本發(fā)明涉及富水性探測(cè)，具體為一種工作面富水性探測(cè)分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、瞬變電磁法是一種地球物理勘探方法，瞬變電磁法基于電磁感應(yīng)定律和麥克斯韋方程組，通過(guò)記錄傳輸線(xiàn)圈接收到的瞬態(tài)電磁信號(hào)來(lái)推斷地下介質(zhì)的電導(dǎo)率分布情況。瞬態(tài)電磁信號(hào)是由瞬變電流產(chǎn)生的瞬變磁場(chǎng)誘導(dǎo)所致。而這種瞬變電流又是通過(guò)電源回路中的快速開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的。信號(hào)處理后可得到電阻率、介電常數(shù)等物理參數(shù)的分布，從而表現(xiàn)出地下構(gòu)造的特征，瞬變電磁法具有非侵入性、高精度和高解析度等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于水文地質(zhì)勘查，探測(cè)地下含水層的分布、厚度和富水性。

2、現(xiàn)階段的富水性探測(cè)技術(shù)通過(guò)固定的發(fā)射端和接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，探測(cè)過(guò)程不夠全面存在局限性，造成分析得到的富水性分布圖與實(shí)際分布情況存在偏差，并且礦井工作面的采礦設(shè)備工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)使瞬態(tài)電磁信號(hào)產(chǎn)生一定的誤差，從而影響最終探測(cè)分析結(jié)果，因此提高探測(cè)全面性且消除工作面振動(dòng)的影響是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種工作面富水性探測(cè)分析系統(tǒng)，解決了上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種工作面富水性探測(cè)分析系統(tǒng)，包括軌道機(jī)器人、振動(dòng)采集模塊、分析單元、a個(gè)地面發(fā)射線(xiàn)圈、b個(gè)地面接收線(xiàn)圈、b個(gè)工作面發(fā)射線(xiàn)圈、a個(gè)工作面接收線(xiàn)圈、軌道發(fā)射線(xiàn)圈和軌道接收線(xiàn)圈，所述振動(dòng)采集模塊的輸出端與分析單元的輸入端連接，所述軌道機(jī)器人的端口與分析單元的端口連接，所述分析單元的輸出端分別與地面發(fā)射線(xiàn)圈、工作面發(fā)射線(xiàn)圈和軌道發(fā)射線(xiàn)圈的輸入端連接，所述地面接收線(xiàn)圈、工作面接收線(xiàn)圈和軌道接收線(xiàn)圈的輸出端均與分析單元的輸入端連接；

3、所述振動(dòng)采集模塊安裝于軌道機(jī)器人側(cè)面，振動(dòng)采集模塊獲取所在區(qū)域的振動(dòng)數(shù)據(jù)并傳輸至分析單元中，所述軌道機(jī)器人懸掛安裝于礦井頂部軌道中，礦井頂部軌道由地面礦井入口開(kāi)始一直鋪設(shè)到底部的礦井工作面，軌道機(jī)器人頂部設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置，所述分析單元發(fā)送位移指令至軌道機(jī)器人，軌道機(jī)器人通過(guò)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置在礦井頂部軌道中移動(dòng)，所述軌道發(fā)射線(xiàn)圈和軌道接收線(xiàn)圈均安裝固定于軌道機(jī)器人底部，地面發(fā)射線(xiàn)圈和地面接收線(xiàn)圈在地面均呈網(wǎng)格分布，工作面發(fā)射線(xiàn)圈和工作面接收線(xiàn)圈在礦井工作面均呈網(wǎng)格分布；

4、所述分析單元內(nèi)部集成有無(wú)線(xiàn)模塊，所述軌道機(jī)器人、振動(dòng)采集模塊、地面接收線(xiàn)圈、工作面接收線(xiàn)圈和軌道接收線(xiàn)圈均通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊與分析單元建立通訊，所述分析單元通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊分別與軌道機(jī)器人、地面發(fā)射線(xiàn)圈、工作面發(fā)射線(xiàn)圈和軌道發(fā)射線(xiàn)圈建立通訊，軌道機(jī)器人內(nèi)置了位移編碼器，分析單元發(fā)送測(cè)量指令至軌道機(jī)器人，軌道機(jī)器人通過(guò)礦井頂部軌道在礦井入口位移到底部的礦井工作面，軌道機(jī)器人讀取位移編碼器的位移數(shù)據(jù)并傳輸至分析單元，分析單元計(jì)算位移數(shù)據(jù)得到軌道機(jī)器人在礦井內(nèi)的總距離c和礦井工作面的位移距離d；

