一种矿区防盗采监测定位方法及其设备的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开一种矿区防盗采监测定位方法，步骤为：拾取震源信号；获取采集的信号，记录各个信号采集到的时间；对采集到的信号进行处理，由PSO-Broyden混合算法得出相对坐标；相对坐标转化为实际GPS坐标；GPS与地理信息系统地图对接，实现对盗采点位置进行GPS定位。本发明还公开了一种矿区防盗采监测定位设备，包括拾震器、信号采集装置和计算机或者其他移动便携设备；拾震器安装于巷道或者岩层中，拾震器与信号采集装置中的输入端连接，信号采集装置输出端与计算机或者其他移动便携设备连接。本发明能直观的在地理信息系统的电子地图上显示出盗采爆炸点的具体地理位置，方便，实用性强，定位准确，用于矿区防盗采监控。
【专利说明】一种矿区防盗采监测定位方法及其设备
【技术领域】
[0001]本发明属矿区防盗采监测领域，涉及一种矿区防盗采监测定位方法及其设备。
【背景技术】
[0002]目前，由于矿产资源开采有梳于管理现象存在有时造成了大矿小开、一矿多开现象。特别是一些矿山业主法制观念淡薄，受利益驱动，盗采行为时有发生。因抢夺资源使盗采矛盾越来越突出。很多起煤矿重大安全事故都有小煤矿私挖乱采、越界违章作业引发事故的案例。这些违章事件既导致国家煤矿资源的浪费，又会造成矿井相互连通埋下重大事故隐患，是引发煤矿透水、瓦斯爆炸等恶性事故的重要原因。在《中华人民共和国煤炭法》里，第三十一条明确规定，煤炭生产应当依法在批准的开采范围内进行，不得超越批准的开采范围越界、越层开采。采矿作业不得擅自开采保安煤柱，不得采用可能危及相邻煤矿生产安全的决水、爆破、贯通巷道等危险方法。而当前现状是当业主发生纠纷时，由于监管部门没有掌握矿山开采的可靠数据，而在纠纷发生后再对矿山进行采样，费用高、耗用时间长，并且由于各种因素的影响，可能会造成采样不准确。由此可见，要解决盗采的纠纷，只有加强矿山的信息化管理，提高矿山管理的现代化水平，做到有据可依，才能有效减少由于盗采发生的纠纷，减少由于盗采引发的安全事故。
[0003]由于井下盗采具有隐蔽性，不易发现的特点，国内对矿山盗采的监测仍然是以人员下井实地监督检查为主要手段，但由于种种原因，此监测手段不仅需要人员多、耗费大量人力、物力资源而且效果不佳。基于以上原因，迫切需要有一套检测精度高、检测周期短的监测设备来对地下开采巷道进行实时监测和定位。利用信息化手段采用震源定位算法来实现防盗采监测系统的盗采放炮点的监测。大大方便了对矿山开采实施监督和管理，维护国家和企业的利益、遏制重特大事故的发生、减少环境污染、提高矿产资源开发利用率。
[0004]关于矿产防盗方面已有一些文献报道,其中:
吉林大学的冯国磊的论文中以整个矿区为监测对象，以各种类型的拾震器为数据收集元件，以数字处理技术为基础，用计算机进行信息处理的一种实现分散和集中监测、控制的自动化系统，它是矿山实现遥测、遥讯、遥控和全面自动化的一个极其重要的组成部分。此系统的监测原理是以拾取盗采过程中盗采工作点所激发地震波的纵、横波初至为数据源，运用最小二乘法对所拾取的纵、横波初至数据进行相关性分析，通过计算机程序化的盖格算法，计算出盗采点的时空参数，对盗采点进行准确的定位，从根本上改善煤矿盗采监控的落后状况。
[0005]专利CN201020206432提出一种矿山防盗采微震监测仪，其技术方案是:由拾震器、数据采集器、计算机、变压器、电源组成，电源通过变压器分别与计算机、数据采集器、拾震器相连接，拾震器安装在巷道内，拾震器的信号输出端与数据采集器的信号输入端相连接，数据采集器的信号输出端连接到计算机的信号输入端。此实用新型通过安装在巷道内的拾震器监测盗采信号，并将被盗采矿块的三维坐标和时间通过数据采集器发送计算机中，可以使监测人员及时了解盗采情况。[0006]在采矿活动中防止盗采，用目前的技术手段或靠人工监管，已经很难发现作案的具体时间和地点，要想能及时准确发现盗采行为就必须有新的技术创新为依托。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种方便快捷、定位准确度高、运算速度快、能有效监测矿区盗采矿体资源的一种矿区防盗采监测定位方法及其设备。
[0008]本发明是这样实现的:
一种矿区防盗采监测定位方法，包含以下步骤:
1)拾取震源信号；
2)信号采集装置获取拾震器采集的信号，记录各个信号采集到的时间；
3)对采集到的信号进行处理，由信号采集装置中的PSO-Broyden混合算法计算得出相对坐标；
4)计算机依据信号采集装置采集的信号将相对坐标转化为实际GPS坐标；
5)计算机将GPS与地理信息系统地图对接，实现对盗采点位置进行GPS定位。
[0009]步骤I)中，还包括滤 波和检波过程。
