CN108375788A - 一种行进式快速地震数据采集装置 - Google Patents

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Abstract

一种行进式快速地震数据采集装置，包括设置于牵引车内部用于对采集信号进行处理并对工作状态进行控制的集中控制系统、设置于牵引车后方用于产生地震波信号的震源系统，以及拖拽于牵引车后方用于采集地震波信号的行进式陆地拖缆系统。本发明通过多条平行拖缆一次同步获得多条高密度地震记录，实时定位炮点和检波点位置，实现对地下目标体的高精度探测。本装置具有以下优点：一是行进式采集方式速度快、效率高，对市政交通的影响小；二是实时监控系统工作状态，保证数据采集质量；三是同时使用多条拖缆，获得更多数据，降低数据处理失误率和解释多解性；四是操作过程简单，降低人力物力消耗；五是单炮激发间隔短，获得的数据量大，空间采样率高。

Description

一种行进式快速地震数据采集装置
技术领域
本发明属于地震勘探技术领域，涉及一种行进式快速地震数据采集装置。
背景技术
浅层人工地震是地质勘探的一种重要手段，包括地震反射波勘探、折射波勘探、面波勘探等方法。实际应用中，地震传感器通常都是沿着道路方向单条排列布设，布设完成之后逐一移动震源并激发；当一个排列激发完成之后，再移动排列及设备到下一位置进行激发和采集，期间会产生大量的等待时间，施工速度慢、效率低、成本高，对市政交通影响大。同时，现有的采集排列大多采用固定的二维排列，在城市道路上施工时探测范围不能覆盖全路面，导致路面数据采集不完整、空间采样密度低，以及城市道路硬质路面与检波器的耦合差，难以满足高精度的探测需求。另外，现有地震采集装置结构复杂、操作繁琐、自动化程度低，需要多人配合才能使用，人力物力消耗大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简洁、操作简便、工作效率高、自动化程度高、数据采集精度高的行进式快速地震数据采集装置。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种行进式快速地震数据采集装置，包括设置于牵引车1内部用于对采集信号进行处理并对工作状态进行控制的集中控制系统、设置于牵引车1后方用于产生地震波信号的震源系统2，以及拖拽于牵引车1后方用于采集地震波波信号的行进式陆地拖缆系统3。
进一步，所述行进式陆地拖缆系统3包括水平拖拽于车辆后方的牵引杆31；所述牵引杆31上等距设置有多条平行的缆绳32，所述缆绳32的一端固定连接在牵引杆31上，另一端为自由拖拽状态；每条缆绳32上等距设置有多个用于检测地震波信号的检波器，所述多条缆绳32上的多个检波器呈等距的矩阵排列,所述检波器通过传输线与集中控制系统电连接。
进一步，所述行进式陆地拖缆系统3还包括平行设置于牵引杆31后方的一个或多个横向稳定杆33，所述每个横向稳定杆33均与每条缆绳32固定连接，确保多条缆绳32之间保持平行和等距。
进一步，所述震源系统2位于牵引杆31前方居中位置。
进一步，所述集中控制系统包括用于产生位置信息的GPS定位系统、用于接收并处理地震波信号的车载地震仪，以及用于对工作状态进行控制调整的地震数据采集质量监控系统。
进一步，所述地震数据采集质量控制系统根据操作人员预先设置的检测路线和检测覆盖密度，自动计算出炮点位置；牵引车1行驶到预定炮点位置时，地震数据采集质量控制系统控制震源系统2激发；车载地震仪接收、处理并存储行进式陆地拖缆系统3接收的地震波波信号；地震数据采集质量控制系统根据车载地震仪的地震波波信号处理结果，实时调节震源系统2的激发参数。
进一步，所述震源系统2的激发参数至少包括炮点位置、震源强度和震源主频。
进一步，所述行进式快速地震数据采集装置运行期间，所述牵引车1保持匀速行驶状态。
