喀斯特地貌地质灾害监测系统开发研究——基于北斗+高精度微波雷达远程监测技术

喀斯特地貌地区因其独特的地质特征,如溶洞、地下河流、岩溶塌陷等,地质灾害频发。旨在开发一种综合性的监测系统,结合北斗卫星导航系统和高精度微波雷达技术,用于实时监测和预警喀斯特地貌地区的地质和环境变化。通过对北斗+高精度微波雷达远程灾害监测系统的设计、构建和性能评估,取得了以下关键成果,成功整合了北斗卫星导航系统,用于提供高精度的位置信息,以及高精度微波雷达技术,用于实时监测地质和气象数据。该系统能够提供高分辨率的地理数据,有助于灾害监测和预测。系统具有高定位精度、雷达数据精度、实时性、高稳定性和可靠性。系统不仅能够监测地质灾害(如岩溶塌陷和地下水位升降),而且能够用于监测气象和环境变化。最后,提出了未来的研究方向,包括数据分析和模型改进、多传感器融合、应急响应和国际合作。这些研究方向将进一步提高系统性能,以更好地保护生态环境。

基于高精度北斗技术与聚合逻辑的电力系统突变信号监测系统

为避免电力设备突变信号造成的电力系统运行风险,提出了一种基于高精度北斗技术与聚合逻辑的电力系统突变信号监测系统,该系统使用信号数据采集模块的高精度北斗系统定位电力系统设备位置、采集设备原始信号数据,将其采用通信网络模块传输到信号数据处理模块,该模块根据接收到的信号数据依次完成信号滤波、聚合处理和突变信号检测,预警模块通过比较突变信号数值与设定的经验阈值向管理人员发送报警信息,并以图表等形式将监测结果呈现给用户,实现电力系统突变信号监测。算例验证结果表明,该系统具有良好的电力系统设备定位效果和原始信号去噪能力,能有效检测出电力系统突变信号,并能满足突变信号监测实时性要求。

北斗卫星导航系统在工程高精度形变监测中应用

北斗卫星导航系统(BDS)具有技术领先、应用范围广、国际合作等优势,极大地提高了工程变形监测的效率与精度。本项目拟以中国西南某大型水电工程XJ-01为例,对北斗系统在提高定位精度、数据实时传输、长期稳定监测、大范围覆盖和智能监测等方面的具体应用进行分析,展示北斗在复杂地质环境中的重要作用。本文将为我国工程安全管理与防灾减灾提供有力技术支撑,促进我国高精度形变监测技术发展。

基于北斗卫星导航系统的高精度监测在石化行业的应用

提出了基于北斗地基增强站、监测流动站与高精度连续监测系统的联合应用,为石化行业提供高精度安全监测解决方案,实现全天候连续可靠的实时在线监测,通过石化某油库的实际应用结果,证明方案的可靠性和稳定性。

高精度小三维地震采集技术在深水天然气水合物勘探中的应用

本文针对常规二维地震探测和传统油气三维地震探测均无法满足水合物高分辨率勘探和矿体精细描述的需求的问题,研发了一套高精度小三维地震采集系统,以及与之匹配的小三维地震观测系统和施工技术方法。经过多次海试不断改进优化,最终形成一套满足深水浅层水合物矿体高精度、高分辨率成像需求的天然气水合物小三维地震采集技术,并在生产工区完成满覆盖50 km^(2)的三维地震采集作业。该技术采集数据质量高,具有更高的空间采样率,叠加剖面在横向、纵向分辨率上相对常规三维地震都有显著提升,在300 m以浅地层细节刻画能力更强,成像清晰度优。该技术的研发打破了天然气水合物勘查开发核心技术装备受制于人的被动局面,为我国天然气水合物精细勘查开发提供了技术支撑。

基于反演技术的碎屑岩高精度三维观测系统研究

塔里木盆地塔北地区碎屑岩油气资源丰富,是重要勘探区域之一。随着碎屑岩油气开发的深入,以往的低密度三维地震资料已不能满足碎屑岩薄砂岩等储层高精度刻画需求,亟需开展满足碎屑岩开发的高精度三维地震采集方法研究。依托塔北玉东区块三维地震采集资料,优选约束稀疏脉冲反演方法,基于波阻抗反演资料,开展了针对提高砂体刻画精度的观测系统参数研究。结果表明,地震剖面上对比不明显的砂岩弱反射,在波阻抗的反演资料上差异明显,丰富了碎屑岩地震采集方法的评价和优选手段;初步明确了观测系统参数优先选择顺序为炮道密度、面元、接收线距、观测宽度以及覆盖次数。参考现阶段炸药震源高密度采集经验,建议炮道密度应达到170×10^(4),较小的面元15 m×15 m,接收线距约为210 m,横纵比在0.7以上宽方位观测。研究结论为碎屑岩高精度三维地震采集观测系统研究和参数设计提供了有效的技术参考。

