【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道掘进超前地质预报，具体涉及一种地表、洞内联合探测的地震监测设备、系统及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、随着全断面隧道掘进机(tunnel boring machine，tbm)在地下隧道施工中的广泛应用，不良地质超前预报成为
3、近年来，地球物理超前预报方法在隧道掘进机施工隧道得到了越来越广泛的应用，其中地震波法因具有界面成像精度高、探测距离远等优点成为隧道掘进机施工隧道应用最为广泛的超前预报方法之一。随着地震波法的发展，地表、洞内地震信息联合采集反演成为了一种高效的探测方法。然而传统节点地震波采集设备只能在地表或者洞内采集，无法做到地表、洞内数据的联合采集，不仅如此传统地震波采集设备无法对数据进行实时传输，也无法实现对采集节点的实时控制，同时其受制于实时对时信号定位，如果对时信号受到干扰则无法进行设备工作。
4、目前，想实现地表、洞内地震数据联合采集还存在一些困难：
5、洞内环境复杂，由于传统地震采集设备需要gps定位才能实现设备对时，洞内埋深环境使对时信号接收困难，洞内采集设备对时困难。且洞内空间有限，地表布设距离长，想要实现实时数据传输也具有一定的困难。
6、综上，要想能够实现地表、洞内联合数据采集需要解决：洞内对时信号接收问题、地表洞内设备实时数据传输问题。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种地表、洞内联
2、根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，包括设置在地表或/和洞内的节点采集设备，所述节点采集设备包括节点封盖、控制电路板、节点壳体和耦合端子，其中：
4、所述节点封盖可拆卸连接在所述节点壳体上，控制电路板容纳在所述节点壳体内，所述耦合端子设置于节点壳体下端，外突于所述壳体，以插入地表或/和洞壁，实现强耦合；
5、所述节点壳体内设置有振动检测传感器，振动检测传感器和所述控制电路板连接，控制电路板用于采集、分析并传输数据；
6、所述节点封盖上设置有水平仪，用于保证节点采集设备水平放置。
7、作为可选择的实施方式，所述节点封盖上还设置有散热片、充电口和显示面板，显示面板用于显示控制电路板的工作状态，充电口用于给储能装置充电，所述散热片具有多个散热孔/散热口，和节点壳体内连通。
8、作为可选择的实施方式，所述控制电路板包括通信模块、数字电路板、模拟电路板和天线板，其中，所述通信模块用于进行实时信号传输，数字电路板用于进行数据的分析与提取，模拟电路板和振动检测传感器电连接，用于实现数据的采集，天线板用于实现天线广播通信。
9、作为可选择的实施方式，所述控制电路板上连接有储能装置，储能装置用于给整个节点采集设备供电。
10、作为可选择的实施方式，所述节点壳体包括固定盖和壳体，所述固定盖和壳体连接，位于壳体的上侧，所述固定盖上设置有若干连接位，以和节点封盖可拆卸连接，所述壳体内容纳所述振动检测传感器，还容纳有储能装置。
11、一种地表、洞内联合探测的地震监测系统，包括多个节点采集设备和控制主站，所述控制主站包括三台，分别布设在地表、洞口和隧道内，每个控制主站均连接有第一连接天线、第二连接天线和定位模块，控制主站通过定位模块为对应区域的所有节点采集设备提供对时信号，通过第一连接天线向对应区域的各节点采集设备广播天线信号和时间信息，实现对每个节点采集设备的实时对时和控制，通过第二连接天线向对应区域广播通信信号，实现数据的实时传输与获取。
12、作为可选择的实施方式，还包括上位机，所述上位机和各个控制主站连接。
13、作为可选择的实施方式，布设在地表的控制主站用于和布设在地表上的各节点采集设备通信，布设在隧道内的控制主站用于和布设在隧道内的各节点采集设备通信，三个控制主站之间彼此通信。
14、作为可选择的实施方式，所述控制主站包括壳体，壳体内容纳控制电路、计时器和储能元件，壳体上设置有定位端口、第一连接天线、第二连接天线、光纤端口、充电端口和开关，所述开关用于控制控制电路的工作，所述光纤端口用于通过光纤连接其他控制主站，所述定位端口用于连接定位模块，所述充电端口用于给储能元件充电，所述控制电路用于控制控制主站的工作，计时器用于记录当前时间。
15、基于上述系统的工作方法，包括以下步骤：
16、对tbm破岩数据进行采集时，在tbm掘进前方地表和掘进隧道内同时布置多个节点采集设备，在地表和洞口各布设一台控制主站，在隧洞内布设第三台控制主站；
17、通过上位机远程连接三台主站，地表的控制主站通过定位模块获取当前时间，通过第一连接天线广播给地表的节点采集设备，洞口的控制主站通过定位模块获取当前时间，并通过光纤接口将当前时间传送至洞内的控制主站，洞内控制主站通过第一连接天线将对时信号广播给洞内的节点采集设备；
18、当控制主站识别到对时信号后，控制主站内部电路计时器开始工作，以实现不依靠对时信号进行节点采集设备的对时；
19、第一连接天线广播信号中包含上位机下达的对采集节点的工作指令，实现节点采集设备实时控制，节点采集设备内的通信模块与控制主站的通信模块相连接，实现采集的数据实时经过控制主站传输到上位机。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
