎(chǔ)設(shè)施的、實(shí)時(shí)地震網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。每個(gè)單元都對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以便對(duì)局部的微破裂群體提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),由此使其成為一種地震安全性的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
5)記錄式地震儀(RS)是世界上zui小的地震數(shù)據(jù)采集單元,有拳頭大小。該單元有內(nèi)部可充電電池,在野外可工作3周以上,把記錄到的地震信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)以便以后下載
通訊單元
1、 調(diào)制解調(diào)器
1)組合形式
*對(duì)于ISS地震儀而言,調(diào)制解調(diào)器是單個(gè)插入卡。
*對(duì)于中心站或多道系統(tǒng)而言,調(diào)制解調(diào)器機(jī)柜/RS232編排板是由每道一個(gè)接收調(diào)制解調(diào)器和每個(gè)機(jī)柜一個(gè)共用的發(fā)射/時(shí)間調(diào)制解調(diào)器所組成。
2) 描述
通過(guò)同步通訊線,把每個(gè)ISS地震儀與中心站連成一體,ISS調(diào)制解調(diào)器和RS232編排板可與特殊需要的時(shí)間同步和來(lái)自于中心站的指令相適應(yīng)。
·應(yīng)用4芯銅線9600比特/秒,19200或38400比特/秒的頻移鍵控調(diào)制(FSK);
·帶有光纖或數(shù)字無(wú)線電的RS232接口可做為標(biāo)準(zhǔn)支持的RS232;
·支持多道ISS地震儀的RS485接口;
·借助固定的或移動(dòng)的撥號(hào)(SAQS);
·參照智能型多路調(diào)制解調(diào)器表。
2、智能型多路調(diào)制解調(diào)器
1)描述
智能型多路調(diào)制解調(diào)器(IM)可把來(lái)自于ISS網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)壓縮到一個(gè)單一的通訊鏈上。
2)特點(diǎn)
·8或15端口;
·連接到中心計(jì)算機(jī)上(115Kb/S);
·110-220V電源。
3)應(yīng)用環(huán)境
可應(yīng)用于惡劣的地下采挖條件中。
地震數(shù)據(jù)處理軟件包對(duì)地震事件進(jìn)行處理和分析:
·高質(zhì)量地定出地震事件的方位,震源位置和地方地震的譜參數(shù)。
·對(duì)于震相拾取,地方震震源位置,幅度,譜參數(shù)以及張量矩(震源機(jī)制解)和源時(shí)間函數(shù)等具有交互功能。
·具有可視化功能,可顯示波形、旋轉(zhuǎn)分量、極化圖、地震輻射波能量、P和S波譜以及疊加譜位移等。用戶可根據(jù)上部和下部的截止頻率來(lái)選擇濾波器波形。也可以顯示地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
·可以處理由檢波器或加速計(jì)記錄的三分量和單分量波形。
·在交互處理之后,可以修正由運(yùn)行時(shí)間系統(tǒng)(amts)所產(chǎn)生的源參數(shù)。
地震數(shù)據(jù)處理(XMTS)
可視化和解釋(XDI)、(JDI)
XDI 是 ISS 可視化和解釋軟件包。地震數(shù)據(jù)的可視化和解釋包括應(yīng)用amts或xmts從地震圖中提取地震事件參數(shù)??梢暬瘏?shù),包括輻射的地震能量,地震矩,幅度,地震時(shí)間等等,用符號(hào)類型、大小和顏色表示。可用時(shí)間周期,地震參數(shù)值范圍和礦山邊界,工作場(chǎng)所等等對(duì)地震事件進(jìn)行濾波。以等值線形式描述地震事件的各種參數(shù)。以這種方式可以很容易確定出高地震活動(dòng)的區(qū)域。大小分布表明在某一震級(jí)之上的地震事件的平均復(fù)發(fā)時(shí)間。以所收集的地震資料為基礎(chǔ),可以計(jì)算出在某一時(shí)間周期內(nèi),某種震級(jí)地震將會(huì)發(fā)生的經(jīng)驗(yàn)機(jī)率。隨時(shí)間變化的曲線表示地震活動(dòng)的時(shí)間特性,它對(duì)于判斷潛在的不穩(wěn)定地區(qū)和方向趨勢(shì)很有用。
可視化和解釋軟件(JDI)其特點(diǎn)有:
全三維交互
綜合型事件濾波和檢驗(yàn)
在任意面上的立體和線狀等值線表示
應(yīng)用于Windows和Linux系統(tǒng)
與上述特點(diǎn)一起,(JDI)還提供一種直覺(jué)的用戶界面,該界面可使您快速地和有效地開始你的工作。
在哪些情況下,你需要(JDI)軟件:
你在正研究三維礦體和構(gòu)造(斷層,巖脈等)
你正在集成模型和地震數(shù)據(jù)
你要對(duì)地震活動(dòng)進(jìn)行更全面和完善的分析