CN106125129A - 一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法 - Google Patents

一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106125129A
CN106125129A CN201610668610.8A CN201610668610A CN106125129A CN 106125129 A CN106125129 A CN 106125129A CN 201610668610 A CN201610668610 A CN 201610668610A CN 106125129 A CN106125129 A CN 106125129A
Authority
CN
China
Prior art keywords
communication module
resistance
power
wireless communication
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610668610.8A
Other languages
English (en)
Inventor
白田增
陈祖斌
孙海林
刘玉海
徐克彬
冉令刚
提云
封德力
杨小涛
王中泽
周涛
任勇强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Original Assignee
CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd filed Critical CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Priority to CN201610668610.8A priority Critical patent/CN106125129A/zh
Publication of CN106125129A publication Critical patent/CN106125129A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

本发明公开了一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法，该低功耗无线微地震信息传输装置包括地震仪、物理层接口单元、无线通信模块和电源控制单元；其中，地震仪通过物理层接口单元与无线通信模块相连；地震仪通过设置在其与无线通信模块之间的电源控制单元实现对无线通信模块的电源控制；该低功耗无线微地震信息传输装置可以有效地降低无线通讯过程中的功耗，延长其在野外工作的时间。

Description

一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法
技术领域
本发明属于无缆地震仪数据传输技术领域，特别涉及一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法。
背景技术
地震仪被广泛地应用在油气资源、金属矿产以及地层结构的勘探过程中，随着勘探的深度和难度的不断增加，传统的有缆地震仪已经很难满足大三维、高密度和深部探测环境的需求，与此同时，有缆地震仪布线较为麻烦，加大了勘探过程中工作人员的工作量；在一些不能布线的恶劣环境中，只能采用无缆地震仪代替有缆地震仪来完成探测任务。
无缆地震仪在进行地震勘探时，由于地震勘探的范围广，导致无线通信的通信距离较远，为了保证无线通信的正常进行，通常需采用大功率发射来满足远距离通信的要求，但大功率无线通信过程中消耗的功率能达到总功率的1/3，大大缩短了仪器的野外工作时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法，其技术方案
具体如下：
一种低功耗无线微地震信息传输装置，包括地震仪、物理层接口单元、无线通信模块、电源控制单元和电源模块；其中，地震仪通过物理层接口单元与无线通信模块相连；地震仪通过设置在其与无线通信模块之间的电源控制单元实现对无线通信模块的电源控制；电源模块连接到地震仪。
其中，所述的地震仪采用ARM控制芯片。
具体的，所述的物理层接口单元包括物理层接口芯片LXT971ALE及其外围电路。
进一步的，所述的电源控制单元包括第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、非门U1、三极管Q1、场效应管Q2、接线端子OUT；第一电阻R1的一端接地震仪的输出控制端，第一电阻R1的另一端接非门U1的A引脚；第四电阻R4的一端接非门U1的Y引脚，第四电阻R4的另一端接三极管Q1的基极；第五电阻R5的一端接场效应管Q2的漏极，第五电阻R5的另一端接三极管Q1的集电极；第六电阻R6的一端接三极管Q1的集电极，第六电阻R6的另一端接场效应管Q2的栅极；场效应管Q2的漏极接第一参考电压，场效应管Q2的源极接到接线端子OUT；非门U1的GND引脚与三极管Q1的发射极均接地；非门U1的VCC引脚接第二参考电压。
所述的第一参考电压为+5V，第二参考电压为+3.3V。
更进一步的，所述的场效应管Q2为PMOS型场效应管。
所述的低功耗无线微地震信息传输装置的最小发射功率的设置方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将地震仪放在固定的位置，在已知无线通信模块的接收功率、主AP的发射功率的情况下，根据公式计算出传播因子，其中n为传播因子、r为主AP与无线通信模块之间的距离、PT为主AP的发射功率、PR为无线通信模块的接收功率；
2)在已知传播因子、无线通信模块的接收功率和主AP的发射功率的情况下，根据公式计算出主AP与每个无线通信模块之间的距离；
3)在已知传播因子、AP与无线通信模块之间的距离、主AP的最小接收功率的情况下，根据公式计算出每个无线通信模块的最小发射功率。
与现有技术相比，该低功耗无线微地震信息传输装置可以有效地降低地震仪在无线通讯过程中的功耗，延长其在野外工作的时间。
附图说明