地面微地震监测采集观测系统定位精度的影响因素分析——以大庆SZ探区为例

为了确定适合的地面微地震观测方式,利用大庆探区实际水平井的相关参数和地面监测采集的噪声资料,通过正演模拟合成数据方式,研究了目前常用的地面微地震监测观测系统的震源定位能力和精度影响因素。研究结果表明,在相同噪声水平下星型排列对微地震事件的定位能力与精度最佳;随着接收道数增多、接收孔径增大,星型观测系统适应噪声能力增强,定位精度提高,106道的星型观测系统可用于压裂裂缝成像监测。同时,研究结果也显示,基于校验信号源优化速度模型及合理的噪声压制处理技术能显著提高定位精度,对地面微地震监测很有必要。该研究结果对地面微地震压裂监测观测系统设计具有很好的指导作用。

北斗高精度定位系统在水库坝体变形监测中的应用

北斗高精度定位系统是一套基于北斗高精度定位技术的空天地一体化变形监测系统,系统利用物联感知、移动互联、云计算、大数据等先进科学技术,同时结合精确的北斗GNSS解算模型进行数据解算,具有施工便捷、测量精准、维护方便、互动性强等特点。文章主要简单介绍了北斗高精度定位系统在小型水库变形监测中的应用方案,为推广北斗技术在小水库变形监测的应用积累经验。

微地震监测定位精度分析

随着非常规致密砂岩气、页岩气藏的开采开发,压裂技术在储层改造中起着举足轻重的作用,而微地震监测技术是评价压裂施工效果的关键且即时的技术之一.根据微地震监测处理高精度地反演微震位置,从而预测压裂裂缝的发展趋势及区域,对压裂施工效果进行跟踪及评判,同时也为后期油气藏的开采和开发提供技术指导.定位精度直接影响地下裂缝的分布特征,错误或精度不高的定位结果,必将导致对裂缝趋势的误判.文章结合理论和数值模拟方法,对初至拾取精度的影响因素进行了分析,讨论初至误差对定位精度的影响.同时结合地层岩石物理特性、射孔资料对速度模型的校正、速度各向异性、地层倾角、多段压裂等因素,分析了这些因素对精细速度模型及定位精度的影响.最后结合定位方法本身所存在的局限,探讨反演方法及方位角对定位精度的影响.通过理论及数值模拟分析表明,初至误差、速度模型精度及定位方法对定位精度有着紧密关系,并将其归类为可控误差及系统误差,通过区别对待可控误差和系统误差,可最终为高精度微地震监测定位技术的研究及应用提供指导.

基于高精度微震监测的特厚煤层综放面支架围岩关系

基于高精度微地震监测技术,结合岩石力学理论、矿山压力理论和现场宏观现象,对特厚煤层综放工作面的岩层运动与支架载荷关系进行了研究。研究结果表明,正常情况下,特厚煤层综放工作面的基本载荷来源于厚度大于10 m的顶煤、厚度约30 m的下位直接顶和部分厚度为20 m左右的上位直接顶;冲击载荷来源于老顶的断裂冲击,老顶在工作面前方断裂并强迫其下位岩层断裂,从而在支架上形成冲击载荷,这也是特厚煤层综放工作面设计支架支撑能力13000 kN/架但被压死的主要原因。指出了特厚煤层综放工作面支架选型的方向是:支架的基本支撑能力能够承担顶煤和部分直接顶的作用力,通过缩小支架控顶距、加大支架可缩量等措施,可减小冲击对支架的影响。

绝缘监测用高精度微电流传感器研究

一种用于绝缘在线监测的穿心式高精度微电流传感器。通过电子电路对激磁电流的跟踪和自动补偿,使传感器近似工作在“零磁通”状态。对传感器的性能测试表明,补偿收到了良好效果,角差稳定在±1.5分以内,比差小于千分之一。

基于北斗高精度技术的大型桥梁健康监测

北斗高精度技术已在大型桥梁健康监测中应用,文章对北斗卫星系统的组成、坐标系和时间系统进行了介绍,阐述了桥梁变形监测的水平位移、沉降量、主梁挠度和桥塔变形等内容,对北斗技术桥梁健康监测系统进行了设计,总结了影响变形监测精度的原因和消除方法,最后以汉江大桥为例,提出了大型桥梁监测布置方案,以期为桥梁的安全运营提供参考。

微地震地面监测系统的优化设计

在水力压裂微地震定位中,监测系统的选取直接决定了定位的效果,并最终影响对压裂效果的评估。采用震源扫描算法对合成的地震信号进行定位以评估不同监测系统的定位效果。通过测试不同的检波器布设模式、布设范围以及布设间距对不同深度的微震事件的定位效果,得到了地面监测系统优化设计的一些基本原则:检波器数目基本相同时,星状系统优于网状系统;在一定范围内,适当增大检波器布设范围,增加接收线数,增大检波器间距,可以在节约成本的基础上得到较好的定位效果;监测系统布设范围的半径,应该与震源的深度相当,或略大于震源深度;若已知震源分布的大致范围,监测系统的检波器应该侧重于该范围布设等。

