分布式槽波地震勘探系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤礦地質(zhì)勘探儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式槽波地震勘探系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國的重要能源，在我國能源消耗的結(jié)構(gòu)比例中，煤炭占一次性能源的70%以上，煤炭生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟中具有舉足輕重的低位。我國多數(shù)煤田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在煤礦生產(chǎn)中，因復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害情況時有發(fā)生。目前地面煤礦勘測常用的方法一一三維地震勘探受地形影響較大，并且很難分辨落差小于5m的斷層等小型地質(zhì)構(gòu)造，井下物探方法也因探測距離短、準(zhǔn)確率差等因素很難滿足生產(chǎn)需要，而井下槽波地震技術(shù)憑借其施工方便、受影響因素小、解析精度高等優(yōu)點，逐漸成為煤礦地質(zhì)構(gòu)造探測最理想的物探手段。因此研宄與發(fā)展先進的槽波勘測技術(shù)及儀器裝備就顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述不足，本實用新型的目的之一在于，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙、合理，能提高勘探效率和精度的分布式槽波地震勘探系統(tǒng)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案是:
[0005]—種分布式槽波地震勘探系統(tǒng)，其包括:
[0006]爆炸機，用于提供瞬時高壓引爆雷管；
[0007]震源觸發(fā)記錄儀，用于檢測起爆電源、起爆機、雷管形成電流回路的電壓信號，并產(chǎn)生觸發(fā)信號，同時將觸發(fā)時間記錄并存儲，以利于井上的數(shù)據(jù)處理及反演；
[0008]分布式采集站，用于將槽波震動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路調(diào)理，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進行數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；
[0009]主控機，主控機能通過GPS模塊進行時間同步校準(zhǔn)，并能對分布式采集站、震源觸發(fā)記錄儀和爆炸機進行參數(shù)設(shè)置以及相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理和記錄文件的讀取操作功能。
[0010]作為本實用新型的一種改進，所述主控機包括GPS模塊和預(yù)裝有相應(yīng)軟件的PC機，該PC機上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)通訊接口 ；所述相應(yīng)軟件包括網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議開發(fā)模塊、人機操作界面模塊、采集站參數(shù)設(shè)置模塊、采集站的數(shù)據(jù)讀取模塊和存儲及各采集站狀態(tài)監(jiān)控。
[0011]作為本實用新型的一種改進，所述震源觸發(fā)記錄儀包括STM32及分別與該STM32相連接的GPS模塊、溫補晶振TCXO、TF存儲卡、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊、電池電壓檢測模塊、觸發(fā)單元、電流互感器、輔助電源電路和網(wǎng)絡(luò)通訊接口。
[0012]作為本實用新型的一種改進，所述分布式采集站包括:
[0013]檢波器，接收來自槽波震動的信號并轉(zhuǎn)換為電壓信號；
[0014]信號調(diào)理電路，由檢波器輸出的信號經(jīng)過信號調(diào)理電路后以適應(yīng)Σ -AADCLK模塊對電平的要求；
[0015]SPI串行總線，傳輸Σ - AADCLK模塊產(chǎn)生的模擬信號給分布式采集主控單元STM32 ；
[0016]分布式采集主控單元STM32，接受SPI總線上的數(shù)據(jù)并存儲于SOPC中；
[0017]溫補晶振TCX0，為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時鐘信號；
[0018]S0PC，采用TF卡，用于存儲采集的數(shù)據(jù)；
[0019]輔助電源電路，包括電源變換模塊和鎳氫電池，為分布式采集站供電；
[0020]GPS模塊，對分布式采集站校驗時鐘進行同步；
[0021]24位Σ -AADCLK模塊，將調(diào)理后的信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，傳輸給SPI總線；功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊，分布式采集站采集功能按鍵按下后，開始采集數(shù)據(jù)，狀態(tài)顯示模塊實時顯示分布式采集站的工作情況。
[0022]作為本實用新型的一種改進，所述信號調(diào)理電路中采用了程控放大器進行阻抗匹配和信號的程控，所述信號調(diào)理電路上設(shè)有低通濾波器、帶阻濾波器和屏蔽罩。低通濾波器達到濾除自然界干擾，加入帶阻濾波器和加上屏蔽罩減少公平干擾和自然界中的電磁噪聲。
[0023]作為本實用新型的一種改進，所述分布式采集站還包括電池電壓檢測模塊。電池電壓檢測模塊用來檢測電池的電壓，若電壓過低，分布式采集站的指示燈會提醒操作人員電量不足。
[0024]作為本實用新型的一種改進，所述分布式采集站還包括網(wǎng)絡(luò)通訊接口，用于主控機和分布式采集站的通訊。
[0025]本實用新型的有益效果為:本實用新型提供的分布式槽波地震勘探系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙、合理，下井操作前，將各設(shè)備充滿電，在地面上各分布式采集站和震源觸發(fā)記錄儀采用分別通過GPS模塊進行時間同步校準(zhǔn)，由主控機通過網(wǎng)絡(luò)通訊的方式進行參數(shù)設(shè)置操作；下井后，檢波器采用錨桿連接的方式進行接收
