專利名稱：組合了無線和無纜功能的地震采集站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震采集站，特別是涉及一種組合了無線和無纜功能的地震采集站。
背景技術(shù)：
高精度數(shù)字地震儀是用來記錄人工或天然地震信號，然后根據(jù)這些地震信號的記錄來尋找油、氣、煤和其他礦產(chǎn)資源的地質(zhì)勘探儀器，并可用于探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、進(jìn)行工程及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測等。
地震勘探法目前仍然是在陸地和海洋勘探石油和天然氣的主要手段，同時(shí)也是其他礦產(chǎn)資源的重要勘探方法，并廣泛應(yīng)用于研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工程勘探和檢測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測等等方面。用礦產(chǎn)資源地球物理勘探的數(shù)字地震儀按照數(shù)據(jù)傳輸方式可以分為三類有線遙測地震儀、無線遙測地震儀、無纜存儲(chǔ)式地震儀。有線遙測地震儀的特征是完全由有線系統(tǒng)發(fā)送指令和傳送采集數(shù)據(jù)。在目前的野外實(shí)際應(yīng)用中占有主導(dǎo)地位，占據(jù)世界地震儀市場的絕大部分份額，常用的有Sercel公司的408/428系列、ION公司的System IV、Scorpion和Aries II系統(tǒng)、德國DMT公司的Summit系統(tǒng)、美國WestemGeco公司的Uni Q系統(tǒng)等。利用無線系統(tǒng)發(fā)送指令和傳送采集數(shù)據(jù)的儀器稱為無線遙測地震儀，一般用于特殊地表?xiàng)l件下施工，也占有一定市場。Fairfield公司的BOX系統(tǒng)和Wireless Seismic公司的Wireless Seismic系統(tǒng)均為無線遙測數(shù)字地震儀。但這些儀器均存在由于無線數(shù)據(jù)傳輸帶寬不足而限制了儀器道數(shù)等問題，所以較少投入實(shí)際使用。無線遙測地震儀因?yàn)橹亓枯^輕、布設(shè)簡單而受到地球物理勘探專家的青睞，但其致命弱點(diǎn)是無線信號傳送會(huì)受到各種障礙物(如樹木、巖石、山峰、建筑物等等)的影響，使得信號傳送能力大大下降，甚至完全中斷。無纜存儲(chǔ)式地震儀是一種特殊類型的地震儀，其特征是沒有大線，沒有地震數(shù)據(jù)傳輸；每個(gè)采集站接收放炮數(shù)據(jù)后自動(dòng)存儲(chǔ)，再用專門的數(shù)據(jù)回收系統(tǒng)把所有放炮數(shù)據(jù)從采集站中取出來；有部分儀器利用無線系統(tǒng)對所用的采集站發(fā)送同步放炮等命令，但不接收數(shù)據(jù)，不監(jiān)視采集站的工作狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能應(yīng)用于各種不同的野外場合，顯著提高儀器實(shí)用性的組合了無線和無纜功能的地震采集站。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明組合了無線和無纜功能的地震采集站，其特征在于是把無線米集站 WAS (Wireless Acquisition Station)和無纜米集站 CAS (Cable-lessAcquisition Station)組合成一體的地震采集站；有六大部分組成控制單元⑶(ControlUnit)、無線通訊單兀WCU (Wireless Communication Unit)、數(shù)據(jù)米集單兀AU (AcquisitionUnit)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元SU (Storage Unit)、GPS模塊和電源單元PU (Power Unit);所述控制單元⑶為嵌入式CPU，是地震采集站的心臟，完成對無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、存儲(chǔ)單元SU、GPS模塊和電源單元的檢測和控制，并完成采集數(shù)據(jù)的管理；無線通訊單元WCU為無線收發(fā)機(jī)，與控制單元⑶相連，完成采集站與地震儀器中央站之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對采集站的控制和管理；所述數(shù)據(jù)采集單元AU由傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片等組成，連接到控制單元CU，根據(jù)控制單元CU的指令完成數(shù)據(jù)的采集；所述存儲(chǔ)單元SU為非易失性存儲(chǔ)器，與控制單元CU相連；所述GPS模塊用于授時(shí)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，也提供采集點(diǎn)的位置信息；所述電源單元PU為控制單元⑶、無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元SU和GPS模塊提供電源支持。其涉及石油、天然氣和煤田等能源勘探和資源礦產(chǎn)勘探、地質(zhì)工程勘察、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等方面，是一種檢測人工或天然地震信號并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并記錄的儀器裝置，屬于地震勘探與地震檢測領(lǐng)域。其具有可應(yīng)用于各種不同的野外場合，能確保正常記錄數(shù)據(jù)和顯著提高儀器的實(shí)用性的優(yōu)點(diǎn)。作為優(yōu)化，當(dāng)無線通訊單元WCU正常工作時(shí)， 控制單元⑶把采集站設(shè)置為無線采集站模式；當(dāng)無線通訊單元WCU不能正常工作時(shí)，控制單元CU把采集站設(shè)置為無纜采集站模式。作為優(yōu)化，所述存儲(chǔ)單元SU，當(dāng)采集站設(shè)置為無線模式時(shí)，處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)采集站設(shè)置為無纜采集站時(shí)，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由于非易失性存儲(chǔ)器耗能較大，為了節(jié)約電源消耗，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，只有當(dāng)采集數(shù)據(jù)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，才開啟存儲(chǔ)單元SU進(jìn)行集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。