一、方案介绍

本方案围绕矿震波形数据中质点峰值振动速度（Peak Particle Velocity, 简称PPV）的在线提取与分析，构建集成化、智能化、网络化的矿震监测系统。通过布设多点振动传感单元与高精度采集主机，实时采集震动波形数据，自动计算PPV指标，并通过4G/以太网传输至监控平台，为矿山结构稳定性评估、矿震活动规律研究及灾害预警提供可靠依据。

二、监测目标

三、需求分析

矿震作为矿山地下工程常见动力扰动现象，对结构安全、人员作业环境具有重要影响。传统人工监测无法满足对PPV指标的高频次、远程、精准采集的需求。需构建全天候、自动化、广覆盖的在线监测系统，实现振动强度定量评估与风险等级划分。

四、监测方法

采用三轴高灵敏度振动传感器布设于井下关键区域及地表参考点，实时采集矿震过程中的加速度或速度波形信号，经数据采集终端进行A/D转换与数字滤波处理，自动提取最大瞬时速度值作为PPV指标，通过边缘计算或云平台完成数据上传与分析。

五、应用原理

振动波形可通过傅里叶变换获取频谱结构，PPV代表单位时间内质点振动的最大速度，是衡量动载能量输入的重要物理量。依据爆破振动、地震波动理论，PPV大小与震源距离、岩体介质、震动能量呈现高度相关关系，是评价岩体结构响应与破坏风险的重要依据。

六、功能特点

七、硬件清单

包括三轴速度型振动传感器、振动采集主机、边缘计算单元、太阳能/锂电供电模块、4G通信模块、平台接收终端等组成。

八、硬件参数（量程、精度）

传感器量程：±50 mm/s以上；
精度：±5%；
采样率：≥1024 Hz；
分辨率：≤0.01 mm/s；
响应频段：0.5 Hz–250 Hz；
通信方式：4G/以太网；
供电方式：市电、太阳能或备用电池灵活切换。

九、方案实现

在矿井下巷道、采空区、回采工作面及地表结构关键位置部署多个监测节点。系统后台接收各节点PPV实时数据，形成震动强度空间分布图谱，并与历史数据比对分析。平台自动识别异常峰值，发出声光或远程预警信号。

十、数据分析

系统基于震动波形计算X/Y/Z方向及矢量合成PPV，结合频率特征提取主振频率与能量比值，形成“时间-空间-强度-频率”多维度数据集，分析震动源演化趋势、频繁区域分布及临界变化过程。

十一、预警决策

通过设置PPV安全阈值与频率能量特征识别标准，实现对高危震动事件自动预警。支持联动报警器、人员疏散指令或设备停机命令，增强矿震应急响应能力。

十二、方案优点

十三、应用领域

广泛应用于矿山工程、地下开采、地铁施工、隧道爆破、岩爆预警、地震响应、古建筑保护等振动控制与安全评估场景。

十四、效益分析

本系统提高矿震识别的准确性与时效性，降低突发灾害发生概率，优化作业管理与爆破设计，提升安全生产水平，具有显著的经济与社会效益。

十五、国标规范

参考《爆破振动安全规程》《建筑抗震设计规范》《矿山安全规程》《地下工程施工安全技术规范》《地质灾害防治技术规程》等国家或行业标准执行。

十六、参考文献