[0026]震源振動，分布式采集站狀態(tài)正常情況下，按動采集功能按鈕，開始記錄數(shù)據(jù)并存儲至TF存儲卡中。當(dāng)爆炸機按動啟動按鍵時，起爆電源、起爆機、雷管形成電流回路，電流互感器檢測到電流信號傳輸出電壓信號，觸發(fā)單元檢測到電壓信號并產(chǎn)生觸發(fā)信號，觸發(fā)記錄器將觸發(fā)時間記錄并存儲于TF存儲卡中。井下采集完畢后，將各設(shè)備運送至地面，利用主控機將各分布式采集站存儲的數(shù)據(jù)和震源觸發(fā)記錄儀的時間記錄通過有線通訊傳輸至主控機，按照觸發(fā)時間將原始數(shù)據(jù)切割成處理所需數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)處理解釋軟件進行數(shù)據(jù)處理解釋，完成槽波透射法或反射法勘探?？偟脕碚f，有兩大優(yōu)點:1、本實用新型分布式槽波地震勘探系統(tǒng)采用信號可程控的的設(shè)計方案，配合24位Λ - Σ型高精度ADC進行采樣，為信號采集提供了更多選擇方案；2、本實用新型研制的分布式槽波地震勘探系統(tǒng)，采用多個采集站，單個采集站的低功耗、便攜式設(shè)計，在實際使用時更方便，大大提高勘探效率和精度。
[0027]本實用新型提供的勘探方法的步驟簡易，易于實現(xiàn)，操作簡單，省時省力，大大提尚勘探效率和勘探精度。
[0028]下面結(jié)合附圖與實施例，對本實用新型進一步說明。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0030]圖2是本實用新型的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0031]參見圖1和圖2，本實施例提供的一種分布式槽波地震勘探系統(tǒng)，其包括:爆炸機
4、震源觸發(fā)記錄儀3、分布式采集站2和主控機I。
[0032]具體的，爆炸機4，用于提供瞬時高壓引爆雷管；本實施例中，放炮線路檢說
[0033]測合格后，把開關(guān)轉(zhuǎn)到(充電)位置，起爆機發(fā)出蜂鳴聲音，經(jīng)10-20秒鐘充電指示燈發(fā)亮，表明主電容器兩端電壓已經(jīng)充滿，這時將開關(guān)轉(zhuǎn)到(放炮)位置，起爆機產(chǎn)生瞬間高壓，實現(xiàn)引爆雷管的目的。
[0034]震源觸發(fā)記錄儀3，用于檢測起爆電源、起爆機、雷管形成電流回路的電壓信號，并產(chǎn)生觸發(fā)信號，同時將觸發(fā)時間記錄并存儲，以利于井上的數(shù)據(jù)處理及反演；所述震源觸發(fā)記錄儀包括STM32 301及分別與該STM32 301相連接的GPS模塊302、溫補晶振TCXO 303、TF存儲卡304、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊305、電池電壓檢測模塊306、電流互感器307、觸發(fā)單元308和網(wǎng)絡(luò)通訊接口 311和輔助電源電路。其中輔助電源電路是由電源變換模塊309和鎳氫電池310構(gòu)成。STM32 301采用自守時時鐘，同時帶有硬件驅(qū)動開發(fā)、數(shù)據(jù)讀寫、存儲、數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、儀器狀態(tài)指示模塊等功能和模塊；GPS模塊302在井上就已經(jīng)對震源觸發(fā)記錄儀進行時間同步校準(zhǔn)本；溫補晶振TCX0303提供準(zhǔn)確時鐘信號。操作人員把握好時間，按下功能按鍵啟動震源觸發(fā)記錄儀，按動爆炸機4啟動按鍵，電流互感器307檢測到由起爆電源、起爆機4、雷管形成電流回路中的電流，并產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)觸發(fā)單元308處理后輸出信號給STM32 301，STM32 301將起爆時間記錄并存儲于TF存儲卡中。一次采集結(jié)束后可以通過功能按鍵中的復(fù)位按鍵實現(xiàn)下一次的采集記錄。最后主控機通過網(wǎng)絡(luò)通訊接口 311進行通訊，將記錄的時間數(shù)據(jù)傳輸給主控機I。
[0035]分布式采集站2，用于將槽波震動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路調(diào)理，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進行數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)；具體的，所述分布式采集站包括:包括檢波器(Geophone) 210、信號調(diào)理電路209和分布式采集主控
[0036]單元STM32 201、輔助電源電路、電池電壓檢測模塊202、GPS模塊203、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊204、溫補晶振TCXO 205, SOPC 206, SPI串行總線207、24位Σ - AADm模塊208和網(wǎng)絡(luò)通訊接口 213。電池電壓檢測模塊202實時監(jiān)測分布式采集站的電壓情況；GPS模塊203自動時間同步校準(zhǔn)；功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊204啟動和關(guān)閉分布式采集站及顯示分布式采集站的運行情況；溫補晶振TCXO 205提供準(zhǔn)確的時鐘信號。檢波器210將槽波震動信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，且每個分布式采集站控制4個獨立的采集通道同步采集，經(jīng)過信號調(diào)理電路209調(diào)理，再經(jīng)過24位Σ - AADm模塊208進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由SPI串行總線207傳輸，最后經(jīng)過分布式采集主控單元STM32 201進行數(shù)據(jù)采集并存儲數(shù)據(jù)于S0PC206中。輔助電源電路向分布式采集站2供電。
[0037]本實施例中，較佳的，信號調(diào)理電路209的主要作用是將由檢波器210輸出的電壓信號經(jīng)過信號調(diào)理電路209后以適應(yīng)24位Σ - AADm模塊208對電平的要求。在本實施例中，從檢波器210出來的電壓信號范圍一般是IuV?IV，檢測到完整的地震信號對信號調(diào)理電路209有很高的要求:高輸入阻抗(阻抗匹配)、高共模抑制比CMRR、低噪聲、低漂移、增益可選等。本實施例中采用使儀器小型化和集成化、減少元器件、簡化電路和減小系統(tǒng)噪聲。然后經(jīng)過程控放大器進行阻抗變換以提高其采集精度同時進行程控放大提供電壓增