CN106405636A - 一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置 - Google Patents

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    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/22—Transmitting seismic signals to recording or processing apparatus
    • G01V1/223—Radioseismic systems

Abstract

本发明公开了一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，包括地震仪主机、发射系统和多个采集单元，所述发射系统包括震动设备和无线发射设备，所述震动设备输出端连接无线发射设备的输入端，所述无线发射设备用于发射同步触发信号，所述采集单元包括无线接收同步触发设备和时间同步模块，所述无线接收同步触发设备用于接收无线发射设备发射的同步触发信号，所述时间同步模块用于接收地震仪主机发射的时间同步信号。本发明涉及地震勘探技术领域。一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置采用无线发射设备和无线接收同步触发设备结合实现同步触发采集单元工作，与现有技术相比，通信距离远，成本低，结构简单。

Description

一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置
技术领域
本发明涉及地震勘探技术领域，尤其涉及一种无线传输地震仪同步触发装置。
背景技术
地球物理勘探是一种利用地壳中岩石岩性或矿产物理性质的差异来研究地质构造、勘查地下矿产的方法和理论，根据探测原理的不同，地球物理勘探方法可以分为：地震波勘探、重力勘探、磁力勘探、电法勘探等几类，其中地震波勘探是最为普遍的一种地球物理勘探方法。地震波勘探是通过人工激发震源产生的地震波在弹性不同的地层内传播，收集经过反射和衰减的地震信号，进行分析和反演，勘探出地下的地质情况，地震波勘探在金属、非金属矿产资源，工程地质，岩土工程，以及油、气、煤能源和地震灾害等勘测领域中都有着重要的应用。
基于无线通信技术的地震仪是地震仪主机与各个数据采集子站不相连，且各个数据采集子站彼此独立，没有地震数据传输线、每个采集站接收地震波数据后数据后自动存储，再用专门的无线数据传输设备把所有采集子站采集的数据传回地震仪主机。基于无线通信技术的地震仪各个数据采集子站保证时间同步是一项非常重要的技术，其精度将直接影响到地震数据采集的质量，对后续的地震数据分析与地震反演工作有着重要的意义。基于无线通信技术的地震仪各个数据采集子站保证时间同步有两方面，一是同步触发：另一个是多个地震数据采集子站时间对准。
目前，基于无线传输的地震仪各道数据采集中保证时间同步技术如GPS 同步技术和蓝牙技术存在很多缺陷与不足。采用 GPS 同步技术的保证时间同步，GPS硬件电路体积大、成本高以及算法复杂；而采用蓝牙技术保证时间同步，蓝牙的无线传输信号穿透能力差、传输距离短。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种通信距离远、成本低、结构简单的无线传输地震仪远距离无线同步触发装置。
本发明所采用的技术方案是：一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，包括地震仪主机、发射系统和多个采集单元，所述发射系统包括震动设备和无线发射设备，所述震动设备输出端连接无线发射设备的输入端，所述无线发射设备用于发射同步触发信号，所述采集单元包括无线接收同步触发设备和时间同步模块，所述无线接收同步触发设备用于接收无线发射设备发射的同步触发信号，所述时间同步模块用于接收地震仪主机发射的时间同步信号。
进一步地，所述采集单元还包括供电模块，所述供电模块用于采集单元提供工作电压。
进一步地，所述采集单元还包括检波器，所述检波器用于检测地震波。
进一步地，所述无线发射设备包括发射信号触发模块、第一微控制器、D/A转换器、第一带通滤波器和无线发送模块，所述发射信号触发模块的输出端与第一微控制器的输入端连接，所述第一微控制器的输出端与D/A转换器的输入端连接，所述D/A转换器的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器的输出端与无线发送模块的输入端连接，所述无线发送模块用于发射同步触发信号。
进一步地，所述第一微控制器是LPC2131单片机，所述无线发送模块是SX1278无线发送模块。
进一步地，所述无线接收同步触发设备包括无线接收模块、第二带通滤波器、高放大倍数放大器、比较器和第二微控制器，所述无线接收模块用于接收同步触发信号，所述无线接收模块的输出端与第二带通滤波器的输入端，所述第二带通滤波器的输出端与高放大倍数放大器的输入端连接，所述高放大倍数放大器的输出端与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与第二微控制器的输入端连接。