本发明一种行进式快速地震数据采集装置，通过多条平行拖缆一次同步获得多条高密度地震记录，实时定位炮点和检波点位置，实现对地下目标体的高精度探测，结合数据处理技术获得城市浅层空间地下信息。本发明具有以下优点：一是行进式采集方式速度快、效率高，对市政交通的影响小；二是能够实时监控系统工作状态，保证数据采集质量；三是同时使用多条拖缆，实现对地下信息的综合探测，获得更多数据，降低数据处理的失误和解释中的多解性；四是本装置集成于一辆牵引车上，操作过程更加简单，降低人力物力消耗；五是单炮激发间隔短，获得的数据量大，空间采样率高。
附图说明
图1是本发明一种行进式快速地震数据采集装置的整体结构示意图;
图2是本发明一种行进式快速地震数据采集装置的行进式陆地拖缆系统整体结构示意图;
图3是本发明一种行进式快速地震数据采集装置的系统组成结构图。
具体实施方式
以下结合附图1至3，进一步说明本发明一种行进式快速地震数据采集装置的具体实施方式。本发明一种行进式快速地震数据采集装置不限于以下实施例的描述。
如图1所示，是本发明一种行进式快速地震数据采集装置的整体结构示意图，包括设置于牵引车1内部用于对采集信号进行处理并对工作状态进行控制的集中控制系统、设置于牵引车1后方用于产生地震波信号的震源系统2，以及拖拽于牵引车1后方用于采集地震波信号的行进式陆地拖缆系统3。所述牵引车1在地面40上方行驶，所述震源系统2安装在牵引车1后部，向地下41发射地震波，所述行进式陆地拖缆系统3接收从地下41反射回的地震波信号，三者同步运动，在运动过程中完成震源激发和地震数据采集工作。
如图2所示，是所述行进式陆地拖缆系统整体结构示意图。所述行进式陆地拖缆系统3包括水平拖拽于车辆后方的牵引杆31；所述牵引杆31上等距设置有多条平行的缆绳32，所述缆绳32的一端固定连接在牵引杆31上，另一端为自由拖拽状态；每条缆绳32上等距设置有多块基板34，所述多条缆绳32上多块基板34呈等距的矩阵排列；每块基板34上设有一个用于检测地震波信号的检波器，实现对地下41环境的检测。作为另外一种实施方式,也可以不采用基板34,而直接将检波器安装在缆绳32上。所述检波器通过传输线与集中控制系统电连接，传输线沿缆绳32布置。本发明提出的行进式陆地拖缆系统相较于传统的固定排列采集技术，省去了人工布设和循环排列的过程，使工作效率大幅调高，并且节省了人力物力。多条平行移动的矩阵探测方式相较于传统的二维固定排列探测方式，具有数据量丰富、探测范围广、解释精度高等优势。
如图2所示，所述行进式陆地拖缆系统3还包括平行设置于牵引杆31后方的一个或多个横向稳定杆33，所述每个横向稳定杆33均与每条缆绳32固定连接，确保多条缆绳32之间保持平行和等距。所述震源系统2位于牵引杆31前方居中位置，可获得最优的探测效果。通过设置横向稳定杆33，可以有效解决路面不平整或车辆转弯时带来的缆绳32之间相对位置变化的问题。作为一种优选的实施方式，所述每条缆绳32由多个织段组成，可根据实际需要选择不同长度的织段，各段之间使用扣环等活动方式连接。检波器先安装到基板34上，基板34再安装到缆绳32上，利用基板34和检波器的自重，使检波器与地面40耦合，以提高耦合效果。
如图3所示，是本发明一种行进式快速地震数据采集装置的系统组成结构图。其中，所述集中控制系统包括用于产生位置信息的GPS定位系统、用于接收并处理地震波信号的车载地震仪，以及用于对工作状态进行控制调整的地震数据采集质量监控系统。
本装置的工作过程如下：所述地震数据采集质量控制系统根据操作人员预先设置的检测路线和检测覆盖密度，自动计算出炮点位置；牵引车1行驶到预定炮点位置时，地震数据采集质量控制系统控制震源系统2激发（当然震源也可以按照一定的时间间隔连续激发）；车载地震仪接收、处理并存储行进式陆地拖缆系统3接收的地震波波信号；地震数据采集质量控制系统根据车载地震仪的地震波波信号处理结果，实时调节震源系统2的激发参数例如，当前次接收到的地震波波信号太弱时，则自动增加下次激发的震源强度，当地下环境复杂时，则通过自动调整炮点位置以增加炮点的激发密度。其中，所述震源系统2的激发参数至少包括炮点位置、震源强度和震源主频。
