CN209911582U - 海底地球物理数据采集装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种海底地球物理数据采集装置和系统，该装置包括螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置以及主控装置；螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置与主控装置相连接；其中的主控装置根据海底地球物理数据采集装置的实时定位结果发出控制信号控制螺旋桨和机械浮标，使海底地球物理数据采集装置自动飞行到预先设定的海底数据采集位置进行数据采集工作，或离开数据采集位置自动飞回到采集作业船附近进行回收；螺旋桨和机械浮标为海底地球物理数据采集装置提供投放动力及回收浮力。本实用新型使得海底地球物理数据采集装置自动投放和回收，减少丢失情况，同时很大程度上简化采集装置的设计和制造，大幅度的降低生产制造成本。

Description

海底地球物理数据采集装置和系统

技术领域

本实用新型属于地球物理勘探技术领域，本实用新型涉及一种海底地球物理数据采集装置和系统。

背景技术

海底地震勘探技术是海上地震勘探技术的一种，由震源和采集仪器组成。海底地震勘探技术大都采用非炸药震源(以空气枪为主)，震源漂浮在接近海面，由海上地震勘探船拖拽；采集仪器放到海底来接收震源发出，经过海底底层反射的纵横波信号。海底地震勘探是指在海底安置检波器的多波地震勘探。由于海水不能传播横波，只有把检波器放到海底才可接收到横波及转换波，其特点是在水中激发，水中接收，其激发，接收条件均一，并可进行震源船不停船的连续观测。

目前所有正在使用的和公布的沉底式海洋电磁数据采集站都是采用配重水泥块将海洋电磁数据采集站带到海底，数据采集结束以后，由安装在船底的超短基线(USBL)声学控制模块，向海底的电磁数据采集站发送控制信号，启动电磁数据采集站的声学或机械释放装置，使电磁数据采集站与配重水泥块分离，依靠电磁数据采集站上部的玻璃浮球将采集站带到海面上后进行回收。这种沉底式采集站体积大、成本高、重量重，无法大量的在海底布设高密度的二维海洋电磁数据采集测线或三维测网。另外采集站投放时是自由下沉，没有定点投放精度控制，回收时是靠玻璃浮球将海洋电磁采集站带到海面上，施工效率低，还有因声学或机械释放装置失灵造成采集站与配重水泥块无法分离，导致采集站回收失败而丢失，不利于实现利用海底地震、大地电磁、可控源时频电磁、重力和磁力勘探技术对海底地质构造、油气资源、金属矿产资源和甲烷水合物的勘探与评价。

实用新型内容

为了克服配重水泥块和玻璃浮球对地球物理数据采集带来的不便，本实用新型实施例提供了一种海底地球物理数据采集装置和系统。

第一方面，本实用新型提供一种海底地球物理数据采集装置，所述海底地球物理数据采集装置包括：螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置以及主控装置；所述的螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置与主控装置相连接；其中，

所述的主控装置根据所述海底地球物理数据采集装置的实时定位结果发出控制信号控制螺旋桨和机械浮标，使所述海底地球物理数据采集装置自动飞行到预先设定的海底数据采集位置进行数据采集工作，或离开数据采集位置自动飞回到采集作业船附近进行回收；螺旋桨和机械浮标为所述海底地球物理数据采集装置提供投放动力及回收浮力。

进一步地，所述地球物理数据采集装置包括：

地震信号传感器、感应线圈式交变磁场传感器、电场传感器、重力传感器、磁通门式磁场传感器和姿态传感器；

所述地震信号传感器用于采集海底地震数据；

所述感应线圈式交变磁场传感器和所述电场传感器用于采集电磁数据；

所述重力传感器用于采集重力数据；

所述磁通门式磁场传感器用于采集磁力数据；

所述姿态传感器用于记录所述重力传感器和所述磁通门式磁场传感器的倾角、方位角以及倾向。

进一步地，所述海底地球物理数据采集装置还包括：电场传感器杆；

所述电场传感器固定在所述电场传感器杆上。

进一步地，所述海底地球物理数据采集装置还包括：数据存储模块；

所述数据存储模块模块连接所述地球物理数据采集装置，用于存储所述海底地震数据、电磁数据、重力数据、磁力数据。

进一步地，所述海底地球物理数据采集装置还包括：数据传输模块；

所述数据传输模块连接所述地球物理数据采集装置，用于将采集到的数据传送到计算机中，进行数据处理。

进一步地，所述海底地球物理数据采集装置还包括：模数转换器；

所述模数转换器分别连接所述地震信号传感器、感应线圈式交变磁场传感器、电场传感器、重力传感器、磁通门式磁场传感器、姿态传感器，用于将采集到模拟信号转化为数字信号。

进一步地，所述海底地球物理数据采集装置还包括：声学应答器；

所述声学应答器用于确定所述海底地球物理数据采集装置在水下的方位、距离。

进一步地，所述海底地球物理数据采集装置还包括：电源装置；

所述电源装置连接所述螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置、主控装置，用于提供电源。

第二方面，本实用新型提供一种海底地球物理数据采集系统，所述系统包括所述海底地球物理数据采集装置及定位装置；

所述海底地球物理数据采集装置包括：螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置以及主控装置；所述的螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置与主控装置相连接；其中，