图1为本发明提供的低功耗无线微地震信息传输装置的结构示意图。
图2为电源控制单元的电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1-2所示，该低功耗无线微地震信息传输装置包括地震仪1、物理层接口单元2、无线通信模块3、电源控制单元4和电源模块5；其中，地震仪1通过物理层接口单元2与无线通信模块3相连；地震仪1通过设置在其与无线通信模块3之间的电源控制单元4实现对无线通信模块3的电源控制；电源模块5连接到地震仪1。
其中，所述的地震仪1采用ARM控制芯片。
具体的，所述的物理层接口单元2包括物理层接口芯片LXT971ALE及其外围电路。
进一步的，所述的电源控制单元4包括第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、非门U1、三极管Q1、场效应管Q2、接线端子OUT；第一电阻R1的一端接地震仪1的输出控制端，第一电阻R1的另一端接非门U1的A引脚；第四电阻R4的一端接非门U1的Y引脚，第四电阻R4的另一端接三极管Q1的基极；第五电阻R5的一端接场效应管Q2的漏极，第五电阻R5的另一端接三极管Q1的集电极；第六电阻R6的一端接三极管Q1的集电极，第六电阻R6的另一端接场效应管Q2的栅极；场效应管Q2的漏极接第一参考电压，场效应管Q2的源极接到接线端子OUT；非门U1的GND引脚与三极管Q1的发射极均接地；非门U1的VCC引脚接第二参考电压。
所述的第一参考电压为+5V，第二参考电压为+3.3V。
更进一步的，所述的场效应管Q2为PMOS型场效应管。
所述的低功耗无线微地震信息传输装置最小发射功率的设置方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)将地震仪1放在固定的位置，在已知无线通信模块3的接收功率、主AP的发射功率的情况下，根据公式计算出传播因子，其中n为传播因子、r为主AP与无线通信模块3之间的距离、PT为主AP的发射功率、PR为无线通信模块3的接收功率；
2)在已知传播因子、无线通信模块3的接收功率和主AP的发射功率的情况下，根据公式计算出主AP与每个无线通信模块3之间的距离；
3)在已知传播因子、AP与无线通信模块3之间的距离、主AP的最小接收功率的情况下，根据公式计算出每个无线通信模块3的最小发射功率。
本发明提供的低功耗无线微地震信息传输装置的工作原理如下：
地震仪1接收到主AP发送的数据回收指令后，将采集的数据通过物理层接口单元2传送至无线通信模块3，无线通信模块3再以无线通讯的模式将地震仪1采集的数据传送至主AP；主AP再将数据传送到数据接收端；若地震仪1在设定的时间内没有收到主AP发送的数据传输指令，地震仪1的ARM控制器通过将物理层接口单元2中的LXT971ALE芯片的PWRDWN引脚输入设置为1来使物理层接口单元2进入低功耗模式；且与此同时，地震仪1的ARM控制器令自身控制引脚的输出为1，由于非门SN741VCLG04的A引脚输入为1，此时，电源控制单元4中非门SN741VCLG04的Y引脚输出为低电平，三极管Q1通过第六电阻R6输出高电平，PMOS型场效应管Q2截止，接线端子OUT关闭无线通信模块3的供电单元，无线通信模块3停止工作；
无线通信模块3停止工作满半个小时候后，会自启动一次，在启动期间如果接收到主AP发送的停止休眠指令，物理层接口单元2中的LXT971ALE芯片由低功耗转为正常工作模式，地震仪1中ARM控制器令自身的控制引脚输出为0，非门SN741VCLG04的A引脚输入为0，此时，电源控制单元4中非门SN741VCLG04的Y引脚输出为高电平，三极管Q1导通，PMOS型场效应管的栅极电压为0，PMOS型场效应管Q2导通，接线端子OUT打开无线通信模块3的供电单元，无线通信模块3准备数据发送；
无线通信模块3收据发送完成后，若在设定的时间内收不到主AP发送的数据回收指令，会再次停止工作，停止工作满半个小时候后，无线通信模块3再次自启动，如此循环；
通常情况下，在野外进行勘探工作时，需要布设多个该低功耗无线微地震信息传输装置来采集某一区域的微地震信息，以保证信息采集的完整性和准确性，若要求得每个低功耗无线微地震信息传输装置的最小发射功率，在已知主AP的发射功率PT1、该低功耗无线微地震信息传输装置的接收功率PR1、发射距离r的情况下，首先应该求出传播因子n；
在无线通信领域，发射功率PT、接收功率PR、发射距离r与传播因子n之间的关系如下：
n l g r = l g ( P T P R ) - - - ( 1 )
将该低功耗无线微地震信息传输装置放在与主AP距离为50米的位置，设置主AP的发射功率PT为20dBm，测量得到此时接收端无线通讯模块3的功率为PR1，根据由公式(1)计算得到传播因子n1；
将该低功耗无线微地震信息传输装置放在与主AP距离为100米的位置，设置主AP的发射功率PT为20dBm，测量得到此时接收端无线通讯模块3的功率为PR2，根据由公式(1)计算得到传播因子n2；
将该低功耗无线微地震信息传输装置放在与主AP距离为150米的位置，设置主AP的发射功率PT为20dBm，测量此时接收端无线通讯模块3的功率PR3，根据由公式(1)计算得到传播因子n3；
将计算得到的n1、n2和n3进行观察比对，若n1、n2和n3三个数值的大小相差较小，此时取三个数值的平均值作为观察因子n的值；若n1、n2和n3中有一个数值明显与其他数值差距较大，那剔除掉该数值，取剩余两个数的平均值作为观察因子n的值；
其次，在已知传播因子n、主AP的发射功率PT1、该低功耗无线微地震信息传输装置的接收功率PR1的情况下、根据公式(1)求出每个低功耗无线微地震信息传输装置与主AP之间的距离r；
再次，在已知传播因子n、低功耗无线微地震信息传输装置与主AP之间的距离r、主AP接收信号功率的最小门限PR2的情况下，根据公式(1)计算出低功耗无线微地震信息传输装置的最小发射功率。
通常情况下，该低功耗无线微地震信息传输装置在野外每隔100米布设一个，每个AP的覆盖范围大概是1km，所以不同间隔的无缆地震仪的所需要的发射功率要求差别较大，合理地设置该低功耗无线微地震信息传输装置的发射功率可以大幅度的降低功耗，从而延长其在野外的工作时间。

