基于FPGA的微震监测采集站的研究与设计

发布时间：2021-08-07 03:13

　　随着近代社会电子技术的飞速发展,带来了地球物理勘探技术的不断进步。与此同时,矿山开采过程中微震运动带来的灾害,已经逐渐成为地球物理学科的重要话题。微震方面引发的危害已经严重影响到人身财产乃至国家的安全,解决这一问题的根本路径就是提升我国自主微震监测系统开发的能力,研制出一套具有自主产权的新一代高精度微震采集站是矿业开采行业的迫切要求。微震监测仪器是微震信号采集过程中的核心装备,自主研发微震监测采集站也就有着非常重要的现实意义。微震监测采集站系统主要由微震信号采集和远程传输两大部分组成。系统设计中应用了现场可编程逻辑门阵列高速、高密度、设计灵活等特性,整个系统以FPGA作为主控制器,完成对ADS1274模数转换模块的采样控制,将微震检波器输出的经滤波、放大的模拟信号转化为数字信号,控制以太网模块将该数字信号传输到PC机。在设计中定制了系统的硬核和软核,代码部分使用Verilog HDL语言和C语言结合的方式完成。系统设计采用自顶向下分模块的设计方法,实现了FPGA的全部逻辑功能。本系统设计的先进性和创新性主要体现在：采用可编程运算放大器实现了信号放大倍数的可配置性,可以根据不同环境调节放... 

【文章来源】：北京建筑大学北京市

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

里氏震级1.2.2矿山灾害常用监测方法

图1-2 ESG微震监测系统组成ESG微震监测系统主要特点有：(1)可以通过网络控制启动，并实现对多站点配置；(2) 24位模数转换，内置自动校准功能；(3)以太网通信，TCP/IP协议实现连续数据的采集；(4)三维可视化软件环境，方便实时观测。1.3.3.2波兰SOS微震监测系统SOS微震监测系统是波兰矿山研究总院采矿地震研宄所设计制造的新一代微震监测仪器。该研究所在八十年代幵发了第一代数字微震监测仪LKZ,在九十年代升级为ASI微震监测仪，目前更新为基于WINDOWS系统的SOS微震监测仪。该系统可实现对矿震信号进行远达lOKm距离的传输，满足系统的实时性、动态性和自动监测的功能，并能给出矿震信号的完全无失真波形。然后分析波形，就可以准确的确定出能量大于100J的震动以及发生时间和空间坐标，以此判断震动类型并定位震源，最后对该区域综合评价[16]。这样就确定该煤矿的微震环境和等级，为安全生产提供了实际价值。

22煤矿微震监测系统的一个监测站可以外挂16个拾震传感器，主机和监测站~+10V电压、4-20mA电流信号传输，系统最大巡检周期不大于Is。22煤矿微震监测系统能够采集微震多通道信号，实现微震波形实时显示与存储；分析事件波形数据，震源坐标自动定位；动态显示震源位置，支持定位误差能够实现历史数据回放、统计报表功能；支持波形统计分析，能实现能量、和事件统计，便于管理人员分析决策。22煤矿微震监测系统主要特点有：对微地震、声发射、超低频及次声波等多种信号进行多点实时监测；实现了地面集中远距离（大于13Km)供电和模拟信号源距离传输；基于微震监测数据进行临界值、趋势、多指标稱合分析；信号源或危险源自动定位及能量计算；基于煤岩动力灾害时空演化特征的自动预警准则进行分级自动预警。国内微震系统存在的问题十世纪90年代初发展至今，随着微震监测技术的发展和推广，己经在诸多大遍应用。在多年时间收集了大规模的微震数据拥有了很多的科学经验


本文编号：3326966