CN105759306A - 一种浅层地震勘探装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于地震勘探设备技术领域，具体提供了一种浅层地震勘探装置，包括震源子站、采集子站、中央主站，通过采用无线射频传输解决了野外工作电缆布线的问题，大大简化了野外勘探人员的工作；采用嵌入式系统，很大程度上降低了系统功耗；另外，将采集到的数据暂存于在SD卡中，当网络通信受阻时，可通过多次发送保证数据的可靠性，从而提高系统的抗干扰能力；再者，系统的采集子站的数量可以在一定范围内随意增减，不受设备接口数量的限制，扩大了勘探范围和探测结果的准确性。

Description

一种浅层地震勘探装置

技术领域

本发明属于地震勘探设备技术领域，具体提供了一种浅层地震勘探装置，适用于野外较大范围的地震勘探和预防。

背景技术

随着现代社会的发展，有关地质结构探测的需求越来越广泛，如公路、桥梁的选址，城市街道的建设等。而在浅层地震勘探领域，国内外一些知名公司已开发出不少完善的产品，但主要采用光缆或铜芯电缆作为传输介质，在实际应用时，会给勘探工作带来不便。近年来，这些公司均开始将无线网络传输应用到地震勘探，也已经取得了很多成就。在国内，该领域的技术和国外存在一定的差距，但一些主流公司都在进行技术上的革新，以期达到更高的水平，缩小与国外的差距。随着无线网络在各方面的广泛应用，将无线网络应用到地震探测，这一新的方法与传统的勘探相比也体现出自己的优越性，其重要性将日益呈现。

针对这种情况，本发明提供了一种浅层地震勘探装置，通过射频无线传输技术解决野外布线麻烦的不足，通过将采集到的数据暂存于在SD卡中，当网络通信受阻时，可通过多次发送保证数据的可靠性，从而提高系统的抗干扰能力。再者，系统的采集子站的数量可以随意增减（一定范围内），不受设备接口数量的限制，扩大了勘探范围和探测结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是克服传统地震勘探装置在野外布线麻烦、抗干扰能力差、勘探范围小等不足。

为此，本发明提供了一种浅层地震勘探装置，主要包括震源子站、采集子站、中央主站；其中，震源子站作为新型地震勘探系统的始端站点被布置在震源附近，以监测震源触发，由电源电路、CPU控制电路、射频收发电路、指示灯电路构成，且各部分之间均有电连接；采集子站采集子站作为中端站点被布置在勘探区域进行数据采集，由电源电路、CPU控制电路、探测电路、A/D转换电路、射频收发电路构成，各部分之间也均有电连接，中央主站是系统的终端站点，直接与PC机连接，由CPU控制电路、电源电路、射频收发电路以及PC机构成，且电源电路、射频收发电路和PC机均与CPU控制电路电连接。

上述一种浅层地震勘探装置，所述震源子站、采集子站、中央主站中的电源电路均由蓄电电池和稳压电路组成，稳压电路将蓄电电池的7V降压并稳定在5V左右。

上述一种浅层地震勘探装置，所述震源子站中的指示灯有熄灭、高亮、闪烁三种状态，当震源子站与中央主站连接中断时，指示灯熄灭，当连接良好时，指示灯高亮，当子站发送触发信号时，指示灯闪烁。

上述一种浅层地震勘探装置，所述采集子站集成了SD卡卡槽，支持外置SD卡闪存。

上述一种浅层地震勘探装置，所述震源子站、采集子站、中央主站中的射频收发电路所采用的是SimpliciTI无线网络协议。

本发明的有益效果：本设计彻底解决了野外工作电缆布线的问题，大大简化了野外勘探人员的工作；采用嵌入式系统，很大程度上降低了系统功耗；另外，该系统还创新性的将采集到的数据暂存于在SD卡中，当网络通信受阻时，可通过多次发送保证数据的可靠性，从而提高系统的抗干扰能力；再者，系统的采集子站的数量可以随意增减（一定范围内），不受设备接口数量的限制，提高了设备现场应用的灵活性。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明一种浅层地震勘探装置的连接示意图。

附图1标记说明：1、震源子站；2、采集子站；3、中央主站。

具体实施方式

实施例1

如图1是本发明一种浅层地震勘探装置的连接示意图，主要包括震源子站1、采集子站2、中央主站3；其中，震源子站1由电源电路、CPU控制电路、射频收发电路、指示灯电路构成，且各部分之间均有电连接；采集子站2由电源电路、CPU控制电路、探测电路、A/D转换电路、射频收发电路构成，各部分之间也均有电连接，中央主站3由CPU控制电路、电源电路、射频收发电路以及PC机构成，且电源电路、射频收发电路和PC机均与CPU控制电路电连接。