所述行进式快速地震数据采集装置工作运行期间，所述牵引车1保持匀速行驶状态，在行进中完成地震数据的采集。在实际应用中，震源系统2的激发频率可以达到每分钟5炮以上，实现高覆盖次数和高空间采样密度。通过集成在牵引车上的GPS定位系统对每一炮的炮检位置进行高精度实时定位，并将位置信息送给车载地震仪和地震数据采集质量控制系统。在震源激发的瞬间，通过GPS定位系统实时定位震源和检波器的位置并记录，同时车载地震仪自动记录与之匹配的地震数据，使激发、测量、地震数据实现实时匹配。这种方式不需要采集过程停顿或者间断，因此能够大幅度提高工作效率、降低工作成本。
作为地震数据采集质量控制系统的另一种优选实施方式，地震采集过程中当震源激发后，经过一定时间延迟自动对地震波数据进行记录，并且同时记录该点的位置信息和环境信息，生成相应文件。通过事先经过大量地震数据训练的卷积神经网络模型对采集的单炮数据进行有效波分析和质量检查，确定当前数据的有效性以及当前激发参数的合理性，实时调节采集中震源强度、震源主频等震源参数。通过在数据质量较差的地段自动加密炮点，可以有效提升数据质量。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：包括设置于牵引车内部用于对采集信号进行处理并对工作状态进行控制的集中控制系统、设置于牵引车后方用于产生地震波信号的震源系统，以及拖拽于牵引车后方用于采集地震波波信号的行进式陆地拖缆系统。
2.根据权利要求1所述的行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：所述行进式陆地拖缆系统包括水平拖拽于车辆后方的牵引杆；所述牵引杆上等距设置有多条平行的缆绳，所述缆绳的一端固定连接在牵引杆上，另一端为自由拖拽状态；每条缆绳上等距设置有多个用于检测地震波信号的检波器，所述多条缆绳上的多个检波器呈等距的矩阵排列,所述检波器通过传输线与集中控制系统电连接。
3.根据权利要求2所述的行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：所述行进式陆地拖缆系统还包括平行设置于牵引杆后方的一个或多个横向稳定杆，所述每个横向稳定杆均与每条缆绳固定连接，确保多条缆绳之间保持平行和等距。
4.根据权利要求3所述的行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：所述震源系统位于牵引杆前方居中位置。
5.根据权利要求3所述的行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：所述集中控制系统包括用于产生位置信息的GPS定位系统、用于接收并处理地震波信号的车载地震仪，以及用于对工作状态进行控制调整的地震数据采集质量监控系统。
6.根据权利要求5所述的行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：所述地震数据采集质量控制系统根据操作人员预先设置的检测路线和检测覆盖密度，自动计算出炮点位置；牵引车行驶到预定炮点位置时，地震数据采集质量控制系统控制震源系统激发；车载地震仪接收、处理并存储行进式陆地拖缆系统接收的地震波波信号；地震数据采集质量控制系统根据车载地震仪的地震波波信号处理结果，实时调节震源系统的激发参数。
7.根据权利要求6所述的行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：所述震源系统的激发参数至少包括炮点位置、震源强度和震源主频。
8.根据权利要求7所述的行进式快速地震数据采集装置，其特征在于：所述行进式快速地震数据采集装置运行期间，所述牵引车保持匀速行驶状态。
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