發(fā)布時間：2020-07-19 21:56

【摘要】：地下震源監(jiān)測定位系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于礦山開采、震源定位、震動檢測中,使用分布式傳感器節(jié)點代替人工進行在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集的技術(shù)已經(jīng)日漸成熟。為了保障實驗現(xiàn)場工作人員安全,節(jié)約實驗成本,簡便實驗布設(shè)操作,同時隨著無線傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,基于分布式傳感器節(jié)點的遠程無線監(jiān)測系統(tǒng)也越來越完善,因此要求其地下震源定位測控平臺能夠?qū)崿F(xiàn)遠程同步控制分布式測試節(jié)點、數(shù)據(jù)分類管理、在線進行數(shù)據(jù)分析等功能,配合分布式傳感器陣列完成整個測試任務(wù)。通過分析課題應(yīng)用背景,結(jié)合項目實際應(yīng)用,基于LabWindows/CVI虛擬儀器開發(fā)平臺設(shè)計完成了分布式地下震源定位測控平臺,實現(xiàn)的功能包括:遠程監(jiān)測節(jié)點群同步控制、無線數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)管理、震動信號分析、震源定位。在控制模塊設(shè)計中:基于弱相關(guān)原則完成了分模塊指令協(xié)議設(shè)計;通過控制流程規(guī)劃、線程資源分配、TCP/UDP雙模通信實現(xiàn)了64個傳感器節(jié)點同步控制、無線數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)實時顯示等功能。在數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計中:根據(jù)接收數(shù)據(jù)種類分類設(shè)計數(shù)據(jù)庫表,通過數(shù)據(jù)庫表間連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)在線交互、實驗人員信息管理和權(quán)限劃分功能。在震動信號處理模塊設(shè)計中:通過計算北斗授時、譜分析、相關(guān)系數(shù)假設(shè)檢驗、小波變換和小波閾值去噪實現(xiàn)零點校準、信號特征分析、相關(guān)性分析和信噪比增強等功能;通過STA/LTA(Short-term to Long-term Average,特征函數(shù)長短時窗比)方法實現(xiàn)初至波拾取;在分析傳統(tǒng)定位方法的基礎(chǔ)上,通過Chan-Taylor聯(lián)合算法實現(xiàn)地下炸點定位,并對結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果表明:設(shè)計的分布式地下震源定位測控平臺能夠?qū)崿F(xiàn)測試節(jié)點群同步控制、數(shù)據(jù)管理等功能,在100m*100m場地范圍,0-60m震源深度范圍內(nèi),平均定位精度為2m-3m,能夠滿足工程需求。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;P631.4
【圖文】：

圖 3.6 信號時間截取圖軟閾值去噪的波形如圖 3.7 所示，分別為(a)原始信號波形，(b)，普通濾波用小波軟閾值法慮得的波形。根據(jù)圖中對比分析可以得出結(jié)論普通濾波器同樣能夠?qū)υ肼曔M行濾除，提高信噪比，但是因為聲無法濾除，使得波形不夠平滑；使用小波軟閾值方法進行去的濾除，同時波形對比普通濾波器得出的波形更平滑，說明使夠?qū)崿F(xiàn)噪聲去除，且性能優(yōu)于普通濾波器。(a)

26(b) 初至?xí)r間提取圖 3.10 初至波提取結(jié)果3.3 震源定位算法3.3.1 TDOA 定位模型前文中已經(jīng)完成了對信號的去噪、有效信號提取、初至波提取等操作，為炸點定位做好了數(shù)據(jù)準備。本小節(jié)將通過使用 TDOA 時差定位算法進行定位。TDOA（Time Difference of Arrival，時差定位）定位算法[48,49]的基本原理是：通過測量震動信號到達傳感器節(jié)點的時間，能夠知道傳感器節(jié)點與震源間的距離，經(jīng)過同震動信號到達傳感器陣列中各個節(jié)點的時間差，即可作出若干條以傳感器節(jié)點為焦點，各節(jié)點到震源的距離差為長軸的雙曲線，雙曲線的交點即為震源的位置。

也必須調(diào)用 CmtReleaseLock 函數(shù)來釋放線程鎖，釋放鎖資源。需要特別注意的是可以在同一線程中多次調(diào)用 CmtGetLock 函數(shù)，但每次調(diào)用都調(diào)用 CmtReleaseLock 函數(shù)來結(jié)束調(diào)用。在程序退出時，也必須調(diào)用 CmtDiscardL數(shù)來釋放由 CmtNewLock 函數(shù)穿件的線程鎖資源。如圖 4.6 所示，為試驗時使用線程操作，能夠同時連接 16 個匯聚節(jié)點，因為每個節(jié)點連接4個傳感器節(jié)點，其中右下方表格所顯示內(nèi)容為回收的關(guān)于節(jié)點的文件信余空間為匯聚節(jié)點所剩余的存儲空間。因此滿足系統(tǒng)至少同時對 64 個傳感器節(jié)點控制的要求。

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本文編號：2763021