21、本专利技术通过在地表、洞口、洞内放置控制主站，地表和洞内分别布设多个节点采集设备(下文简称为采集节点)，实现数据的分布式采集，实现地表洞内地震波联合采集。
22、本专利技术通过控制主站连接定位设备，通过连接天线广播至各个采集节点，并解决了洞内无法获取对时信号的问题，且控制主站识别到对时信号后，内部电路计时器开始工作，此时不依靠对时信号也能实现采集节点的对时，实现地表洞内地震波数据实时传输。
23、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，包括设置在地表或/和洞内的节点采集设备，所述节点采集设备包括节点封盖、控制电路板、节点壳体和耦合端子，其中：
2.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述节点封盖上还设置有散热片、充电口和显示面板，显示面板用于显示控制电路板的工作状态，充电口用于给储能装置充电，所述散热片具有多个散热孔/散热口，和节点壳体内连通。
3.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述控制电路板包括通信模块、数字电路板、模拟电路板和天线板，其中，所述通信模块用于进行实时信号传输，数字电路板用于进行数据的分析与提取，模拟电路板和振动检测传感器电连接，用于实现数据的采集，天线板用于实现天线广播通信。
4.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述控制电路板上连接有储能装置，储能装置用于给整个节点采集设备供电。
5.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述节点壳体包括固定盖和壳体，所述固定盖和壳体连
6.一种地表、洞内联合探测的地震监测系统，其特征是，包括多个权利要求1-5中任一项所述的节点采集设备和控制主站，所述控制主站包括三台，分别布设在地表、洞口和隧道内，每个控制主站均连接有第一连接天线、第二连接天线和定位模块，控制主站通过定位模块为对应区域的所有节点采集设备提供对时信号，通过第一连接天线向对应区域的各节点采集设备广播天线信号和时间信息，实现对每个节点采集设备的实时对时和控制，通过第二连接天线向对应区域广播通信信号，实现数据的实时传输与获取。
7.如权利要求6所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测系统，其特征是，还包括上位机，所述上位机和各个控制主站连接。
8.如权利要求6所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测系统，其特征是，布设在地表的控制主站用于和布设在地表上的各节点采集设备通信，布设在隧道内的控制主站用于和布设在隧道内的各节点采集设备通信，三个控制主站之间彼此通信。
9.如权利要求6所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测系统，其特征是，所述控制主站包括壳体，壳体内容纳控制电路、计时器和储能元件，壳体上设置有定位端口、第一连接天线、第二连接天线、光纤端口、充电端口和开关，所述开关用于控制控制电路的工作，所述光纤端口用于通过光纤连接其他控制主站，所述定位端口用于连接定位模块，所述充电端口用于给储能元件充电，所述控制电路用于控制控制主站的工作，计时器用于记录当前时间。
10.基于权利要求6-9中任一项所述的系统的工作方法，其特征是，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，包括设置在地表或/和洞内的节点采集设备，所述节点采集设备包括节点封盖、控制电路板、节点壳体和耦合端子，其中：
2.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述节点封盖上还设置有散热片、充电口和显示面板，显示面板用于显示控制电路板的工作状态，充电口用于给储能装置充电，所述散热片具有多个散热孔/散热口，和节点壳体内连通。
3.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述控制电路板包括通信模块、数字电路板、模拟电路板和天线板，其中，所述通信模块用于进行实时信号传输，数字电路板用于进行数据的分析与提取，模拟电路板和振动检测传感器电连接，用于实现数据的采集，天线板用于实现天线广播通信。
4.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述控制电路板上连接有储能装置，储能装置用于给整个节点采集设备供电。
5.如权利要求1所述的一种地表、洞内联合探测的地震监测设备，其特征是，所述节点壳体包括固定盖和壳体，所述固定盖和壳体连接，位于壳体的上侧，所述固定盖上设置有若干连接位，以和节点封盖可拆卸连接，所述壳体内容纳所述振动检测传感器，还容纳有储能装置。
6.一种地表、洞内联合探测的地震监测系统，其特征是，包括多个权利要求1-5中任一项所述的节点采集...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹弘毅，孟庆阳，张宝利，庞岩，李尧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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