CN102778694A - 高分辨率工程地震数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋经济产业发展领域，涉及一种高分辨率工程地震数据采集系统，其水下部分包括：依次连接的前导缆、前弹性段、工作区和和尾弹性段，工作区包括多个工作段和至少一个数字包，一个工作段包括多道，每道上并联有多个水听器，并连接有数字模块，一个工作段的各个数字模块之间通过串联方式连接，每个数字模块完成其所在的道上的水听器信号的滤波放大、A/D转换和编码，编码后的信号通过数据总线逐级传输给数字包；数字包把采集到的信号逐级传输到主机；相邻的工作段两两组成一组，每组工作段之间通过一个数字包相连，相邻的两组工作段之间通过转换段相连；工作段和数字包都采用双向连接。本发明具有施工方便、工作段使用寿命更长等优点。

Description

高分辨率工程地震数据采集系统

技术领域

本发明属于海洋经济产业发展领域，涉及一种高分辨率工程地震数据采集系统。

技术背景

地震勘探系统最重要的指标为信号的畸变小，能够准确的记录地震波。地震勘探技术是最主要的海洋信息获取手段之一，大量的海底地质构造、海底油藏、海洋鱼群密度及行为特征、海洋军事监测等信息都是采用该技术实现的，目前地震勘探设备使用最多的是法国SERCEL公司的SEAL428系统和美国ION公司的DIGISTREAMER系统，这两个系统缺点是工作段的道距为12.5米，勘探精度低；工作段连接有方向，不方便实际操作；水听器的组合方式是跨道组合，该组合方式容易使水听器信号发生串扰，从而影响系统性能；系统采用直流高压供电，工作电压一般大于400伏，有很大的用电安全隐患；水听器频带宽度仅为500Hz。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种能够避免地震勘探系统水听器信号干扰和畸变严重的问题、避免缆与缆之间通过公连接器和母连接器连接造成的施工不便，及供电安全的高分辨率工程地震数据采集系统。本发明是这样实现的：

一种高分辨率工程地震数据采集系统，其由船上部分和水下部分组成，船上部分包括：主机、电源和甲板缆，水下部分包括：依次连接的前导缆、前弹性段、工作区和和尾弹性段，所述的工作区包括多个工作段和至少一个数字包，一个工作段包括多道，每道上并联有多个水听器，并连接有数字模块，一个工作段的各个数字模块之间通过串联方式连接，每个数字模块完成其所在的道上的水听器信号的滤波放大、A/D转换和编码，编码后的信号通过数据总线逐级传输给数字包；数字包把采集到的信号按照特定的通信协议，通过工作段内的传输线、前弹性段、前导缆、甲板缆把数字信号逐级传输到主机；相邻的工作段两两组成一组，每组工作段之间通过一个数字包相连，相邻的两组工作段之间通过转换段相连；工作段和数字包都采用双向连接，在相互连接的工作段与数字包之间，通过设置在两者端部的两个相互配合的连接器相互连接，相连一端连接有一个连接器，在数字包的两端各通过一个与所述的连接器相配合的连接器与相应的工作段相连，工作段的每个数字模块与设置在工作段两端的两个连接器采用镜像对称的连接方式。

作为优选实施方式，工作段内每个数字模块包括一个可编程控制的双向开关，当所有的工作段和数字包连接完成后，通过软件初始化，即可配置工作段内的所有数字模块的数据传输方向为从最后一个数字模块向前逐级传输；在工作段内的填充物为凝胶；系统采用电流恒流供电；系统的工作段的水听器道间距小于等于6.25米。

