CN208737009U - 一种地震监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地震监测装置，包括外壳本体、用于将所述外壳本体设置在预设地点的固定钎、用于监测所述外壳本体的移动状态的监测电路模块和电源电路模块；所述外壳本体下设有所述固定钎，所述外壳本体的顶部设有用于获取所述外壳本体的顶部水平参数的平衡仪，所述外壳本体与所述监测电路模块联动；所述电源电路模块与所述监测电路模块通过导线相连。本装置能接收并检测到微弱信号，解决了地震监测时不能全部接收信号，造成后期数据不准确的问题，保证了对地震监测时的检测数据的准确性。

Description

一种地震监测装置

技术领域

本实用新型涉及地震监测技术领域，尤其涉及一种地震监测装置。

背景技术

微地震是指地层岩石破裂而释放的微弱地震信号，能量级别一般在里氏-2至+2级。微地震监测技术是指通过观测、分析生产活动中产生的微弱地震信号来监测生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术。

现有技术中，由于微地震的信号弱，在微地震监测的装置接收信号时，丢失了很多有效信号，造成后期数据分析不准确。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种地震监测装置，旨在解决现有技术中微地震监测时不能全部接收信号，造成后期数据不准确的问题。

本实用新型实施例的提供了一种地震监测装置，其特征在于，包括外壳本体、用于将所述外壳本体设置在预设地点的固定钎、用于监测所述外壳本体的移动状态的监测电路模块和电源电路模块；

所述外壳本体下设有所述固定钎，所述外壳本体的顶部设有用于获取所述外壳本体的顶部水平参数的平衡仪，所述外壳本体与所述监测电路模块联动；所述电源电路模块与所述监测电路模块通过导线相连。

在一个实施例中，所述外壳本体包括圆柱体结构的箱体和圆锥体结构的连接体，所述连接体的顶部与所述箱体的底部相连，所述监测电路模块设置在所述箱体内。

在一个实施例中，所述监测电路模块通过固定螺柱固定在所述箱体内，所述固定螺柱一端固定在所述外壳本体的顶部，所述固定螺柱的另一端固定在所述箱体的底部。

在一个实施例中，所述外壳本体与所述固定钎螺纹连接。

在一个实施例中，所述电源电路模块设置在机箱内，所述机箱中设有横向隔板，隔板上层用于放置所述地震监测装置，所述隔板下层设有电源电路模块。

在一个实施例中，所述电源电路模块包括主电源单元和传感器电源单元。

在一个实施例中，所述监测电路模块包括控制单元、校时单元、传感器单元和外部通信单元；

所述传感器单元的输出端与所述控制单元的加速度信号接收端相连，所述控制单元的信号输出端与所述外部通信单元的输入端相连，所述校时单元的信号输出端与所述控制单元的时间接收端相连，所述校时单元的信号接收端接收外部授时信号；

所述传感器单元检测所述外壳本体的移动加速度并输出加速度信号至所述控制单元，所述校时单元输出时间数据至所述控制单元，所述控制单元通过所述外部通信单元与外部设备进行通信。

在一个实施例中，所述校时单元包括GPS子单元和与所述GPS子单元配合的GPS天线，所述GPS天线通过所述外壳本体的顶部穿出，所述GPS子单元的信号接收端为所述校时单元的信号接收端，所述GPS子单元的信号输出端为所述校时单元的信号输出端。

在一个实施例中，所述传感器单元包括三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器的输出端为所述传感器模块的输出端。

在一个实施例中，所述监测电路模块还包括存储单元，所述存储单元的输入端与所述控制单元的数据输出端相连。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过固定钎将外壳本体固定在预设地点，当外壳本体移动时，监测电路模块也随之移动，监测电路模块检测外壳本体移动的距离，并将移动距离进行计算转换并输出所需数据，本装置能接收并检测到微弱信号，解决了微地震监测时不能全部接收信号，造成后期数据不准确的问题，保证了对微地震监测时的检测数据的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一个实施例提供的地震监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例提供的校时单元中GPS子单元的电路图的结构示意图；

图3为本实用新型的一个实施例提供的传感器单元的电路结构示意图；

图4为本实用新型的一个实施例提供的传感器时钟单元的电路结构示意图；

图5为本实用新型的一个实施例提供的晶振电源单元的电路结构示意图；

图6为本实用新型的一个实施例提供的主电源单元的电路结构示意图；

图7为本实用新型的一个实施例提供的传感器电源单元的电路结构示意图。

其中：1、外壳本体；2、固定钎；4、机箱；5、GPS天线；6、平衡仪；7、固定螺柱；8、传感器单元；9、控制单元；10、校时单元；11、外部通信单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细地描述：