作為優(yōu)化，所述無線通訊單元WCU用于建立與地震儀器中央站之間的指令控制和數(shù)據(jù)傳送。作為優(yōu)化，由于無線通訊單元WCU耗能較大，采用如下措施降低能耗定時(shí)開啟無線通訊單元WCU，獲得下一步工作計(jì)劃，并根據(jù)工作計(jì)劃確定無線通訊單元WCU的開啟時(shí)間，這樣可以盡量減少無線通訊單元WCU的開啟時(shí)間。作為優(yōu)化，所述電源單元為提高電源的持續(xù)時(shí)間，可以外接電源能電池、燃料電池等新型能源。作為優(yōu)化，實(shí)施如下工作流程(I)根據(jù)觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行布設(shè)；(2)地震采集站與地震儀器中央站進(jìn)行無線聯(lián)絡(luò)，若能聯(lián)系上，則設(shè)置為無線采集站模式，接受中央控制操作系統(tǒng)的指令并完成工作；若不能聯(lián)系上，則設(shè)置為無纜采集站模式；(3)在工作n(n為事先設(shè)定)小時(shí)后，再與地震儀器中央站進(jìn)行無線聯(lián)絡(luò)，重復(fù)第(2)步。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明組合了無線和無纜功能的地震采集站具有可應(yīng)用于各種不同的野外場合，能確保正常記錄數(shù)據(jù)和顯著提高儀器實(shí)用性的優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明組合了無線和無纜功能的地震采集站原理框圖。
具體實(shí)施方式
無線遙測地震儀因?yàn)橹亓枯^輕、布設(shè)簡單而受到地球物理勘探專家的青睞，但其致命弱點(diǎn)是無線信號傳送會(huì)受到各種障礙物(如樹木、巖石、山峰、建筑物等等)的影響，使得信號傳送能力大大下降，甚至完全中斷。本發(fā)明裝置為一種組合了無線和無纜功能的地震采集站，其系統(tǒng)有六大部分組成控制單兀 CU (Control Unit)、無線通訊單兀WCU (Wireless Communication Unit)、數(shù)據(jù)采集單元AU (Acquisition Unit)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元SU (Storage Unit)、GPS模塊和電源單元PU(Power Unit)。本發(fā)明裝置新型地震采集站的特點(diǎn)是把無線采集站W(wǎng)AS (Wireless AcquisitionStation)和無纜米集站CAS(Cable-less Acquisition Station)組合成一體，可以應(yīng)用于各種不同的野外場合，確保正常記錄數(shù)據(jù)。本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集 站實(shí)施如下工作流程(I)據(jù)觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行布設(shè)；(2)地震采集站與地震儀器中央站進(jìn)行無線聯(lián)絡(luò)，若能聯(lián)系上，則設(shè)置為無線采集站模式，接受中央控制操作系統(tǒng)的指令并完成工作；若不能聯(lián)系上，則設(shè)置為無纜采集站模式；(3)在工作η (η為事先設(shè)定)小時(shí)后，再與地震儀器中央站進(jìn)行無線聯(lián)絡(luò)，重復(fù)第
(2)步。本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集站中的控制單元⑶為嵌入式CPU，是地震采集站的心臟，完成對無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、存儲(chǔ)單元SU、GPS模塊和電源單元的檢測和控制，并完成采集數(shù)據(jù)的管理?？刂茊卧狢U可以采用0MAP3530或OMAPL138,負(fù)責(zé)整個(gè)采集站的控制和管理本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集站中的無線通訊單元WCU為無線收發(fā)機(jī)，與控制單元⑶相連，完成采集站與地震儀器中央站之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對采集站的控制和管理。當(dāng)無線通訊單元WCU正常工作時(shí)，控制單元⑶把采集站設(shè)置為無線采集站模式；當(dāng)無線通訊單元WCU不能正常工作時(shí)，控制單元⑶把采集站設(shè)置為無纜采集站模式。本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集站中的數(shù)據(jù)采集單元AU由傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片等組成，連接到控制單元CU，根據(jù)控制單元CU的指令完成數(shù)據(jù)的采集。本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集站中的存儲(chǔ)單元SU為非易失性存儲(chǔ)器，與控制單元CU相連，當(dāng)采集站設(shè)置為無線模式時(shí)，處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)采集站設(shè)置為無纜采集站時(shí)，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由于非易失性存儲(chǔ)器耗能較大，為了節(jié)約電源消耗，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，只有當(dāng)采集數(shù)據(jù)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，才開啟存儲(chǔ)單元SU進(jìn)行集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集站中的無線通訊單元WCU用于建立與地震儀器中央站之間的指令控制和數(shù)據(jù)傳送。由于無線通訊單元WCU耗能較大，我們采用如下措施降低能耗定時(shí)開啟無線通訊單元WCU，獲得下一步工作計(jì)劃，并根據(jù)工作計(jì)劃確定無線通訊單元WCU的開啟時(shí)間，這樣可以盡量減少無線通訊單元WCU的開啟時(shí)間。本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集站中的GPS模塊用于授時(shí)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，也提供采集點(diǎn)的位置信息。GPS模塊可以選用Fastrax公司IT030EMGPS接收模塊，特點(diǎn)是尺寸小(22x23x2. 7_)、功耗超低(< 95mW@2. 7V)、靈敏度非常高(-156dBm(跟蹤))、精確的IPPS授時(shí)信號輸出可以達(dá)到RMS20nS的精度和價(jià)格低廉本發(fā)明裝置一種組合了無線和無纜功能的地震采集站中的電源單元為控制單元⑶、無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元SU和GPS模塊提供電源支持。為提高電源的持續(xù)時(shí)間，可以外接電源能電池、燃料 電池等新型能源。