本发明的工作段与数字包都采用双向连接，任何工作段和数字包都可以互换，使操作更加方便；另外水听器每道都是独立连接，每道水听器信号都有一个数字模块接收，减少了信号之间的干扰，数字化最彻底，大大降低了谐波畸变。缆内的数字模块完成模拟信号的滤波、放大、A/D转换、编码和数字传输。在缆内做了信号的数字化，使得连接器没有模拟信号输出，大大减少了连接器插针的数量，提高了连接的可靠性。工作段内的填充物为凝胶，护套破损后凝胶不会流出，从而不会污染工作海域；凝胶没有腐蚀性，大大延长了工作段的使用寿命。另外该发明系统的电源系统由直流稳压电源和电源控制器组成。该系统采用直流恒流供电，供电电流为1.0A，当系统的道数为48时，供电电压仅为24V，电源控制器起到很好的保护作用，当系统漏电电流超过2mA或10mA时，电源控制器会发出报警，使操作更加安全。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中工作段内水听器信号传输的结构示意图。

图3是本发明中数据采集模块示意图。

图4是数字包结构图。

图5是工作段内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明

地震勘探系统工作时由采集系统、导航定位系统和震源系统同时工作完成。作业时，物探船拖曳着采集系统和震源系统匀速前进，震源系统按一定的时间间隔激发一定能量的声波信号，声波信号遇到海底不同的地层会反射回来，采集系统按一定的采样率采集来自不同地层的反射信号，然后把采集到的信号传输到主机进行存储和处理。

参见图1，海洋地震勘探信息采集系统由船上部分和水下部分组成，船上部分包括：主机、电源和甲板缆，水下部分包括：前导缆、前弹性段、工作段、数字包、工作段、转换段、工作段、数字包、工作段、尾弹性段、尾绳和尾标。甲板缆、前导缆、前弹性段、工作段之间通过通信电缆连接；第一个工作段与第二个工作段之间通过数字包连接；第二个工作段与第三个工作段之间通过转换段连接，第三个与第四个工作段之间通过数字包连接。主机、电源、显示器通常放在物探船的仪器室，甲板缆用于连接主机与前导缆，水下部分存放时盘绕在电动绞车上，为了方便水下部分的作业，电动绞车安装在物探船的后甲板上。开始作业时，转动电动绞车，把水下部分慢慢放入到海水中，然后物探船匀速拖曳着水下系统开始作业。弹性段的承拉绳为尼龙绳，在100KN拉力的作用下能够伸长2-3米，对工作段起到缓冲、隔振作用。尾段和尾标用来增加阻力以保持整个水下部分的直线状态。

主机把接收到的信号传输给系统的记录软件，该软件由主界面和记录回放系统组成，主界面用来设置和显示记录系统的状态，记录回放系统用来回放每一炮的记录。地震数据存储到硬盘和磁带，以待后期进行分析和处理。

工作段内含有多路水听器（每一路称之为一道），每道水听器连接一个数字模块，水听器把接收到的声波信号转变成模拟电信号，每个数字模块完成一道水听器信号的滤波放大、A/D转换和编码。数字模块输出的数字信号逐级传输到工作段之间的数据采集传输模块（简称数字包），数字包接收工作段内输出的数字信号后按照串行通信协议，通过工作段内的数据传输线把本数字包接收的数字信号逐级传输到主机，主机负责存储和分析数字包传输上来的数据。

参见图2至5，工作段分为12道，每道由6个水听器组成，道间距为6.25米，大大提高了勘探精度，一个工作段含有12个数字模块。图2表示的是水听器信号与数字模块之间信号的传输。一道水听器连接一个数字模块，每个数字模块包括数据采集子模块和数据传输子模块两个子模块，数据采集子模块完成一道水听器信号的滤波放大、A/D转换和编码，见图3。减少了信号之间的干扰，数字化最彻底，大大降低了谐波畸变。