微震监测系统监测精度与可靠性分析

介绍了波兰ARAMIS M/E微震监测系统在华丰煤矿冲击地压防治中的应用,通过矿震事件具体定位和定点放炮,分析了微震监测系统监测精度与可靠性。应用结果表明:该系统在三维空间定位精度高,平面定位误差小于20m,垂直定位误差小于15m,符合系统定位要求。系统能通过监测数据对采煤工作面冲击地压危险程度进行评估,评价出工作面每天的冲击地压危险程度,为矿井进行冲击地压预测预报提供科学依据。

RelicNet：面向野外文化遗址微气象环境监测的高可靠无线传感系统

提出了RelicNet:面向野外文化遗址微气象环境监测的高可靠无线传感系统。RelicNet将整个系统组织为一个多网融合的延迟容忍网络(DTN,delay-tolerant network),并提供了跨层次数据可靠性维护框架以确保数据传输中每个步骤的可靠性。系统目前已部署在地处戈壁沙漠的著名野外文化遗址——敦煌莫高窟中,共计241个传感器节点覆盖了莫高窟57个典型洞窟。利用系统所得到的数据对洞窟内微气象环境变化规律进行了分析,并通过网络和电池性能测试验证了系统的可靠性和长寿命。

北斗卫星导航系统用于东北地区高精度变形监测性能分析

截至2015年1月,我国北斗区域卫星导航系统已正式运行满2年。目前北斗卫星导航系统的星座组网尚未完成,只可为亚太地区特别是低纬度地区提供较好的服务,即服务拓展到南北纬55°,东经55°至180°。由于我国东北地区所处纬度较高,可能会受到北斗星座不完善的影响。为了分析我国北斗卫星导航系统在东北地区高精度变形监测中的监测性能,本文在哈尔滨地区搭建了北斗变形监测数据采集平台并研制了北斗高精度变形监测软件。通过对连续10 d的实测数据进行处理,测试评估了北斗在变形监测中的数据质量与精度。试验结果表明,东北地区短基线变形监测条件下,北斗变形监测多个测段对应基线N、E分量重复性优于7 mm,U分量重复性优于1 cm。

非常规油气水力压裂微地震监测处理系统的设计及研发

水力压裂是非常规油气开发中的一项重要技术,微地震监测是评价水力压裂效果的主要方法。针对微地震监测数据处理流程,利用Qt、Coin3d等开源工具,采用面向对象设计和敏捷开发模式,运用插件开发、混合编程、图形双缓存等技术,自主研发了微地震监测处理系统,实现了井中、地面微地震监测数据的去噪、有效事件识别及定位等功能,并且开发了丰富的图形显示组件,在实际应用中取得了良好效果。

特厚煤层综放面高精度微震监测技术的应用

为了研究同煤塔山特厚煤层综放面围岩运动的规律,根据综采放顶煤工作面的实际情况,按高精度微震监测技术的要求,确定了测区布置的原则,分析了影响监测定位精度的主要因素,对采集数据进行了研究比对,初步得出了塔山煤矿特厚煤层综放工作面围岩运动参数。

基于时序InSAR分析的高精度同震形变监测方法

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术凭借全天时、全天候对地监测、高空间分辨率等特点,成为监测地表形变的重要手段,并广泛地应用到地震形变监测领域.然而同震形变监测中最常用的D-InSAR技术在水域和植被覆盖严重等区域中容易受到时空失相关的影响,导致获取的同震形变场会受到严重的污染,此外还包含有大气延迟误差.本文提出基于时序InSAR分析的高精度同震形变监测方法获取地震同震形变结果,主要是通过选择合适的干涉对和选择稳定点两步来提高形变场精度.凭借充足的Sentinel-1A/B卫星SAR数据的支撑,利用大量震前和震后影像生成众多干涉图,按照一定标准挑选受误差影响较小的干涉图进行研究,减少大气延迟误差造成的影响;同时对震前影像的幅度图进行统计分析,从幅度值、相干性和幅度离散指数等方面设置阈值选择稳定点目标,削弱噪声干扰,提高形变场精度.本文以2018年中国台湾花莲MW6.4地震为例,详细地介绍了高精度同震形变监测方法的数据处理流程,并与传统D-InSAR方法的结果进行了精度比较,结果表明本文方法能削弱形变场中的噪声误差,提高同震形变的信噪比.应用本文方法获取了14个不同震级和位置的地震形变,结果表明通过选择稳定点的方式能提高形变场精度,且对于获取不同地震的同震形变场具有普遍适用性.

一种高精度地基微波成像形变监测技术

2008年的汶川大地震，造成了重大的人员伤亡和财产损失。目前，地震预报仍然是一个世界性难题，大地形变监测是震前预报和震后灾害评估的重要依据。然而受信息获取手段制约，直到5月21日汶川震区的第一幅地形形变遥感图才由澳大利亚提供给我国。该图像由澳大利亚学者利用日本ALOS卫星20日的雷达数据采用InSAR技术制作。