所述的主控装置根据所述海底地球物理数据采集装置的实时定位结果发出控制信号控制螺旋桨和机械浮标，使所述海底地球物理数据采集装置自动飞行到预先设定的海底数据采集位置进行数据采集工作，或离开数据采集位置自动飞回到采集作业船附近进行回收；螺旋桨和机械浮标为所述海底地球物理数据采集装置提供投放动力及回收浮力。

进一步地，所述定位装置包括超短基线定位装置或单水声信标定位装置。

本实用新型通过主控装置控制螺旋桨和机械浮标，使得海底地球物理数据采集装置自动投放和回收，减少了丢失情况，同时很大程度上简化海底地球物理数据采集装置的设计和制造，大幅度的降低生产制造成本，而且其高度的自动化程度便于在海上生产的使用和维护。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本实用新型实施例提供的海底地球物理数据采集装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的海底地球物理数据采集装置侧视图；

图3为本实用新型实施例提供的海底地球物理数据采集装置的电场传感器结构示意图一；

图4为本实用新型实施例提供的海底地球物理数据采集装置电场传感器结构示意图二；

图5为本实用新型实施例提供的海底地球物理数据采集系统工作状态示意图；

图6为本实用新型实施例提供的单水声信标定位系统工作状态示意图。

具体实施方式

海洋地震勘探是利用勘探船在海洋上进行地震勘探的方法，其特点是在水中激发，水中或海底接收，激发条件均一；可进行不停船的连续观测。海底地震勘探技术是海上地震勘探技术的一种，同样由震源和采集仪器组成。海底地震勘探技术大都采用非炸药震源(以空气枪为主)，震源漂浮在接近海面，由海上地震勘探船拖曳；采集仪器放到海底来接收震源发出，经过海底下深部地层反射的纵横波信号。海底地震勘探是指在海底安置检波器的多波地震勘探。由于海水不能传播横波，只有把检波器放到海底才可接收到横波及转换波，可进行震源船不停船的连续观测。

目前海底电磁勘探技术中，针对沉底式海洋电磁数据采集都是采用配重水泥块将海洋电磁数据采集站带到海底，数据采集结束以后，由安装在船底的超短基线(USBL)声学控制模块向海底的电磁数据采集站发送控制信号，启动电磁数据采集站的声学或机械释放装置，使电磁数据采集站与配重水泥块分离，依靠电磁数据采集站上部的玻璃浮球将采集站带到海面上后进行回收。这种沉底式采集站体积大、成本高、重量重，易导致采集站回收丢失，不利于实现利用采集的海洋电磁数据对海底地质构造、油气资源、金属矿产资源和甲烷水合物的勘探与评价。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种海底地球物理数据采集装置，该海底地球物理数据采集装置包括：

螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置以及主控装置；螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置与主控装置相连接；其中的主控装置根据海底地球物理数据采集装置的实时定位结果发出控制信号控制螺旋桨和机械浮标，使海底地球物理数据采集装置自动飞行到预先设定的海底数据采集位置进行数据采集工作，或离开数据采集位置自动飞回到采集作业船附近进行回收；螺旋桨和机械浮标为海底地球物理数据采集装置提供投放动力及回收浮力。

具体为，在本实用新型实施例的海底地球物理数据采集装置中，如图1所示，包含螺旋3、机械浮标17、地球物理数据采集装置以及主控装置，其中对螺旋桨3、机械浮标17的数量不作限定，需要说明的是，在进行海底勘探之前，事先设置好海底测点坐标位置。该螺旋桨3驱动采集装置1自行下降移动到海底的测点位置上；在螺旋桨3驱动采集装置下降的同时，关闭机械浮标17，以减轻采集装置的浮力，使采集装置1精确落到测点位置。在采集完成后，打开机械浮标17，给予采集装置1浮力，使其上行到勘探船周围。

在本实用新型实施例中，地球物理数据采集装置用于采集海底地震数据、电磁数据、重力数据、磁力数据等；主控装置用于接收控制信号后，根据信号指示操控螺旋桨3、机械浮标17完成采集装置的投放和回收。其中主控装置可以为计算机控制系统12。