Claims (7)

1.一种低功耗无线微地震信息传输装置，包括地震仪(1)、物理层接口单元(2)、无线通信模块(3)和电源模块(5)，其特征在于，还包括电源控制单元(4)；其中，地震仪(1)通过物理层接口单元(2)与无线通信模块(3)相连；地震仪(1)通过设置在其与无线通信模块(3)之间的电源控制单元(4)实现对无线通信模块(3)的电源控制；电源模块(5)连接到地震仪(1)。
2.根据权利要求1所述的低功耗无线微地震信息传输装置，其特征在于，所述的地震仪(1)为采用ARM控制芯片。
3.根据权利要求1所述的低功耗无线微地震信息传输装置，其特征在于，所述的物理层接口单元(2)包括物理层接口芯片LXT971ALE及其外围电路。
4.根据权利要求1所述的低功耗无线微地震信息传输装置，其特征在于，所述的电源控制单元(4)包括第一电阻R1、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、非门U1、三极管Q1、场效应管Q2、接线端子OUT；第一电阻R1的一端接地震仪(1)的输出控制端，第一电阻R1的另一端接非门U1的A引脚；第四电阻R4的一端接非门U1的Y引脚，第四电阻R4的另一端接三极管Q1的基极；第五电阻R5的一端接场效应管Q2的漏极，第五电阻R5的另一端接三极管Q1的集电极；第六电阻R6的一端接三极管Q1的集电极，第六电阻R6的另一端接场效应管Q2的栅极；场效应管Q2的漏极接第一参考电压，场效应管Q2的源极接到接线端子OUT；非门U1的GND引脚与三极管Q1的发射极均接地；非门U1的VCC引脚接第二参考电压。
5.根据权利要求4所述的低功耗无线微地震信息传输装置，其特征在于，所述的第一参考电压为+5V，第二参考电压为+3.3V。
6.根据权利要求4所述的低功耗无线微地震信息传输装置，其特征在于，所述的场效应管Q2为PMOS型场效应管。
7.如权利要求1所述的低功耗无线微地震信息传输装置的使用方法，其特征在于，包括按顺序进行的下列步骤：
1)将地震仪(1)放在固定的位置，在已知无线通信模块(3)的接收功率、主AP的发射功率的情况下，根据公式计算出传播因子，其中n为传播因子、r为主AP与无线通信模块(3)之间的距离、PT为主AP的发射功率、PR为无线通信模块(3)的接收功率；
2)在已知传播因子、无线通信模块(3)的接收功率和主AP的发射功率的情况下，根据公式计算出主AP与每个无线通信模块(3)之间的距离；
3)在已知传播因子、AP与无线通信模块(3)之间的距离、主AP的最小接收功率的情况下，根据公式计算出每个无线通信模块(3)的最小发射功率。
CN201610668610.8A 2016-09-28 2016-09-28 一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法 Pending CN106125129A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610668610.8A CN106125129A (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610668610.8A CN106125129A (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106125129A true CN106125129A (zh) 2016-11-16

