红透山铜矿微震监测系统及其应用

针对红透山铜矿深部地压活动频繁现状,建立矿山微震监测系统,通过构建红透山铜矿三维地质模型,优化传感器布设方案,对深部地压活动规律进行连续实时监测.通过微震监测结果与实际爆破震源对比,监测系统对于传感器监测范围内震源的定位误差小于5m,表明微震监测系统对于人工震源具有很高的定位精度.微震监测系统能够连续实时地对地压活动进行监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位,这对开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

微震监测传感器布设方案评价模型及应用

为了弥补微震监测传感器布设方案仅依靠经验进行比选的不足,基于逼近理想解的排序法(TOPSIS)的基本思想建立了传感器布设方案评价模型.首先,从技术条件、经济条件、工程条件三方面选取对传感器布设方案影响最大的指标构建评价指标体系.其次,考虑指标处于边缘状态时对权重的影响采用变权计算得到各方案的指标权重.最后,利用逼近理想解的排序法计算各方案综合优劣度.用该评价方法评估用沙坝矿微震监测传感器布设方案,得出各方案优劣程度,为微震监测传感器布设多方案比选提供了一个较好的途径.     

基于因素分布模型的微震定位精度敏感性分析

根据微震定位方程,基于误差最小原理,构造微震定位精度敏感性评价的输入输出数学模型,选取震源点到各检波器之间距离测量误差、微震波波速标定误差和信号到时拾取误差3个影响因素作为分析因子。从信息熵的角度,分析因素分布密度函数,并通过泛函变分求得相应表达式。采用正交法设计16组方案,根据分布函数求取因素各水平值,进行全局敏感性分析。研究结果表明:3个因子取值在给定区间内均符合均匀分布;无论是对内场震源点还是外场震源点,微震波波速误差,是对定位结果影响最大的因素,各因子对定位精度影响的主次顺序为:Ve,Te,De;对于内场震源点,3个因素对定位精度均有高度显著影响。但对于外场震源点,可能由于因素之间的交互作用或者试验误差影响,仅微震波波速标定误差对定位精度有高度显著影响。相关研究可为微震监测的准确定位等提供针对性指导。     

GPS在森林资源监测应用中的坐标转换

文章论述了GPS在森林监测中如何进行坐标转换,使得定位结果为BJ-54坐标,而非WGS-84坐标,这样与我们使用的布设固定样地的地形图坐标系统一致,避免了定位的坐标系的误差。经检验,使用该方法在取消SA政策的条件下可使定位误差缩小到8m以下,完全满足森林资源监测及调查的定位精度。     

矿山微震定位计算与应用研究

结合矿山震动波多点释放的特点,研制一套矿山微震多通道监测定位系统。根据牛顿迭代法目标定位原理,应用多通道监测定位系统对矿山微震定位进行研究。结果表明,该系统可实现对矿山震源位置的精确定位,能预报可能发生的矿山地质灾害,且传感器阵列监测范围内的震源定位误差小于10m。     

基于走时拟合的微震源定位及拾震器布阵研究

为解决国内常见微震源定位技术存在的震源定位精度及其可靠性都较低的问题,提出采用匀速P波和走时拟合的震源定位方法,编制了基于Matlab的震源定位程序。对设想的不同油井压裂微震监测中拾震器布阵方案进行震源定位,绘出了震源定位点的三维坐标误差图,比较其定位精度并选出合理的拾震器布阵方案。仿真结果表明,该方法可提高震源的定位精度,同时可根据得到的震源定位误差图分析,在拾震器利用率最高的情况下,选出准确、合理、有效的拾震器布阵方案。     

红透山矿深部开采岩爆潜在区微震活动性研究

应用表面应变法测试了红透山矿深部开采地应力值,据此对红透山矿深部岩体的矿岩冲击性进行分析;在-767m水平13采场构建红透山铜矿三维地质模型,布设传感器,建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位.应用神经网络模式识别方法将微震监测信息中的干扰信号(爆破、凿岩、动力电等)剔除,有效地显现微震监测定位结果;通过区分微震能量释放大小来区分不同微震事件的产生原因;对连续监测的微震活动事件进行时间非线性分析,根据在单位时间内微震事件活动数目来判断岩爆发生的可能,这对于开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

