一種用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及信號采集裝置，具體是一種用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集裝置。
【背景技術】
[0002]在使用煤礦防盜采監測系統工作中，微震數據采集質量的好壞直接影響到監測的效果。煤礦防盜采監測系統是一個空間分布式數據采集系統，為了能準確監測到爆破震動的位置，各個采集終端必須做到嚴格的同步采樣，所以如何提高同步采樣的時間成為了一個關鍵問題。同時，由于每個采集終端每天產生的數據量都很大，在傳統的監測設備都是在每個終端都采用一個容量很大的存儲器來保存數據，然后人工去各個采集終端拷貝數據，而且不具有遠程管理的功能，這種方法不僅效率低，不方便維護，而且不能實時地對數據進行處理，及時掌握各個區域的開采情況。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是為克服上述缺陷，而提供一種設計合理，操作簡單，管理方便，工作效率高，且能適應在惡劣的野外環境下使用的用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集裝置。
[0004]實現本實用新型目的的技術方案是:
[0005]一種用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集裝置，包括殼體，與現有技術不同的是:殼體內設置有控制模塊和分別與控制模塊相連的信號采集模塊、電源模塊、自檢模塊及遠程傳輸模塊。
[0006]在控制模塊與電源模塊之間設有電源管理模塊。
[0007]所述控制模塊為ARM處理器。
[0008]所述控制模塊還分別與鍵盤、SD卡模塊、RAM模塊和JATG調試模塊相連。
[0009]所述信號采集模塊包括信號處理器模塊和分別與信號處理器模塊連接的采樣保持A/D轉換模塊、GPS同步授時模塊，采樣保持A/D轉換模塊還與信號調理模塊連接。
[0010]所述信號處理器模塊為FPGA處理器。
[0011]所述遠程傳輸模塊采用無線傳輸方式，與計算機連接。
[0012]由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0013]1、本裝置設計合理，操作簡單，管理方便，效率高，能適應在惡劣的野外環境下使用，滿足了防止礦區越界開采監測的需求；
[0014]2、本裝置工作溫度范圍寬，具有較好的防水功能，體積小，質量輕，方便攜帶，更重要的是防瓦斯爆炸。
[0015]2、本裝置通過設置了電源管理模塊，使電源系統具有較好的電源管理功能，節能省電，電源穩定，能耗低；
[0016]3、本裝置在應用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集時，動態范圍大，能無失真地采集各種強弱變化較大的微震信號；
[0017]4、本裝置具有遠程采集終端管理功能，方便管理人員對各個采集終端參數的設置和管理，在應用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集時，能把采集到的數據通過無線傳輸到計算機上，避免了人為拷貝數據的麻煩；
[0018]5、本裝置具有自我診斷測試能力，方便技術人員檢測系統是否正常工作，并系統具有一定的容錯能力。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例的整體結構框圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例的工作原理框圖；
[0021]圖3為本實用新型實施例中信號調理電路模塊的原理圖；
[0022]圖4為本實用新型實施例中采樣保持A/D轉換電路模塊的原理圖；
[0023]圖5為本實用新型實施例中系統自檢模塊的原理圖；
[0024]圖6為本實用新型實施例中GPS授時模塊的原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0026]實施例:
[0027]參照圖1，一種用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集裝置，由殼體、設置在殼體內的ARM控制器和分別與ARM控制器相連的信號采集模塊、電源模塊、遠程傳輸模塊、自檢模塊構成。
[0028]考慮到實際的需要，電源模塊通過電源管理模塊與ARM控制器相連，遠程傳輸模塊與計算機無線傳輸，以達到安裝靈活、維護方便的要求。ARM控制器還分別與鍵盤、SD卡模塊、RAM模塊和JATG調試模塊相連。其中:
[0029]信號采集模塊包括GPS同步授時模塊、信號調理模塊、FPGA處理器和采樣保持A/D轉換模塊，GPS同步授時模塊和采樣保持A/D轉換模塊分別與FPGA處理器相連，信號調理模塊通過采樣保持A/D轉換模塊與信號處理器模塊連接。
[0030]上述模塊的選擇有許多種選擇，本實用新型還給出了下述幾種模塊的最佳選擇，具體如下:
[0031]參照圖2，將傳感器分別與信號采集模塊相連，將微震信號通過信號調理模塊調整至適合A/D轉換的電壓輸入范圍，再通過采樣保持A/D轉換模塊轉換成數字信號，傳輸至FPGA處理器進行濾波處理，然后傳輸給ARM控制器進行編碼，最后將信號從遠程傳輸模塊發送到PC端。
[0032]參照圖3，信號調理模塊的工作原理為:微震信號先經過前置放大器將微弱的信號進行初步放大，之后通過低通濾波器濾除各種高頻噪聲的干擾，提高信噪比，然后由增益程控放大器根據信號的強弱進行不同倍數的放大將信號調整到適合A/D轉換的輸入范圍。最后由單極性變換電路進行電壓偏置使雙極性信號轉換為單極性信號以滿足采樣保持A/D轉換模塊的電壓輸入范圍。
[0033]參照圖4，采樣保持A/D轉換模塊的工作原理為:信號先通過抗混疊濾波器將高頻信號濾除，避免來自信號諧波分量和未經濾波的寬帶噪聲混疊。然后將信號輸入采樣保持電路再連接到A/D轉換電路，實現信號的數字化。抗混疊濾波器的實現是帶寬為500Hz的低通有源濾波器，采樣保持電路用PF級的電容。基準穩壓源為A/D轉換電路提供基準的轉換電壓。FPGA輸出同步采樣時鐘為啟動A/D采樣提供同步信號，最后把轉換后的數字信號輸入到FPGA。
[0034]參照圖5，自檢模塊的工作原理為:當系統啟動自檢模式時，ARM控制器就產生已知的微震數字信號，然后通過D/A轉換電路將數字信號轉換成模擬的電壓信號，經過電壓跟隨器之后就可以得到自檢信號，基準穩壓源為D/A轉換電路提供基準的轉換電壓。最后切換開關將信號從傳感器輸入接口接入，檢查設備是否正常工作。
[0035]參照圖6，GPS授時模塊的工作原理為:高精度恒溫晶振輸出的振蕩信號經過整形電路整形，然后通過電平轉換電路變為TTL電平，最后經過GPS接收機PPS信號計數分頻后得到A/D采樣的同步脈沖信號；同時，從GPS接收器輸出的串口信息中提取與IPPS對應的絕對時間，以供所采集到的數據打上時間標簽。
[0036]本實用新型不局限于上述的優選實施方式，任何人應該得知在本實用新型的啟示下做出的結構變化，凡是與本實用新型具有相同或者相近似的技術方案，均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集裝置，包括殼體，其特征在于:殼體內設置有控制模塊和分別與控制模塊相連的信號采集模塊、電源模塊、自檢模塊及遠程傳輸模塊。
2.根據權利要求1所述的微震信號采集裝置，其特征是:在控制模塊與電源模塊之間設有電源管理模塊。
3.根據權利要求1所述的微震信號采集裝置，其特征是:所述控制模塊為ARM處理器。
4.根據權利要求1所述的微震信號采集裝置，其特征是:所述控制模塊還分別與鍵盤、SD卡模塊、RAM模塊和JATG調試模塊相連。
5.根據權利要求1所述的微震信號采集裝置，其特征是:所述信號采集模塊包括信號處理器模塊和分別與信號處理器模塊連接的采樣保持A/D轉換模塊、GPS同步授時模塊，采樣保持A/D轉換模塊還與信號調理模塊連接。
6.根據權利要求1所述的微震信號采集裝置，其特征是:所述信號處理器模塊為FPGA處理器。
7.根據權利要求1所述的微震信號采集裝置，其特征是:所述遠程傳輸模塊采用無線傳輸方式，與計算機連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于煤礦防盜采監測系統的微震信號采集裝置，包括殼體，其特征在于：殼體內設置有控制模塊和分別與控制模塊相連的信號采集模塊、電源模塊、自檢模塊及遠程傳輸模塊。本裝置設計合理，操作簡單，管理方便，效率高，能適應在惡劣的野外環境下使用，滿足了防止礦區越界開采監測的需求；工作溫度范圍寬，具有較好的防水功能，體積小，質量輕，方便攜帶，更重要的是防瓦斯爆炸。
【IPC分類】G01H17-00
【公開號】CN204556098
【申請號】CN201520156537
【發明人】張法全, 李宗敏, 王國富, 葉金才, 張海如, 龐成, 韋秦明
【申請人】桂林電子科技大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月19日