图1示出了本实用新型一实施例所提供的一种地震监测装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种地震监测装置，包括外壳本体1、用于将外壳本体1设置在预设地点的固定钎2、用于监测外壳本体1的移动状态的监测电路模块和电源电路模块；

外壳本体1下设有固定钎2，外壳本体1的顶部设有用于获取外壳本体1的顶部水平参数的平衡仪6，外壳本体1与监测电路模块联动；电源电路模块与监测电路模块通过导线相连。

在本实施例中，通过固定钎2固定外壳本体1，通过平衡仪6来调整所设置的外壳本体1的平衡状态，通过电源电路模块给监测电路模块供电，通过监测电路模块获取外壳本体1的移动状态，并将接收到的信号进行处理，转化成所需数据。

在本实施例中，监测电路模块设置在外壳本体1上，监测电路模块可以设置在外壳本体1内部也可以设置在外壳本体1外部，电源电路模块可以设置在外壳本体1上，也可以设置在外壳本体1以外。

本实用新型通过监测电路模块能准确监测外壳本体1的运动，能全面的接收并检测到外壳本体1的运动信号，通过对外壳本体1的运动的分析，进而能对微地震信息进行准确分析，本实用新型解决了微地震监测时不能全部接收信号，造成后期数据不准确的问题，保证了对微地震监测时的检测数据的准确性。

在具体应用中，水力压裂过程中进行微地震监测需要进行多点监测并对微地震数据进行统一分析处理以反演定位，应对此需求，可针对每个监测点位布设一套本实用新型所设计的地震监测装置，后期对监测数据进行统一读取，并利用监测电路模块中时间授时功能实现采集数据的时间同步。

在具体应用中，外壳本体1及固定钎2采用7050铝合金通过切削加工制成，利用铝合金材质密度低、刚性高的特性，降低设备整体质量和外壳本体1及固定钎2对振动能量的吸收，使振动信号更好的传到监测电路模块。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，电源电路模块与监测电路模块通过导线相连，导线穿过外壳本体1顶部，或在外壳本体1顶部设有用于与导线连接的接头。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，外壳本体1包括圆柱体结构的箱体和圆锥体结构的连接体，连接体的顶部与箱体的底部相连，且连接体顶部直径与箱体的底面直径相同，监测电路模块设置在箱体内。

在本实施例中，将连接体设置成圆锥体结构并将箱体设置成圆柱体，能很好的将外壳本体1固定在预设地点。

在具体应用中，通过地埋或地表直插的方式将外壳本体1和固定钎2固定于指定位置，并通过外壳顶部的平衡仪6调整外壳本体1的水平状态。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，平衡仪6为水平液泡装置，且设有两个水平液泡装置，两个水平液泡装置垂直设置，两个水平液泡装置不接触。

在本实用新型的一个实施例中，监测电路模块通过固定螺柱7固定在箱体内，固定螺柱7一端固定在外壳本体1的顶部，固定螺柱7的另一端固定在箱体的底部。

在本实施例中，固定螺柱7为四个等长的螺柱，用于固定监测电路模块，固定螺柱7与外壳本体1的固定方式为螺纹固定。

在本实用新型的一个实施例中，外壳本体1与固定钎2螺纹连接。

本实施例中，固定钎2与外壳本体1螺纹连接拆装方便，即使固定钎2或外壳本体1有一个损坏，只需更换其中损坏部分即可，节约了材料和成本。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，电源电路模块设置在机箱4内，机箱4中设有横向隔板，隔板上层用于放置地震监测装置，隔板下层设有电源电路模块。

在本实施例中，机箱4既有存放电源电路模块的作用，还能将地震监测装置放置在其中，方便地震监测装置的运输，在机箱4内放置地震监测装置的一层设置防撞和固定的结构，例如海绵，防止在运输途中将地震监测装置损坏。

在具体应用中，机箱4为pp材质设备保护箱；机箱4侧面整合状态指示灯及4芯电源接口，通过航空插头和4芯线缆与外壳本体1顶端的接头连接。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，监测电路模块包括控制单元9、校时单元10、传感器单元8和外部通信单元11；

传感器单元8的输出端与控制单元9的加速度信号接收端相连，控制单元9的信号输出端与外部通信单元11的输入端相连，校时单元10的信号输出端与控制单元9的时间接收端相连，校时单元10的信号接收端接收接外部授时信号；