本实施例中，一个工作段内包含有两个线圈，线圈是用来控制外挂水鸟，线圈的控制信号由水鸟控制器通过双绞线直接传输到线圈。工作段的道间距为6.25米。

两个工作段之间连接一个数字包，数字包接收来自数字模块的信号，把采集到的信号按照特定的通信协议，通过工作段内的传输线、弹性段、前导缆、甲板缆把数字信号逐级传输到主机。图4是数字包结构图。数字包主体外表面为壳体1，壳体1的两端均带有螺纹2，并通过密封圈3与数字包连接器4密封连接。在工作段的两端也设置有与数字包连接器4相配合的工作段连接器，本实施例中，工作段连接器采用插针式，数字包连接器4为插孔式。

工作段的连接器的插针数为12个，其中4个插针用来接收12道水听器的数字电信号、两个插针用来给数字包供电、两个插针用来传输线圈的数据、两个插针用来传输数据信号，两个插针用来传输命令信号。

工作段与工作段之间，工作段与数字包之间都是双向连接，这种连接方式，更方便实际操作。工作段的双向连接是根据工作段内的数据传输子模块的传输方向可编程控制，工作段内各个数字模块的数据传输子模块的传输方向为双向传输，数据传输部分内有一个可编程控制的双向开关，当所有的工作段和数字包连接完成后，通过软件初始化，即可配置工作段内的所有数据传输子模块为从最后一个数据传输子模块逐级向前传输。

工作段与工作段之间，工作段与数字包之间的连接器没有公母之分，可以双向连接，方便了实际操作，每道水听器连接一个数字模块，大大降低了信号之间的串扰和畸变了，提高了系统的性能。工作段内的填充物为凝胶，护套破损后凝胶不会流出，从而减少污染；凝胶没有腐蚀性，大大延长了工作段的使用寿命。

本实施例的主机具有下面的性能：

1）主机采用双核intel处理机，

2）最多可安装8块硬盘，

3）

专业操作系统

4）Windows标准的图形界面，支持双显示器、四显示器配置设定

5）多串口，便于连接GPS、气枪等各类设备

6）支持标准的绘图仪及Windows打印机

7）支持声音报警

8）支持固件升级

9）系统启动可通过开关信号、TTL信号或GPS导航信号触发。

Claims (5)

1.一种高分辨率工程地震数据采集系统，其由船上部分和水下部分组成，船上部分包括：主机、电源和甲板缆，水下部分包括：依次连接的前导缆、前弹性段、工作区和和尾弹性段，其特征在于，所述的工作区包括多个工作段和至少一个数字包，一个工作段包括多道，每道上并联有多个水听器，并连接有数字模块，一个工作段的各个数字模块之间通过串联方式连接，每个数字模块完成其所在的道上的水听器信号的滤波放大、A/D转换和编码，编码后的信号通过数据总线逐级传输给数字包；数字包把采集到的信号按照特定的通信协议，通过工作段内的传输线、前弹性段、前导缆、甲板缆把数字信号逐级传输到主机；相邻的工作段两两组成一组，每组工作段之间通过一个数字包相连，相邻的两组工作段之间通过转换段相连；工作段和数字包都采用双向连接，在相互连接的工作段与数字包之间，通过设置在两者端部的两个相互配合的连接器相互连接，相连一端连接有一个连接器，在数字包的两端各通过一个与所述的连接器相配合的连接器与相应的工作段相连，工作段的每个数字模块与设置在工作段两端的两个连接器采用镜像对称的连接方式。

2.根据权利要求1所述的高分辨率工程地震数据采集系统，其特征在于，工作段内每个数字模块包括一个可编程控制的双向开关，当所有的工作段和数字包连接完成后，通过软件初始化，即可配置工作段内的所有数字模块的数据传输方向为从最后一个数字模块向前逐级传输。

3.根据权利要求1所述的高分辨率工程地震数据采集系统，其特征在于，在工作段内的填充物为凝胶。

4.根据权利要求1所述的高分辨率工程地震数据采集系统，其特征在于，系统采用电流恒流供电。

5.根据权利要求1所述的高分辨率工程地震数据采集系统，其特征在于，系统的工作段的水听器道间距小于等于6.25米。

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