5、分析單元執(zhí)行振動(dòng)采集程序得到礦井工作面的采集點(diǎn)和振動(dòng)信息，分析單元將振動(dòng)信息分別發(fā)送至工作面發(fā)射線(xiàn)圈和工作面接收線(xiàn)圈，采集點(diǎn)包括e1個(gè)第一采集點(diǎn)、e2個(gè)第二采集點(diǎn)、e3個(gè)第三采集點(diǎn)和e4個(gè)第四采集點(diǎn)，振動(dòng)信息包括x軸分量和y軸分量，分析單元基于振動(dòng)信息執(zhí)行第一地質(zhì)分析程序得到第一富水性分布圖a，分析單元執(zhí)行第二地質(zhì)分析程序得到第二富水性分布圖b，分析單元將第一富水性分布圖a和第二富水性分布圖b組合重疊得到靜態(tài)富水性分布圖(a∪b)，分析單元執(zhí)行動(dòng)態(tài)地質(zhì)分析程序得到動(dòng)態(tài)富水性分布圖c，分析單元將動(dòng)態(tài)富水性分布圖c輸入靜態(tài)富水性分布圖(a∪b)得到富水性地質(zhì)模型[(a∪b)∩c]，軌道機(jī)器人每隔固定時(shí)間1天執(zhí)行一次巡查任務(wù)，巡查任務(wù)執(zhí)行時(shí)軌道機(jī)器人在總距離c的礦井頂部軌道上往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，軌道機(jī)器人每執(zhí)行一次巡查任務(wù)，分析單元執(zhí)行一次動(dòng)態(tài)地質(zhì)分析程序得到新的動(dòng)態(tài)富水性分布圖c并重新輸入靜態(tài)富水性分布圖(a∪b)，動(dòng)態(tài)富水性分布圖c每次輸入靜態(tài)富水性分布圖(a∪b)時(shí)同步更新富水性地質(zhì)模型[(a∪b)∩c]，靜態(tài)富水性分布圖(a∪b)將所有可能的富水性區(qū)域都做了標(biāo)記，擴(kuò)大了范圍，便于后續(xù)篩選，而富水性地質(zhì)模型[(a∪b)∩c]通過(guò)不斷與動(dòng)態(tài)富水性分布圖c疊加保留重疊的富水性區(qū)域，不斷縮小范圍，通過(guò)不斷縮小修正使得富水性地質(zhì)模型[(a∪b)∩c]越來(lái)越接近礦井工作面的實(shí)際富水性區(qū)域。

6、進(jìn)一步地，振動(dòng)采集程序執(zhí)行時(shí)，分析單元根據(jù)公式＜k≤1計(jì)算礦井工作面的第一采集點(diǎn)數(shù)量e1，k為比例系數(shù)，根據(jù)地面發(fā)射線(xiàn)圈、地面接收線(xiàn)圈、工作面發(fā)射線(xiàn)圈和工作面接收線(xiàn)圈的網(wǎng)格分布長(zhǎng)寬比確定具體數(shù)值；

7、分析單元將的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成位移指令傳輸至軌道機(jī)器人，軌道機(jī)器人在礦井工作面的礦井頂部軌道每位移的長(zhǎng)度停止一次，每次軌道機(jī)器人停止位移時(shí)，振動(dòng)采集模塊獲取一次振動(dòng)數(shù)據(jù)，采集模塊獲取后軌道機(jī)器人繼續(xù)位移到下一停止地點(diǎn)直至軌道機(jī)器人位移離開(kāi)礦井工作面時(shí)停止獲取，振動(dòng)模塊將獲取的所有振動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至分析單元中；

8、分析單元建立振幅曲線(xiàn)圖，振幅曲線(xiàn)圖的橫軸為位移距離d，振幅曲線(xiàn)圖的縱軸為振動(dòng)幅度，分析單元將所有振動(dòng)數(shù)據(jù)分別拆分成水平向量f和豎直向量g，分析單元將水平向量f和豎直向量g輸入振幅曲線(xiàn)圖中得到水平振幅折線(xiàn)和豎直振幅折線(xiàn)，分析單元使用最小二乘法計(jì)算水平振幅折線(xiàn)和豎直振幅折線(xiàn)在每個(gè)采集點(diǎn)上的振幅平均值，分析單元將每個(gè)采集點(diǎn)的振幅平均值相連得到振幅擬合曲線(xiàn)；