进一步地，所述无线接收模块是SX1278无线接收模块，所述第二微控制器是LPC2131单片机。
进一步地，所述发射信号触发模块包括振动开关、第一电阻、第二电阻和发光二极管，所述振动开关的第三动触点连接电源电压，所述振动开关的第一静触点通过第一电阻与发光二极管的正极连接，所述发光二极管的负极连接电源地，所述振动开关的第四动触点通过第二电阻连接电源电压，所述振动开关的第五静触点与第一微控制器的输入端连接。
本发明的有益效果是：一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置采用无线发射设备和无线接收同步触发设备结合实现同步触发采集单元工作，与现有技术相比，通信距离远，成本低，结构简单。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置结构示意图；
图2是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置无线发射设备结构示意图；
图3是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置无线接收同步设备结构示意图；
图4是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置发射信号触发模块电路原理图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置结构示意图，一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，如图1所示，包括地震仪主机（图中未示出）、发射系统和多个采集单元，发射系统包括震动设备和无线发射设备，震动设备输出端连接无线发射设备的输入端，无线发射设备发射同步触发信号，所述采集单元包括无线接收同步触发设备和时间同步模块，时间同步模块用于接收地震仪主机发射的时间同步信号，使各采集单元达到时间同步，无线接收同步触发设备接收无线发射设备发射的同步触发信号，同步触发各采集单元采集地震波数据。其中，采集单元还包括供电模块，供电模块用于采集单元提供工作电压。
图2是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置无线发射设备结构示意图，如图2所示，无线发射设备包括发射触发信号模块、第一微控制器1、D/A转换器、第一带通滤波器1和无线发送模块，发射信号触发模块的输出端与第一微控制器1的输入端连接，第一微控制器1的输出端与D/A转换器的输入端连接，D/A转换器的输出端与第一带通滤波器1的输入端连接，第一带通滤波器1的输出端与无线发送模块的输入端连接。本实施例第一微控制器1采用LPC2131微控制器，无线发送模块优选采用SX1278无线发送模块。
当炸药爆炸或重锤敲击，激发震动设备产生地震波后，敲击信号或爆炸信号通过发射信号触发模块向LPC2131微控制器发出触发信号，LPC2131微控制器接收到触发信号后立即产生并输出10个1KHz的脉冲信号（脉冲信号个数可根据实际需要进行设置，本实施例优选采用10个脉冲信号），D/A转换器将接收到的脉冲信号转换成模拟信号，通过第一带通滤波器1输出1KHz的正弦信号，SX1278无线发射模块接收到第一带通滤波器1输出的1KHz的正弦信号后向空中发射10个1KHz的正弦信号。
图3是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置无线接收同步设备结构示意图，如图3所示，无线接收同步触发设备包括无线接收模块、第二带通滤波器2、高放大倍数放大器、比较器和第二微控制器2，无线接收模块用于接收上述无线发送模块发射的同步触发信号，无线接收模块的输出端与第二带通滤波器2的输入端连接，第二带通滤波器2的输出端与高放大倍数放大器的输入端连接，高放大倍数放大器的输出端与比较器的输入端连接，比较器的输出端与第二微控制器2的输入端连接。本实施例第二微控制器2采用LPC2131微控制器，无线接收模块优选采用SX1278无线接收模块。
SX1278无线接收模块接收SX1278无线发射模块向空中发射信号后，对接收到的信号进行解调，然后通过第二带通滤波器2分离出正弦信号，通过高放大倍数放大器放大，使正弦信号的前沿变得陡峭，再经过比较器进行比较，得到一个更为陡峭的方波，产生一个触发信号给LPC2131微控制器2，LPC2131微控制器2立即启动采集单元开始采集，完成同步触发采集单元的工作。