[0010]步骤2)中，各个信号采集到的时间为相邻监测点所对应的时间区间数据。
[0011]步骤3)中，对采集的信号数据以粒子方式处理，通过PSO算法对各个拾震器采集到的信号进行计算，得出搜索初值；还包括将初值带入Broyden算法进行精确计算，得到优化值；还包括PSO-Broyden混合算法计算得出相对坐标值。
[0012]一种矿区防盗采监测定位设备，包括拾震器、信号采集装置，计算机或者其他移动便携设备；拾震器安装于巷道或者岩层中，拾震器与信号采集装置中的输入端连接，信号采集装置输出端与计算机或者其他移动便携设备连接。
[0013]所述拾震器为5个，拾震器安装方式为在空间中的任意不重叠位置。
[0014]所述移动便携设备为安装有DSP、ARM芯片的移动便携式在线防盗采设备。
[0015]5个拾震器安装在空间中的任意不重叠的位置，由5个拾震器信号，采集装置进行信号处理，分析出有效信号，提取有效信号的到达时间，然后依据这些参数由计算机通过执行PSO-BiOyden混合算法解决空间目标的定位问题。
[0016]以上所述的PSO-BiOyden混合算法有以下八个步骤:
(1)在初始化范围内，对PSO进行随机初始化，包括粒子的位置和速度；
(2)评价每个微粒的适应度，将当前各微粒的位置和适应值存储在各微粒的Fbesi中，将所有中适应值最优个体的位置和适应值存储于中；
(3)用式子(2)(3)进行粒子速度和位移的更新；
(4)对每个微粒，将其适应值与其经历过的最好位置作比较，如果较好，则将其作为当前的最好位置；
(5)比较当前所有和的值，更新gftesi;
(6)若达到终止条件(达到最大迭代次数)，返回当前全局最优个体^，转向步骤g)；否则，k=k+l，转步骤b)；(7)Broyden算法。以步骤f)返回的当前全局最优个体为Broyden算法的初始点进行迭代；
(8)若达到终止条件则结束，输出的当前结果作为所求问题的最优解；否则将解算值作为初始值继续执行Broyden算法。
[0017]通过以上方式求出了震源的位置(Xs，ys，Zs )，实现了基于PSO-BiOyden算法的煤
矿防盗采系统震源定位方法。通过本
【发明内容】
中说介绍的新型防盗采系统算法计算震源的坐标位置，从而确认出盗采炸点的相对坐标位置，通过计算机转换计算出具体的GPS卫星定位的坐标位置，在电子地图上直观的标识出盗采炸点的位置，使得监测者及时做出行动，从而有效的发现和监控盗采行为。
[0018]本发明发明的PSO-Broyden算法原理是在给定的空间范围内，盗采煤矿爆炸震源为P点，其位置为,有四个拾震器分别为,,
, Jf4lZ4),為(J^jr5lZ5)发射源在I8时刻发出一个波形信号,五个拾震
器接收到波形信号的时刻分别为h，h，h。假设波形在介质中传播是匀速的，那
么每个拾震器与发射源P之间的方程，如公式(3.1)，为:
【权利要求】
1.一种矿区防盗采监测定位方法，其特征在于:包含以下步骤: 1)拾取震源信号； 2)信号采集装置获取拾震器采集的信号，记录各个信号采集到的时间； 3)对采集到的信号进行处理，由信号采集装置中的PSO-Broyden混合算法计算得出相对坐标； 4)计算机依据信号采集装置采集的信号将相对坐标转化为实际GPS坐标； 5)计算机将GPS与地理信息系统地图对接，实现对盗采点位置进行GPS定位。
2.根据权利要求1所述的一种矿区防盗采监测定位方法，其特征在于:步骤I)中，还包括滤波和检波过程。
3.根据权利要求1所述的一种矿区防盗采监测定位方法，其特征在于:步骤2)中，各个信号采集到的时间为相邻监测点所对应的时间区间数据。
4.根据权利要求1所述的一种矿区防盗采监测定位方法，其特征在于:步骤3)中，对采集的信号数据以粒子方式处理，通过PSO算法对各个拾震器采集到的信号进行计算，得出搜索初值；还包括将初值带入Broyden算法进行精确计算,得到优化值；还包括PSO-Broyden混合算法计算得出相对坐标值。
5.一种矿区防盗采监测定位设备，其特征在于:包括拾震器、信号采集装置，计算机或者其他移动便携设备；拾震器安装于巷道或者岩层中，拾震器与信号采集装置中的输入端连接，信号采集装置输出端与计算机或者其他移动便携设备连接。
6.根据权利要求5所述的一种矿区防盗采监测定位设备，其特征在于:所述拾震器为5个，拾震器安装方式为在空间中的任意不重叠位置。
7.根据权利要求5所述的一种矿区防盗采监测定位设备，其特征在于:所述移动便携设备为安装有DSP、ARM芯片的移动便携式在线防盗采设备。
【文档编号】G01S5/18GK103744055SQ201310640863
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】张法全, 杨晓哲, 王国富, 叶金才, 孙安青 申请人:桂林电子科技大学