本文關鍵詞：基于震源快速定位方法的分布式礦震監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術(shù)研究

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【摘要】：微震監(jiān)測技術(shù)是一種利用采礦地球物理方法進行煤巖動力災害預警預測的新型技術(shù),雖然該方法還處于起步階段,但該方法被認為是煤巖動力災害事故最有效的監(jiān)測方法之一,但在我國,采用微震法預測煤巖動力災害尚處于實驗研究階段。自從國內(nèi)部分學者將微震監(jiān)測技術(shù)從國外引進后,目前大部分仍主要應用于金屬礦山,且多數(shù)只是借用傳統(tǒng)的地震監(jiān)測技術(shù)和手段。礦震的多變量時間序列能比單一的時間序列包含礦震系統(tǒng)更完整更豐富的信息,因此探索采用多變量相空間重構(gòu)來進行礦震特征分析以及危險性預測成為混沌動力學領域的新課題。通過對該課題的研究,可望采用多變量時間序列對礦震系統(tǒng)進行相空間重構(gòu),從而提高重構(gòu)的礦震動力系統(tǒng)的完備性,進而提取礦震動力系統(tǒng)的特征參數(shù)。由多變量時間序列得到的礦震特征信息更能表現(xiàn)礦震系統(tǒng)的特征,從而為礦震危險性判定提供更加有效的手段。基于此,本文圍繞基于震源快速定位方法的分布式礦震監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術(shù)展開研究。首先,對微震監(jiān)測系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析,找出了現(xiàn)有微震監(jiān)測系統(tǒng)存在的不足。并由此提出了分布式微震震源監(jiān)測系統(tǒng),給出了傳感器的結(jié)構(gòu)設計和分布式信息處理系統(tǒng)的設計思路和過程。為了解決微震傳感器節(jié)點能量有限,供電困難的問題,提出并設計了一種基于諧振耦合原理的改進型四線圈電能傳輸模型,仿真和實驗結(jié)果表明,所設計的電路能夠滿足在40cm-60cm的能量傳輸,最大傳輸功率可達5w,傳輸效率可達75%。其次,針對現(xiàn)有GA震源定位算法誤差太大、精度不高的缺點,提出了改進的GA-擬牛頓混合算法。利用GA算法進行全局尋優(yōu),縮小定位范圍,然后利用擬牛頓算法快速精確定位震源。再提升震源的定位速度的同時,提高震源定位精度。通過仿真和實驗,驗證了算法的有效性,改進的算法在保持同等定位精度的條件下,速度可以提升6.3倍;最后,在分析國內(nèi)外現(xiàn)狀的基礎上,對一種微震時間序列的混沌特征分析及危險性判定方法進行了研究。提出了一種基于多維相空間重構(gòu)理論的礦震信號時間序列多維相空間重構(gòu)方法,并應用最大Lyapunov指數(shù)法和廣義關聯(lián)維數(shù)法對礦震時間序列進行了基礎性判定,利用多變量相空間重構(gòu)的信息能夠較全面的包含礦震的特征信息,增加礦震特征信息的魯棒性,提高了分析及危險性的判定的診斷率,這為混沌理論在礦井礦震領域的研究及應用提供一定的參考價值。綜上所述,開發(fā)科學、先進的微震定位監(jiān)測系統(tǒng),研究基于震源快速定位方法的分布式礦震監(jiān)測系統(tǒng)關鍵技術(shù),實現(xiàn)礦山煤巖動力災害連續(xù)實時監(jiān)測、準確預測礦震危險性的等級,可以為井下人員提供準確和及時的決策信息,進而減少停產(chǎn)損失,給煤礦帶來巨大的經(jīng)濟效益,具有重要的理論意義,而且有很好的應用價值。
【關鍵詞】：礦震監(jiān)測 快速定位 礦震等級預測 無線供電
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD325.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 1 緒論17-28
• 1.1 概述17-18
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-26
• 1.3 研究的目的和意義26
• 1.4 論文框架26-27
• 1.5 本章小結(jié)27-28
• 2.井下分布式微震監(jiān)測系統(tǒng)28-55
• 2.1 分布式微震監(jiān)測系統(tǒng)的體系架構(gòu)28-29
• 2.2 分布式礦震監(jiān)測系統(tǒng)總體設計29-34
• 2.3 礦震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)34-37
• 2.4 微震定位系統(tǒng)的相關技術(shù)37-45
• 2.5 分布式傳感器節(jié)點的無線能量供給關鍵技術(shù)45-54
• 2.6 本章小結(jié)54-55
• 3 震源快速定位關鍵技術(shù)研究55-77
• 3.1 礦震定位原理55-58
• 3.2 系統(tǒng)性能實驗測試58-64
• 3.3 基于GA-擬牛頓法的礦震快速定位64-69
• 3.4 改進的GA-擬牛頓混合算法69-76
• 3.5 本章小結(jié)76-77
• 4 礦震時間序列的混沌特征分析及危險性預測77-99
• 4.1 概述77
• 4.2 單變量相空間重構(gòu)77-79
• 4.3 單變量重構(gòu)參數(shù)的確定79-81
• 4.4 單變量重構(gòu)幾何不變量的計算81-85
• 4.5 多變量相空間重構(gòu)的流程85-86
• 4.6 礦震時間序列多維相空間重構(gòu)86-88
• 4.7 礦震時間序列混沌特征提取88-90
• 4.8 多維礦震時間序列混沌特征90-96
• 4.9 基于混沌特征的礦震危險性預測96-97
• 4.10 礦震危險性等級預測結(jié)果與評價97-98
• 4.11 本章小結(jié)98-99
• 5 總結(jié)和展望99-101
• 5.1 論文主要工作99
• 5.2 論文的創(chuàng)新點99-100
• 5.3 展望100-101
• 參考文獻101-107
• 作者簡歷107-109
• 學位論文數(shù)據(jù)集109

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張鵬;倪世宏;;基于支持向量機回歸的Lyapunov指數(shù)計算方法研究[J];控制與決策;2011年05期

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本文編號：1060525