9、分析單元在振幅曲線(xiàn)圖中建立分別建立第一切線(xiàn)、第二切線(xiàn)和第三切線(xiàn)，第一切線(xiàn)的斜率為0，第二切線(xiàn)的斜率為tan30°，第三切線(xiàn)的斜率為-tan30°，分析單元將第一切線(xiàn)、第二切線(xiàn)和第三切線(xiàn)均沿著振幅曲線(xiàn)圖的縱軸由上至下移動(dòng)，分析單元將第一切線(xiàn)與振幅擬合曲線(xiàn)相切的所有點(diǎn)標(biāo)記為第二采集點(diǎn)，分析單元將第二切線(xiàn)與振幅擬合曲線(xiàn)相切的所有點(diǎn)標(biāo)記為第三采集點(diǎn)，分析單元將第三切線(xiàn)與振幅擬合曲線(xiàn)相切的所有點(diǎn)標(biāo)記為第四采集點(diǎn)，分析單元記錄每個(gè)第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)的振幅曲線(xiàn)圖橫軸坐標(biāo)，振幅曲線(xiàn)圖橫軸坐標(biāo)為每個(gè)第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)在工作面中位移距離d的具體位置，第分析單元分別統(tǒng)計(jì)第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)數(shù)量并依次標(biāo)記為e2、e3和e4，第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)處于礦井工作面振動(dòng)幅度較大的區(qū)域，振動(dòng)幅度越大對(duì)應(yīng)的第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)越密集；

10、分析單元將第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)的橫軸坐標(biāo)傳輸至軌道機(jī)器人，軌道機(jī)器人位移至每個(gè)橫軸坐標(biāo)時(shí)停止一次，軌道機(jī)器人停止次數(shù)為e2+e3+e4，每次軌道機(jī)器人停止位移時(shí)，振動(dòng)采集模塊獲取一次振動(dòng)數(shù)據(jù)，采集模塊獲取后軌道機(jī)器人繼續(xù)位移到下一停止地點(diǎn)直至軌道機(jī)器人位移離開(kāi)礦井工作面時(shí)停止獲取，振動(dòng)采集模塊將第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至分析單元，分析單元將所有第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)匯總得到振動(dòng)信息。

11、進(jìn)一步地，網(wǎng)格分布的地面發(fā)射線(xiàn)圈按照先東西后南北的順序依次進(jìn)行編號(hào)得到第一序列，第一序列表示為(1、2、3、4、5、……a)，網(wǎng)格分布的工作面發(fā)射線(xiàn)圈按照先東西后南北的順序依次進(jìn)行編號(hào)得到第二序列，第二序列表示為(1、2、3、4、5、……b)；

12、第一地質(zhì)分析程序執(zhí)行時(shí)，分析單元按照第一序列依次發(fā)送探測(cè)指令至a個(gè)地面發(fā)射線(xiàn)圈，每個(gè)地面發(fā)射線(xiàn)圈依次向礦井工作面的方向發(fā)送電磁信號(hào)，a個(gè)工作面接收線(xiàn)圈接收地面發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)出的電磁信號(hào)，a個(gè)工作面接收線(xiàn)圈中，位于第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)周?chē)黄椒矫滓酝獾墓ぷ髅娼邮站€(xiàn)圈將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成電導(dǎo)率數(shù)組并傳輸至分析單元，電導(dǎo)率數(shù)組包括富水電導(dǎo)率和電磁方向，位于第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)周?chē)黄椒矫准耙黄椒矫滓詢(xún)?nèi)的工作面接收線(xiàn)圈將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成偏移數(shù)組，偏移數(shù)組包括富水電導(dǎo)率和偏移電磁方向，工作面接收線(xiàn)圈將振動(dòng)信息輸入偏移數(shù)組，偏移電磁方向分別減去振動(dòng)信息的x軸分量和y軸分量得到修正后的電磁方向，工作面接收線(xiàn)圈將富水電導(dǎo)率和修正后的電磁方向組合成電導(dǎo)率數(shù)組并傳輸至分析單元，分析單元根據(jù)每個(gè)工作面接收線(xiàn)圈的電導(dǎo)率數(shù)組繪制成電導(dǎo)率分布圖，當(dāng)所有地面發(fā)射線(xiàn)圈均執(zhí)行完探測(cè)指令后，分析單元將a個(gè)電導(dǎo)率分布圖進(jìn)行堆疊得到第一富水性分布圖a；

13、每個(gè)地面發(fā)射線(xiàn)圈、地面接收線(xiàn)圈、工作面發(fā)射線(xiàn)圈和工作面接收線(xiàn)圈均為固定地點(diǎn)設(shè)置內(nèi)部集成了位置信息，工作面接收線(xiàn)圈根據(jù)地面發(fā)射線(xiàn)圈的位置信息和自身的位置信息可以得到地面發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)射的電磁方向，地面接收線(xiàn)圈根據(jù)工作面發(fā)射線(xiàn)圈的位置信息和自身的位置信息可以得到工作面發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)射的電磁方向，電磁方向和偏移電磁方向同樣包括x軸分量和y軸分量，偏移電磁方向的x軸分量減去振動(dòng)信息的x軸分量得到修正后電磁方向的x軸分量；