基于误差最小原理的微震震源参数反演

为减小矿山地质、岩性、施工等因素对震源参数测量精度的影响,提出一种基于误差最小原理的震源参数反演算法(均匀速度模型),在目标函数取最小值条件下拟合出最优震源参数。研究结果表明:无论是对内场震源点还是对外场震源点进行定位分析,提出的反演方法比传统的定位算法具有更高的定位精度。克服传统方法由于现场实测波速与真实波速之间存在误差而影响到拟合精度的缺点,可满足实际工程监测需要,研究结果可为相关工程的微震准确定位提供参考和借鉴。     

基于矩张量反演的矿山突水孕育过程

为实现矿山突水孕育过程中岩石破裂事件的有效分析,利用河北矾山磷矿所监测的异常微震事件,引入基于数字地震学的矩张量反演方法。矿井尺度的震动位移场可表示为矩张量与格林函数的时间褶积。通过提取微震事件位移场资料,并计算格林函数(震源至传感器之间传播介质的脉冲响应),线性反演了微震事件的矩张量,并利用微震事件的破裂方位判别了其破裂类型。随后建立微震监测三维效果图,拟合出岩石破裂面发展趋势,并初步确定了突水危险区域范围。研究表明,矩张量反演方法能够计算出微震事件震源机制解,可有效反映矿山突水孕育过程中岩石破裂的形成过程及发展趋势。     

高精度微震定位采场支承压力分布特征

为定量分析煤矿采场支承压力分布特征,采用微地震监测技术对采场支承压力进行了研究。提出了一种能够显著提高震源定位精度的速度模型反演方法,构建了求解分层速度模型的目标函数。在陕西省境内某矿布置井地联合微震监测系统,并采用标定炮的方式验证了水平分层速度模型井地联合监测方案的定位精度明显高于近水平单一速度模型监测方案。采用水平分层速度模型对监测区域内微震事件进行高精度定位,并结合矿山压力理论,对采场支承压力分布规律与微震事件频次、能量之间的特征进行了研究。结果表明:正常回采过程中受采动影响的超前支承压力范围是工作面前方0～90 m,工作面前方40～70 m范围内为高应力集中区,上、下顺槽的侧向支承压力影响范围分别为0～70 m和0～80 m;研究结果为微地震监测技术在矿山工程领域的应用提供了一定的参考依据。     

基于GPS的公路路面裂缝定位方法

裂缝定位是路面裂缝检测与识别系统的关键问题之一.结合实际工程应用,给出了一种基于GPS的裂缝定位方法.首先应用正交多项式拟合的方法对原始定位数据进行误差校正,采用高斯投影获得平面定位数据;然后确定裂缝的相邻里程桩位置,使用分段插值方法插值出中间点坐标;最后计算出裂缝距最近里程桩的累积距离.结果表明,该算法应用于车速分别为50、60、70 km/h的路面裂缝定位,最小误差为0.336 8m,最大误差为5.562 3 m,满足了系统设计要求.     

分形插值函数及其分数阶积分的扰动误差估计

考虑由迭代函数系的纵向尺度因子和函数项的联合扰动引起的分形插值函数的扰动误差,给出了误差的一个解析表达式及上界估计.同时,给出了相应分形插值函数的分数阶积分的误差上界.结果表明,分形插值函数及其分数阶积分对迭代函数系参数的轻微扰动不敏感.     

对称区域上二重积分和三重积分的计算

针对平面区域关于坐标轴和坐标原点对称、空间区域关于坐标面和坐标原点对称的对称区域,当被积函数具有奇偶性时,分别给出并证明了在对称区域上的二重积分和三重积分的简化计算方法.     

微震监测系统在矿山灾害救援中应用

为了证明基于声发射(AE)技术的微震监测系统在指导矿山救援救灾实际应用中的可行性和必要性,通过对井下现场原位模拟测试:敲击试验,验证该监测系统在矿山应急救援中可以发挥其准确的时间、空间定位作用.结果表明:微震监测系统是一套行之有效的利用岩体受力变形和破坏后本身发射出的弹性波来进行监测工程岩体稳定性的技术,在搜救定位被困井下人员的过程中,尤其能够显示出系统的优越性.这种应用探索具有非常重要的理论价值和现实意义.     