Family

ID=57258107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610668610.8A Pending CN106125129A (zh) 2016-09-28 2016-09-28 一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106125129A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106802429A (zh) * 2017-03-14 2017-06-06 朱培民 一种基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统
CN109765610A (zh) * 2019-03-07 2019-05-17 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种传感-采集-无线发射综合集成微震监测系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008080855A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-10 Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg Funkfeldgerät der automatisierungstechnik mit integrierter energieversorgung
CN202563290U (zh) * 2012-05-18 2012-11-28 惠州市世海电子有限公司 数据采集仪
CN204557780U (zh) * 2015-05-14 2015-08-12 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种低功耗多信道的无线数据传输模块
CN205958764U (zh) * 2016-08-12 2017-02-15 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种低功耗无线微地震信息传输装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008080855A1 (de) * 2006-12-28 2008-07-10 Endress+Hauser Conducta Gesellschaft Für Mess- Und Regeltechnik Mbh+Co. Kg Funkfeldgerät der automatisierungstechnik mit integrierter energieversorgung
CN202563290U (zh) * 2012-05-18 2012-11-28 惠州市世海电子有限公司 数据采集仪
CN204557780U (zh) * 2015-05-14 2015-08-12 珠江水利委员会珠江水利科学研究院 一种低功耗多信道的无线数据传输模块
CN205958764U (zh) * 2016-08-12 2017-02-15 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种低功耗无线微地震信息传输装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106802429A (zh) * 2017-03-14 2017-06-06 朱培民 一种基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统
CN109765610A (zh) * 2019-03-07 2019-05-17 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种传感-采集-无线发射综合集成微震监测系统及方法
US11169289B2 (en) 2019-03-07 2021-11-09 Institute Of Rock And Soil Mechanics, Chinese Academy Of Sciences Sensing-acquisition-wireless transmission integrated microseismic monitoring system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3819676B1 (en) Three-dimensional high-density resistivity measurement method based on electrode random distribution and exploration system
US11275191B2 (en) Method and system of magnetotelluric synchronous detection and real-time inversion
CN104375191A (zh) 一种大地电磁数据采集系统及其采集方法
CN103837903A (zh) 基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置
US20210156838A1 (en) Modular sensor architecture for soil and water analysis at various depths from the surface
CN105785475A (zh) 水力压裂震电联合探测系统、探测方法及野外工作方法
CN101216566A (zh) 一种适合于准远区的电偶源频率域电测深方法及装置
CN106125129A (zh) 一种低功耗无线微地震信息传输装置及其使用方法
CN102520451A (zh) 高精度双通道大地音频电磁物探仪
CN203673081U (zh) 基于无线网络的地下全波核磁共振探测装置
CN203632686U (zh) 一种用于油井测试系统的半双工通信电路
CN103995286B (zh) 一种声波接收换能器及井下方位噪声检漏装置和检漏方法
CN103245866A (zh) 便携式远动数字通道测试装置及远动数字通道测试方法
CN205958764U (zh) 一种低功耗无线微地震信息传输装置
CN103941710A (zh) 数字化灌浆记录仪
CN104113322B (zh) 具有基于时钟的信号输入电路的半导体装置
CN102841266A (zh) 竖直地电场仪及其观测方法
CN104181397A (zh) 带测距功能的接地电阻测量仪及用其测量接地电阻的方法
CN102087369A (zh) 井下数字直流电法仪
CN203849370U (zh) 一种边界扫描测试装置
CN203204173U (zh) 矿井下三分量瞬变电磁仪
CN210720761U (zh) 一种用于深层资源勘探的激电仪
CN112824871B (zh) 基于瞬变电磁视电阻率成像技术的接地网缺陷诊断方法
CN204389705U (zh) 一种双模式高密度电法采集控制装置
CN206788387U (zh) 一种宽探测范围且多通道、同步采集的瞬变电磁接收装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161116