图4是本发明一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置发射信号触发模块电路原理图，如图4所示，发射信号触发模块包括振动开关S1、第一电阻R1、第二电阻R2和发光二极管LED1，振动开关S1提供第一静触点1、第二静触点2、第三动触点3、第四动触点4、第五静触点5和第六静触点6，其中，振动开关S1的第二静触点2和第六静触点6悬空，振动开关S1的第一静触点1通过第一电阻R1与发光二极管LED1的正极连接，发光二极管LED1的负极连接电源地，振动开关的第四动触点通过第二电阻R2连接电源电压，振动开关的第五静触点与第一微控制器1（图4中未标出）的输入端连接。振动开关未受到振动时，第三动触点3与第二静触点2接通，第四动触点4与第六静触点6接通，即发射信号触发模块处于非工作状态，当发射信号触发模块周围产生振动，如有爆炸或者重锤锤击时，振动开关S1接通，即第一动触点1与第三静触点3接通、第四动触点4与第五静触点5接通，此时发光二极管LED1闪亮，发射信号触发模块向第一微控制器1发出触发信号。
本发明各个采集单元时钟系统的时间对准，即时间同步，优选采用RBS时间同步机制。地震仪主机通过无线发射设备广播一个时间同步（beacon）分组，各采集单元中的同步时间模块均接收到无线发射设备广播的时间同步（beacon）分组，各采集单元分别根据自己的本地时间记录接收到时间同步（beacon）分组的时刻，然后交换它们记录的时间同步（beacon）分组接收时间，两个接收时间的差值相当于两个采集单元间的时间差值，其中一个采集单元可以根据这个时间差值更改它的本地时间，从而达到两个采集单元的时间同步。n个采集单元的时间同步原理也是一样，最后n个地震数据采集子站达到时间同步，即多个采集单元的时钟系统的时间一致，达到了n个采集单元“对表”的目的。
地震仪主机广播时间同步（beacon）分组，各采集单元的时间同步模块接收到时间同步（beacon）分组后，各采集单元“对表”。当发生炸药爆炸或重锤敲击时，震动设备产生地震波，无线发射设备立即向各个采集单元发出同步触发信号，各采集单元的无线接收同步触发设备接收到同步触发信号后，各采集单元同步启动采集，采集单元通过检波器检测地震波，各采集单元采集1024个点或者4096个点即停止采集。
一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置采用无线发射设备和无线接收同步触发设备结合实现同步触发采集单元工作，与现有技术相比，通信距离远，成本低，结构简单。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，其包括地震仪主机、发射系统和多个采集单元，所述发射系统包括震动设备和无线发射设备，所述震动设备输出端连接无线发射设备的输入端，所述无线发射设备用于发射同步触发信号，所述采集单元包括无线接收同步触发设备和时间同步模块，所述无线接收同步触发设备用于接收无线发射设备发射的同步触发信号，所述时间同步模块用于接收地震仪主机发射的时间同步信号。
2.根据权利要求1所述的一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，所述采集单元还包括供电模块，所述供电模块用于采集单元提供工作电压。
3.根据权利要求1所述的一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，所述采集单元还包括检波器，所述检波器用于检测地震波。
4.根据权利要求1所述的一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，所述无线发射设备包括发射信号触发模块、第一微控制器、D/A转换器、第一带通滤波器和无线发送模块，所述发射信号触发模块的输出端与第一微控制器的输入端连接，所述第一微控制器的输出端与D/A转换器的输入端连接，所述D/A转换器的输出端与第一带通滤波器的输入端连接，所述第一带通滤波器的输出端与无线发送模块的输入端连接，所述无线发送模块用于发射同步触发信号。
5.根据权利要求4所述的一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，所述第一微控制器是LPC2131微控制器，所述无线发送模块是SX1278无线发送模块。
6.根据权利要求1所述的一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，所述无线接收同步触发设备包括无线接收模块、第二带通滤波器、高放大倍数放大器、比较器和第二微控制器，所述无线接收模块用于接收同步触发信号，所述无线接收模块的输出端与第二带通滤波器的输入端，所述第二带通滤波器的输出端与高放大倍数放大器的输入端连接，所述高放大倍数放大器的输出端与比较器的输入端连接，所述比较器的输出端与第二微控制器的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，所述无线接收模块是SX1278无线接收模块，所述第二微控制器是LPC2131微控制器。
8.根据权利要求4所述的一种无线传输地震仪远距离无线同步触发装置，其特征在于，所述发射信号触发模块包括振动开关、第一电阻、第二电阻和发光二极管，所述振动开关的第三动触点连接电源电压，所述振动开关的第一静触点通过第一电阻与发光二极管的正极连接，所述发光二极管的负极连接电源地，所述振动开关的第四动触点通过第二电阻连接电源电压，所述振动开关的第五静触点与第一微控制器的输入端连接。
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