云南小江断裂带中段的微震活动性――PALM自动检测方法在密集台阵中的应用

利用北京大学2016—2019年在小江断裂带中段布设的20个宽频带流动测震台和云南测震台网的3个固定台站的波形数据, 对北京大学开发的地震自动检测与定位程序PALM的有效性进行测试, 完成研究区的微震检测和精定位。共检测出4355个地震事件, 是云南台网地震目录中的4.6倍, 最小完备震级Mc值从M_L1.3降至M_L 0.8, 说明PALM技术可以在高密度地震台阵中有效且准确地检测微地震并进行定位, 提高台阵地震资料分析的智能化水平和微震检测能力。基于获取的包含丰富微震事件的目录, 研究结果勾画出小江断裂带中段地震活动的最新空间分布特性, 显示小江断裂带在主断层之外发育大量次级断层, 走向大致为东北东?西南西。研究区南端可能存在一条未曾发现的隐伏断层, 宜良县柴石滩水库周边检测出密集的微震活动。     

EKF在新的导航系统中的仿真研究

针对全球定位系统(global positioning system, GPS)的应用受限于美国,涉及隐私和安全等问题给出一种新的组合导航定位系统方案,该方案充分利用中国自主的研发技术,消除对GPS定位技术的依赖.为了验证该方案的可行性,进一步研究扩展卡尔曼滤波算法(extended Kalman filter, EKF)在BDS和DTMB定位系统中的应用.给出机动目标特性的运动模型,利用EKF进行最优估计,最后从动态定位跟踪轨迹、定位跟踪误差、和误差累积分布函数3个方面进行仿真验证.仿真结果表明,跟踪轨迹能够基本吻合于真实轨迹,偏差较少,且因视距中的误差小于非视距,视距环境中的效果更优.     

浅滩掩埋管道横截面圆的声回波模型及定位算法

为实现浅滩掩埋下输油管道泄漏抢修围堰作业的智能化和自动化,对管道径向横截面圆位置的精确定位必不可少.结合浅滩输油管道抢修作业的实际应用,基于声学亮点模型和几何声线法建立了管道回波模型及管道横截面圆位置的几何模型,通过仿真实验和水箱实验验证了模型的有效性.在此模型基础上,基于最小二乘思想建立修正目标函数,提出了圆心坐标的求解算法.仿真及水箱实验结果表明,基于该数学模型的圆心定位具有可靠的精度,最大误差为0.02,m,平均误差在0.01,m以下,满足工程应用的基本要求,可为今后浅滩环境下的管道截面圆位置定位方法提供理论参考.     

一种基于RSSI的煤矿井下WSN节点快速定位算法

为提高煤矿井下传感器网络节点定位的实时性,提出了一种基于接收信号强度(RSSI)的快速定位算法.该算法在井下巷道锚节点双链式部署结构的基础上,运用高斯密度函数对节点接收到的锚节点信号强度最大的RSSI信号进行滤波处理,再应用指数因子和滤波后RSSI值直接计算确定未知节点的坐标.指数因子采用一种改进的量子粒子群优化算法及定位均方根误差最小的准则进行优化.所提出的算法具有定位速度快、计算量小的优点,仿真实验结果验证了算法的可行性与有效性,适用于煤矿井下无线传感器网络实时定位系统中.     

基于方向的无线传感器网络自定位

考虑圆形传感区域,利用4个已知自己坐标位置配备定向天线的信标节点,通过边旋转定向天线边播报旋转角度信息和自身坐标的方式,提出了一种免于测距的无线传感器网络(WSNs)自定位方案。传感器节点通过侦听4个信标节点播报旋转角度信息和自身的坐标位置通过正弦定理确定自己的坐标位置。该定位方法是基于到达角的估计技术,具有较低的计算复杂度和不增加传感器的硬件代价。经分析发现,当4个信标节点分别位于距传感区域中心2/2传感区域半径处时传感器节点的平均定位误差最小,经误差分析和计算机仿真发现传感器节点的纵横坐标的定位误差随着与传感区域中心的距离增大而增大,并且与定向天线的角速度和信标信息的间隔时间的乘积成正比。本定位方案精度高,误差可控,具有鲁棒性的特点。     

基于传感器网络的无线层析成像方法

研究利用无线层析成像方法定位位于由传感器网络构成的区域中的目标. 由于目标的遮挡而造成的阴影衰落使某些节点之间链路的接收信号强度（RSS）剧烈变化,据此建立了RSS的变化和区域内每个像素阴影衰落的线性模型;给出了线性模型的最小均方误差解;采用数据预处理方法消除不同链路阴影衰落的不平衡. 实验结果表明,当用16个节点覆盖4.8 m×4.8 m大小的区域时,该算法对单个目标的平均定位误差仅为0.095 m.