传感器单元8检测外壳本体1的移动加速度并输出加速度信号至控制单元9，校时单元10输出时间数据至控制单元9，控制单元9通过外部通信单元11与外部设备进行通信。

本实施例中，采用控制单元9、校时单元10、传感器单元8和外部通信单元11一体化设计，具有精度高、体积小、安装简单的特点，在大规模覆盖布设中不受线缆束缚，并可对微地震的三分量信号进行同步采集、传输。

在本实施例中，外壳本体1内设有隔断板，监测电路模块次用分层设计，其中传感器单元8采用一块PCB电路板，设置在隔断板的下面；控制单元9、校时单元10和外部通信单元11的设置在隔断板上，各个单元之间采用排线相连，检测电路模块采用对称结构布线，以避免受力不均衡。

在本实用新型的一个实施例中，控制单元9包括控制电路子单元，晶振子电路单元和外围电路子单元。

本实施例中，控制电路子单元包括单片机STM32F429IGT6，负责接收传感器单元8输出的加速度数据，并将加速度数据进行倾角补偿和时间对齐处理，按规定格式输出到外部通信单元11。

在本实用新型的一个实施例中，校时单元10包括GPS子单元和与所述GPS子单元配合的GPS天线5，所述GPS天线5通过所述外壳本体1的顶部穿出，或在即可本体顶端设有4芯防水航空天线插头，所述GPS子单元的信号接收端为所述校时单元10的信号接收端，所述GPS子单元的信号输出端为所述校时单元10的信号输出端。

如图2所示的GPS子单元的电路图，本实施例中GPS子单元为MAX-7Q，校时单元10用于接收外部GPS卫星授时信号，并将授时信号传输到控制电路子单元中用于矫正晶振时间和数据对齐。

如图3所示传感器单元8的电路图，在本实用新型的一个实施例中，传感器单元8包括三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器的输出端为所述传感器模块的输出端。

在本实施例中，三轴加速度传感器采用ADI公司生产的ADXL355三轴加速度微机电芯片，该芯片负责对振动信号进行感知，并通过其内置20位AD将三轴加速度信号进行高精度、同步、独立输出，输出为数字信号。采样频率为1000Hz，量程为±2g。传感器单元8输出的加速度数字信号通过SPI总线传输至控制电路子单元。

在本实施例中，ADXL355传感器的CS/SCL脚与第一电阻R1相连，SCLK/VSSIO脚与第二电阻R2相连，MOSI/SDA脚与第三电阻R3相连，MISO/ASEL脚与第四电阻R4相连，DRDY脚与第五电阻R5相连，VDIO脚与第一电容C1的第一端相连，VISSIO脚与第二电容C2的第一端相连，VSUPPLY脚与第三电容C3的第一端和第四电容C4的第一端的共接，VIP8ANA脚与第五电容C5的第一端和第六电容C6的第一端共接，VSS脚接地，VIP8DIG脚与第七电容C7的第一端和第八电容C8的第一端共接，第一电容C1的第二端、第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端、第四电容C4的第二端、第五电容C5的第二端、第六电容C6的第二端、第七电容C7的第二端和第八电容C8的第二端接地。

如图4所示的传感时钟单元的电路图，在本实用新型的一个实施例中，还包括与ADXL355传感器相连的传感时钟单元，传感时钟单元包括74HC4040芯片。

74HC4040芯片的Q11脚与第六电阻R6的第一端相连，Q5脚与第七电阻R7的第一端相连，Q4脚与第八电阻R8的第一端相连，Q6脚与第九电阻R9的第一端相连，Q3脚与第十电阻R10的第一端相连，Q2脚与第十一电阻R11的第一端相连，Q1脚与第十二电阻R12的第一端相连，VCC端接入电源，VCC端与第九电容C9的第一端相连，Q10脚接第十四电阻R14，Q9脚接第十五电阻R15，Q7脚接第十六电阻R16，Q8脚接第十七电阻R17、CP脚接第十八电阻R18的第一端，第十八电阻R18的第二端接一个16_38MHZ芯片的OUT脚，Q0脚接第十九电阻R19；16_38MHZ芯片的VCC脚与第十电容C10的第一端相连；

第六电阻R6的第二端、第七电阻R7的第二端、第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第二端、第十电阻R10的第二端第十一电阻R11的第二端、第十二电阻R12的第二端共接并与第十三电阻R13的第一端相连，第十三电阻R13的第二端、第十电容C10的第二端、16_38MHZ芯片的GND端、74HC4040芯片的MR脚和第九电容C9的第二端接地。