实施例2

在实施例1的基础上，上述一种浅层地震勘探装置，其特征在于：所述震源子站、采集子站、中央主站中的电源电路均由蓄电电池和稳压电路组成，稳压电路包括变压器和稳压芯片；变压器用于将蓄电电池的7V电压进行降压处理，稳压芯片将整流器输出的信号转化为可供单片机工作的5V电源。

实施例3

在实施例1的基础上，上述一种浅层地震勘探装置，其特征在于：所述震源子站中的指示灯有熄灭、高亮、闪烁三种状态，当震源子站与中央主站连接中断时，指示灯熄灭，当连接良好时，指示灯高亮，当子站发送触发信号时，指示灯闪烁。

实施例4

CPU控制电路是基于AVR32位的高性能嵌入式控制电路，功耗低，有很强的数据处理能力，与SD存储电路嵌套，用于储存探头采集的数据，抛弃了一次性采集与发送数据的不可靠工作方式，可以实现一次采集，多次发送，通过这种方式，很大程度的保证了数据的可靠性；射频收发电路采用CC1101无线通信芯片，用于数据的发送以及和主站的连接，此外，ADC转换电路是基于ADS1255的模数转换器，其内部的调制器是一个四阶系统，通过内部电容不断的充放电来测量输入的数据，数据由四阶调制器输出后，经可编程的数字滤波器变成高精度的数字输出；此外，在保证传输距离的基础上也保证无线网络的稳定，我们采用工作频率相对较低，结构相对简单的SimpliciTI无线网络协议。

系统启动后，各子站加入到以总站为中心的网络，形成一个星形网络。网络建立后，中央主站3可测试出各子站上行的信号强度与通信质量，工作人员可根据现场情况，调整子站的发射功率，达到保证通信质量的同时实现最低功耗，总站以广播的方式发布消息，为保证各子站的接收质量，总是以大功率发送。设置好系统工作参数如测量的采样率、采样持续时间、各采集站前置放大器增益、站点位置、采集时间等，中央主站3发送时钟同步命令，发送该命令时，命令包中附带总站系统时间戳信息。采集子站和触发子站收到该命令包后，各自的系统时钟与总站对齐，虽然因为数据传输时延，子站时钟没有真正意义上与总站对齐，但各子站间是严格对齐的，时钟同步完成后，采集子站2启动模数转换器工作，读取采集数据，并保存到缓冲区，等待采集命令。在MCU内部64k字节数据存储器中，我们开辟了48k字节的数据缓冲区用于暂存数据。该缓冲区被循环利用，当缓冲区被用尽后，回到开头覆盖前方的数据，同时，震源子站1的工作人员激发人工地震波，同时，触发子站发送数据采集命令，该命令包含地震波激发时刻的系统时间戳。采集子站收到该命令后，根据数据包中的时间戳和当前系统时钟计算出地震波激发时刻的采集数据在缓冲区的存储地址，以该地址为起点，将后续数据保存到SD卡中，采集子站2完成设置采样数后并向中央主站3发送采样完成消息，等待数据传输命令，中央主站3收到采集子站的完成采样信息后，依次向各采集子站调取采集数据，并绘制图形，工作人员判断测试的有效性。在现场的测试过程中，需要根据测试情况调整测点布局。在此过程中，总站长时间没有发布操作命令的情况下，系统自动进入无线唤醒的低功耗状态。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种浅层地震勘探装置，其特征在于包括：震源子站（1）、采集子站（2）、中央主站（3）；其中，震源子站（1）由电源电路、CPU控制电路、射频收发电路、指示灯电路构成，且各部分之间均有电连接；采集子站（2）由电源电路、CPU控制电路、探测电路、A/D转换电路、射频收发电路构成，各部分之间也均有电连接，中央主站（3）由CPU控制电路、电源电路、射频收发电路以及PC机构成，且电源电路、射频收发电路和PC机均与CPU控制电路电连接。

2.根据权利要求1所述的一种浅层地震勘探装置，其特征在于：所述震源子站（1）、采集子站（2）、中央主站（3）中的电源电路均由蓄电电池和稳压电路组成。

3.根据权利要求1所述的一种浅层地震勘探装置，其特征在于：所述震源子站（1）中的指示灯有熄灭、高亮、闪烁三种状态。

4.根据权利要求1所述的一种浅层地震勘探装置，其特征在于：所述采集子站（2）集成了SD卡卡槽，支持外置SD卡闪存。

5.根据权利要求1所述的一种浅层地震勘探装置，其特征在于：所述震源子站（1）、采集子站（2）、中央主站（3）中的射频收发电路所采用的是SimpliciTI无线网络协议。