14、第二地質(zhì)分析程序執(zhí)行時(shí)，分析單元按照第二序列依次發(fā)送探測(cè)指令至b個(gè)工作面發(fā)射線(xiàn)圈，b個(gè)工作面發(fā)射線(xiàn)圈中，位于第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)周?chē)黄椒矫滓酝獾墓ぷ髅姘l(fā)射線(xiàn)圈依次向地面的方向發(fā)送電磁信號(hào)，位于第二采集點(diǎn)、第三采集點(diǎn)和第四采集點(diǎn)周?chē)黄椒矫准耙黄椒矫滓詢(xún)?nèi)的工作面發(fā)射線(xiàn)圈依次向地面的方向發(fā)送電磁信號(hào)和振動(dòng)信息，b個(gè)地面接收線(xiàn)圈接收工作面發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)出的電磁信號(hào)，當(dāng)?shù)孛娼邮站€(xiàn)圈只接收到電磁信號(hào)時(shí)，地面接收線(xiàn)圈將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成電導(dǎo)率數(shù)組并傳輸至分析單元，當(dāng)?shù)孛娼邮站€(xiàn)圈接收到電磁信號(hào)和振動(dòng)信息時(shí)，地面接收線(xiàn)圈將電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成偏移數(shù)組，偏移數(shù)組包括富水電導(dǎo)率和偏移電磁方向，地面接收線(xiàn)圈將偏移數(shù)組中的偏移電磁方向分別減去振動(dòng)信息的x軸分量和y軸分量得到修正后的電磁方向，地面接收線(xiàn)圈將富水電導(dǎo)率和修正后的電磁方向組合成電導(dǎo)率數(shù)組并傳輸至分析單元，分析單元根據(jù)每個(gè)地面接收線(xiàn)圈的電導(dǎo)率數(shù)組繪制成電導(dǎo)率分布圖，當(dāng)所有工作面發(fā)射線(xiàn)圈均執(zhí)行完探測(cè)指令后，分析單元將b個(gè)電導(dǎo)率分布圖進(jìn)行堆疊得到第二富水性分布圖b。

15、進(jìn)一步地，動(dòng)態(tài)地質(zhì)分析程序執(zhí)行時(shí)，分析單元根據(jù)公式計(jì)算得到的動(dòng)態(tài)點(diǎn)的數(shù)量f，g為比例系數(shù)，根據(jù)非礦井工作面距離c-d和位移距離d的長(zhǎng)度比值確定具體數(shù)值，g的取值范圍為(0.5，5)；

16、分析單元將的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成位移指令傳輸至軌道機(jī)器人，軌道機(jī)器人在礦井工作面的礦井頂部軌道每位移的長(zhǎng)度停止一次，每次軌道機(jī)器人停止位移時(shí)，分析單元發(fā)送探測(cè)指令至軌道發(fā)射線(xiàn)圈，軌道發(fā)射線(xiàn)圈分別向礦井工作面和地面方向發(fā)送電磁信號(hào)，距離軌道機(jī)器人距離最近的地面接收線(xiàn)圈和工作面接收線(xiàn)圈將接收的電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成電導(dǎo)率數(shù)組并傳輸至分析單元，分析單元根據(jù)電導(dǎo)率數(shù)組繪制成電導(dǎo)率分布圖；

17、分析單元分別向距離軌道機(jī)器人距離最近的地面發(fā)射線(xiàn)圈和工作面發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)送探測(cè)指令，地面發(fā)射線(xiàn)圈和工作面發(fā)射線(xiàn)圈均向軌道機(jī)器人的方向發(fā)送電磁信號(hào)，軌道接收線(xiàn)圈將接收的電磁信號(hào)轉(zhuǎn)化成電導(dǎo)率數(shù)組并傳輸至分析單元，分析單元根據(jù)電導(dǎo)率數(shù)組繪制成電導(dǎo)率分布圖，分析單元將2f個(gè)電導(dǎo)率分布圖進(jìn)行堆疊得到動(dòng)態(tài)富水性分布圖c。

18、本發(fā)明具有以下有益效果：

19、1、通過(guò)地面和礦井工作面雙向檢測(cè)獲得靜態(tài)分布圖，再配合軌道機(jī)器人的位移探測(cè)獲得的動(dòng)態(tài)分布圖，靜態(tài)分布圖與動(dòng)態(tài)分布圖結(jié)合可以提高富水性探測(cè)的全面性。

20、2、通過(guò)對(duì)工作面的振動(dòng)進(jìn)行分析，對(duì)工作面接收和工作面發(fā)射的電磁方向進(jìn)行修正，消除了工作面振動(dòng)對(duì)富水性探測(cè)的影響。

21、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。