在本实用新型的一个实施例中，监测电路模块还包括存储单元，存储单元的输入端与控制单元9的数据输出端相连。

在本实施例中，存储单元包括TF卡及外围电路。

在本实用新型的一个实施例中，电源电路模块包括主电源单元和传感器电源单元。

如图5所示的晶振电源单元的电路图，在本实施例中，电源模块还包括晶振电源单元。晶振电源单元采用SPX5205M5-50芯片及其外围电路，将电池提供的12V电压转换为5V稳压输出，给监测电路模块中的晶振单元供电。

如图6所示主电源单元的电路图，在本实施例中，主电源单元包括TPS54160芯片及其外围电路，将电池提供的12V电压转换为3.3V稳压输出，为控制电路子单元、存储单元、校时单元10供电。

如图7所示传感器电源单元的电路图，在本实施例中，传感器电源单元采用TPS7A4700芯片及其外围电路，将电池提供的12V电压转换为3.3V稳压输出，为传感器单元8独立供电。

在本实用新型的一个实施例中，地震监测装置的使用方法，包括：

将外壳本体1和固定钎2固定在所需位置，并将外壳本体1调整到水平位置；

将电源电路模块和监测电路模块相连；

设备初始化，确定各单元工作是否正常，采集Z轴初始加速度用于水平矫正，尝试与GPS卫星通讯并获得卫星授时数据；

传感器单元8开始采集数据，并将采集的数据在控制单元9中进行处理，输出到外部通讯单元给工作人员，或存储到存储单元以备用。

需要说明的是，本实用新型说明书和附图中标号相同的端口或引脚即为连通。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种地震监测装置，其特征在于，包括外壳本体、用于将所述外壳本体设置在预设地点的固定钎、用于监测所述外壳本体的移动状态的监测电路模块和电源电路模块；

所述外壳本体下设有所述固定钎，所述外壳本体的顶部设有用于获取所述外壳本体的顶部水平参数的平衡仪，所述外壳本体与所述监测电路模块联动；所述电源电路模块与所述监测电路模块通过导线相连。

2.如权利要求1所述的地震监测装置，其特征在于，所述外壳本体包括圆柱体结构的箱体和圆锥体结构的连接体，所述连接体的顶部与所述箱体的底部相连，所述监测电路模块设置在所述箱体内。

3.如权利要求2所述的地震监测装置，其特征在于，所述监测电路模块通过固定螺柱固定在所述箱体内，所述固定螺柱一端固定在所述外壳本体的顶部，所述固定螺柱的另一端固定在所述箱体的底部。

4.如权利要求1所述的地震监测装置，其特征在于，所述外壳本体与所述固定钎螺纹连接。

5.如权利要求1所述的地震监测装置，其特征在于，所述电源电路模块设置在机箱内，所述机箱中设有横向隔板，隔板上层用于放置所述地震监测装置，所述隔板下层设有电源电路模块。

6.如权利要求1所述的地震监测装置，其特征在于，所述电源电路模块包括主电源单元和传感器电源单元。

7.如权利要求1所述的地震监测装置，其特征在于，所述监测电路模块包括控制单元、校时单元、传感器单元和外部通信单元；

所述传感器单元的输出端与所述控制单元的加速度信号接收端相连，所述控制单元的信号输出端与所述外部通信单元的输入端相连，所述校时单元的信号输出端与所述控制单元的时间接收端相连，所述校时单元的信号接收端接收外部授时信号；

所述传感器单元检测所述外壳本体的移动加速度并输出加速度信号至所述控制单元，所述校时单元输出时间数据至所述控制单元，所述控制单元通过所述外部通信单元与外部设备进行通信。

8.如权利要求7所述的地震监测装置，其特征在于，所述校时单元包括GPS子单元和与所述GPS子单元配合的GPS天线，所述GPS天线通过所述外壳本体的顶部穿出，所述GPS子单元的信号接收端为所述校时单元的信号接收端，所述GPS子单元的信号输出端为所述校时单元的信号输出端。

9.如权利要求7所述的地震监测装置，其特征在于，所述传感器单元包括三轴加速度传感器，所述三轴加速度传感器的输出端为所述传感器模块的输出端。

10.如权利要求7所述的地震监测装置，其特征在于，所述监测电路模块还包括存储单元，所述存储单元的输入端与所述控制单元的数据输出端相连。