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作为地球物理方法的一项新的应用,本文致力于基于微地震监测技术进行特定目标区域(如地下古墓)监控保护的新方法的研究。该方法通过对地下文物周围的地下半空间的振动信号的拾取,传输,分析,判别等,判定目标区域内是否有特定人为(如地下盗掘)活动。
论文开展了场地地质条件调查,环境噪声测量,场地振动衰减特性测试,测振传感器性能设计等试验研究。在此基础上,设计了合理有效的振动信号观测系统和布线系统。在将采集到的振动信号尽量不失真地输入主控计算机后,结合信号的各个特征,包括频率、振幅、持时、走时等,对信号进行综合分析。同时结合背景信号的各个特征(建立在大量实际数据采集基础上),确定系统的报警判别算法。如数据满足报警判别条件,即判定监控区域内存在特定人为活动(如盗掘古墓)时,即驱动相关声、光报警设备进行报警。
针对野外振动信号复杂、外界干扰大等特点,利用小波包分析处理技术(结合其它分析手段)对信号的“聚焦”作用,提取出特定人为活动诸如盗掘等活动产生的特殊振动信号。通过小波包分析处理技术与傅氏变换技术对实际测得的信号进行对比分析,肯定了通过小波包分解与重构在对地下半空间介质内的微弱振动信号有很好的去噪和提取效果。
结合在河南三门峡虢国墓地的实例,本文论述了微地震监测防盗报警系统。通过大量的现场试验,在确定背景噪声的种类和频率特征基础上,设计了高灵敏拾震器,并论证了该拾震器在拾取有效微弱信号、压制背景噪声的效果。通过一系列振动衰减试验,获得场地的衰减特性。根据模拟挖掘试验测得的数据,利用小波包分解与重构及比值阀值触发方法,有效地拓展了系统的监控半径。并通过监控能力论证试验和系统的试运行情况,结合对报警的原因分析,论证了该振动监控报警系统的可行性、可靠性和合理性。
实例证明,利用这一方法可以大大减少安防成本,提高保护效率,有效地弥补了现阶段安防领域中对于特定人为(如地下盗掘)活动监控的不足,是地球物理方法在新的领域里的应用和发展。