權(quán)利要求
1.一種組合了無線和無纜功能的地震采集站，其特征在于是把無線采集站W(wǎng)AS和無纜采集站CAS組合成一體的野外場合的地震采集站；有六大部分組成控制單元CU、無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元SU、GPS模塊和電源單元I3U ;所述控制單元CU為嵌入式CPU，是地震采集站的心臟，完成對無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、存儲(chǔ)單元SU、GPS模塊和電源單元的檢測和控制，并完成采集數(shù)據(jù)的管理；無線通訊單元WCU為無線收發(fā)機(jī)，與控制單元⑶相連，完成采集站與地震儀器中央站之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對采集站的控制和管理；所述數(shù)據(jù)采集單元AU由傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片等組成，連接到控制單元CU，根據(jù)控制単元CU的指令完成數(shù)據(jù)的采集；所述存儲(chǔ)単元SU為非易失性存儲(chǔ)器，與控制単元CU相連；所述GPS模塊用于授時(shí)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，也提供采集點(diǎn)的位置信息；所述電源單元PU為控制單元⑶、無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元SU和GPS模塊提供電源支持。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述地震采集站，其特征在于當(dāng)無線通訊単元WCU正常工作時(shí)，控制単元CU把采集站設(shè)置為無線采集站模式；當(dāng)無線通訊單元WCU不能正常工作吋，控制單元CU把采集站設(shè)置為無纜采集站模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述地震采集站，其特征在于所述存儲(chǔ)單元SU，當(dāng)采集站設(shè)置為無線模式時(shí)，處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)采集站設(shè)置為無纜采集站時(shí)，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，只有當(dāng)采集數(shù)據(jù)達(dá)到一定數(shù)量吋，才開啟存儲(chǔ)單元SU進(jìn)行集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述地震采集站，其特征在于所述無線通訊單元WCU用于建立與地震儀器中央站之間的指令控制和數(shù)據(jù)傳送。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述地震采集站，其特征在于采用如下措施降低無線通訊單元WCU能耗定時(shí)開啟無線通訊單元WCU，獲得下一歩工作計(jì)劃，井根據(jù)工作計(jì)劃確定無線通訊單元WCU的開啟時(shí)間，以盡量減少無線通訊單元WCU的開啟時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述地震采集站，其特征在于所述電源單元PU外接電源能電池、燃料電池等新型能源，用于提高電源的持續(xù)時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或者2或者3或者4或者5或者6所述地震采集站,其特征在于實(shí)施如下工作流程 (1)根據(jù)觀測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行布設(shè)； (2)地震采集站與地震儀器中央站進(jìn)行無線聯(lián)絡(luò)，若能聯(lián)系上，則設(shè)置為無線采集站模式，接受中央控制操作系統(tǒng)的指令并完成工作；若不能聯(lián)系上，則設(shè)置為無纜采集站模式 (3)在工作n(n為事先設(shè)定)小時(shí)后，再與地震儀器中央站進(jìn)行無線聯(lián)絡(luò)，重復(fù)第(2)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組合了無線和無纜功能的地震采集站，為解決現(xiàn)有設(shè)備應(yīng)用場合少，實(shí)用性差問題，其是把無線采集站W(wǎng)AS和無纜采集站CAS組合成一體的野外場合的地震采集站；有六大部分組成控制單元CU、無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元SU、GPS模塊和電源單元PU；所述控制單元CU為嵌入式CPU，是地震采集站的心臟，完成對無線通訊單元WCU、數(shù)據(jù)采集單元AU、存儲(chǔ)單元SU、GPS模塊和電源單元的檢測和控制，并完成采集數(shù)據(jù)的管理；無線通訊單元WCU為無線收發(fā)機(jī)，與控制單元CU相連，完成采集站與地震儀器中央站之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對采集站的控制和管理。其具有可應(yīng)用于各種不同的野外場合，能確保正常記錄數(shù)據(jù)和顯著提高儀器實(shí)用性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01V1/22GK102768364SQ20121025226
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者郭建 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所