地下工程灾害安全监测系统

1.ESG微震动监测系统

由HMSI系统监测主机、专用芯片及接口PC机、光波接收仪和传感器等组成。HMSI监测系统主机是通过专用的光波接收仪和传感器接出的电缆线连接，从而采集信号，光波接收仪将信号送到地面监测站，传输给专用芯片及接口的PC机，得出数据，最后分析结果，如前面微震监测系统通讯网络图所示：PC机位于地面监测站，主要用于采集、处理数据，自身采用专用芯片与接口，固化有一套专用软件，在使用时，与仪器一起带到现场使用；监测系统主机位于地下或监测带，与地下多用户收发器相连，采集由传感器得到的信号。微震监测系统网络主要由通信系统布置网和地震测站网及相关控制仪器和处理分析终端设备等组成。通信系统布置网需根据微震监测系统要求和地下实际工程情况确定；微震测站网布置需根据微震监测系统技术性能、地下工程实际条件和矿山监测要求确定。

该设备主要服务的项目包括：国家级纵向（“863”计划）“深井岩爆灾害动态监测与危险性分析技术”，国家自然科学基金面上项目“冲击荷载作用下岩石的高应变率特性研究”、“岩体断裂面细观接触演化与长期力学行为研究”，省部级项目“地下工程重大岩土灾害孕育演化、诊断与预警”，及企业横向课题“三山岛金矿岩石力学与岩层支护技术研究”，“深部开采岩爆倾向性分析与防控技术研究”等研究工作。

ESG微震动监测系统实物照片

2.美国声学物理PCI-2声发射监测系统

美国声学物理PCI-2声发射监测系统是PAC公司最新研制适用于大学等高端声发射研究用的高性能/低价位声发射卡（系统）。该系统具有18位A/D，1KHz ~ 3MHz频率范围，是新型的声发射研究工具。该系统是对声发射特征参数/波形进行实时处理的2通道声发射系统。

PCI-2具有如下特点：

1)低噪音、低价格、内置波形及HIT处理器的2个声发射通道集成在一块标准的32位的PCI卡上；

2)内置的18位A/D转换器和处理器更适用于低振幅、低门槛值（17dB）的设置；

3)最大信号幅度：100dB；

4)动态范围：>85dB;

5)4个高通、6个低通滤波器，通过软件控制进行选择；

6)40MHz、18位A/D转换器可对采样进行实时分析且具有更高的信号处理精度；

7)每个通道上声发射特性实时处理由FPGA硬件进行高速信号处理；

8)PCI总线和DMA技术进行高速数据传输、存储；

9)PCI-2上装有声发射数据流量器，可将声发射波形不断的转向硬盘，速度可达10M个/秒；

10)PCI-2板上装有2个可选参数通道，该通道有16位的A/D转换器，速度为10000个/秒；

11)并行多个FPGA处理器和ASIC IC芯片，可提供非常高的性能和更低的成本费用；

12)数字信号处理器可以达到高精度和可信度的要求。

声发射传感器

PCI-2声发射监测系统

信号采集界面

3.地中无线通信与接收系统

该系统是一套科学、高效的地下监测系统，该系统可以水、土壤、混凝土和岩石为传播媒介，实现自动化数据采集、数据传输和无线控制，是一种区别于传统方法的新型监测手段。可以用作大坝、滑坡和危险构筑物的非接触式监测。

地中无线监测方案示意图

地下无线监测设备的主要特征：

（1）实现和地面系统的通信；

（2）实现地下、水下、海底、空中及混凝土中等多种介质间的数据传送；

（3）数字化通信，输出结果稳定；

（4）地下传感器可实现地面控制和管理。

应用案例：

地铁15号线地中无线监测案例

大宁水库水中无线监测案例

4.空间灾害多尺度时空监测与预报系统

该系统基于三维可视化技术，将工程场地的地形、地貌、水文、地质、气象、枢纽及永久建筑物布置等的将要形成整体面貌在计算机中真实的表现出来。借助GIS时空三维数据库，实现灾害时空监测和预警预报。

该系统能可直观反映施工总布置信息的各种地形模型和地物模型。如数字地形模型、大坝模型、地下洞室群模型、渣场模型、公路模型等，并通过与施工场地的地表地形、施工总布置中的建筑物及施工场地中施工设施的布置、渣场的堆存位置、料场开挖及地形填挖等静态与动态的三维地形面貌等信息的结合，可实现项目全周期下的动态安全监测服务。

应用案例：

乌东德库区多尺度三维时空监测

白鹤滩水电站成果应用

愣谷地区三维时空灾害数据模型

5.矿井避难与钻孔逃生救援系统研究及应用

为提高矿井灾变时期人员避险及应急救援水平，在现有紧急避险系统建设模式的基础上，提出将垂直钻孔救援技术与紧急避险技术相结合，事先在避难硐室内设大直径地面钻孔，地面配备提升车，实现将避难人员通过救援舱提升至地面的功能。项目进行了大量的实验室及现场载人模式实验，获得了人体生存保障基础参数，攻克了大孔径钻孔钻进、应急救援舱研制、应急救援装备车设计、复杂环境下多信号稳定传输等关键技术难题，研究并构建了矿井避难与钻孔逃生救援系统（图 12），解决了矿井紧急避险系统的诸多问题，建立了安全可靠的逃生通道。

所构建的“1122”式避难与钻孔逃生救援系统，即系统由1舱（钻孔提升救援舱）、1室（简易型避难硐室）、2孔（逃生钻孔、供给钻孔）、2车（应急救援提升车、装备车）组成，在提高矿井安全防护水平及应急救援水平的同时，有效降低了矿区的紧急避险系统建设总体成本。

矿井避难与钻孔逃生救援系统构成

应急救援提升车及应急救援舱

安全防护实验室

密闭空间模拟试验舱

6.三维激光扫描系统

系统采用VZ400型三维激光扫描仪，基于固定站点快速扫描监测方法，可以消除数据配准等多项误差，监测精度高，其特点是不需要坐标转换，避免坐标配准引入的误差。利用高精度远程三维激光扫描仪，可实现快速、高精度、实时的变形监测。

基于专利技术的边坡位移快速分析