本实用新型实施例通过主控装置控制螺旋桨和机械浮标，使得海底地球物理数据采集装置自动投放和回收，减少了丢失情况，同时很大程度上简化海底地球物理数据采集装置的设计和制造，大幅度的降低生产制造成本，而且其高度的自动化程度便于在海上生产的使用和维护。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：地球物理数据采集装置包括：

地震信号传感器、感应线圈式交变磁场传感器、电场传感器、重力传感器、磁通门式磁场传感器和姿态传感器；

地震信号传感器用于采集海底地震数据；

感应线圈式交变磁场传感器和电场传感器用于采集电磁数据；

重力传感器用于采集重力数据；

磁通门式磁场传感器用于采集磁力数据；

姿态传感器用于记录重力传感器和磁通门式磁场传感器的倾角、方位角以及倾向。

具体为，在本实用新型实施例中优选地震信号传感器为三分量检波器5，水听器6，感应线圈式交变磁场传感器为三分量感应式交变磁场传感器7，重力传感器为三分量重力传感器8、磁通门式磁场传感器为三分量磁通门式磁场传感器9，姿态传感器为三分量姿态传感器10。需要说明的是，地球物理数据采集装置能够同时测量海底四分量(三分量检波器和水听器)地震信号、天然场源的三分量磁场(H_X、H_Y、H_Z)和水平方向电场(E_X、E_Y)信号、时间域或频率域可控源三分量磁场(H_X、H_Y、H_Z)和水平方向电场(E_X、E_Y)信号、三分量重力场和三分量磁场信号。

三分量姿态传感器10是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统，它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计(即IMU)、三轴电子罗盘等辅助运动传感器，通过内嵌的低功耗ARM处理器输出校准过的角速度，加速度，磁方位数据等，通过基于四元数的传感器数据算法进行运动姿态测量，实时输出以四元数、欧拉角等表示的零漂移三维姿态数据。在本实用新型实施例中三分量姿态传感器10主要记录三分量检波器5、三分量感应式交变磁场传感器7、三分量重力传感器8和三分量磁通门式磁场传感器9的倾角、方位角以及倾向。

本实用新型实施例可以得到海洋地震、电磁、重力、磁力地球物理数据，能探测待测位置下方更大范围内的岩层或地层的速度、电阻率、密度和磁性矿物的分布规律，还可以提高对目标地质体的分辨能力，极大地降低各种人为噪音对海底地球物理测量数据的干扰，提高海底地球物理测量数据的信噪比，并能提供地层的产状信息，了解磁性地质体的空间分布状态，并实现对储层或矿物的速度、电阻率、密度与磁性参数的解释与评价。对测量到的海洋四分量地震(三分量检波器和水听器)数据、五分量大地电磁和可控源电磁数据、三分量重力数据和三分量磁场数据进行相互约束反演或联合反演，可以获得测点下方一定范围内岩石速度、电阻率、密度和磁性矿物或岩石孔隙中流体类型的更为可靠分布和变化，极大的降低单一地球物理数据处理解释结果的非唯一性。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：海底地球物理数据采集装置还包括：电场传感器杆；

电场传感器固定在电场传感器杆上。

具体为，电场传感器杆4的延伸端固定有至少一个电场传感器2；其中电场传感器杆4为可伸缩的。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：海底地球物理数据采集装置还包括：数据存储模块；

数据存储模块连接地球物理数据采集装置，用于存储海底地震数据、电磁数据、重力数据、磁力数据。

具体为，如图1，在本实用新型实施例中数据存储模块分为三分量感应式交变磁场传感器和三分量重力传感器数据采集存储模块13，电场数据和三分量磁通门式磁场传感器数据采集存储模块14和四分量地震数据采集存储模块15，其中三分量检波器5和水听器6的输出端与四分量地震数据采集存储模块15相连；三分量感应式交变磁场传感器7、三分量重力传感器8的输出端与三分量应式交变磁场传感器和三分量重力传感器数据采集模块13连接；可伸缩电场传感器杆4为中空结构，电场传感器2分别通过可伸缩电场传感器杆4内置的导线与电场数据和三分量磁通门式磁场传感器数据采集存储模块14相连接；

地震信号传感器采集到的地震信号主要存放在四分量地震数据采集存储模块15中，三分量感应式交变磁场传感器和三分量重力传感器采集的数据主要存放在三分量感应式交变磁场传感器和三分量重力传感器数据采集存储模块13中，电场传感器和三分量磁通门式磁场传感器采集的数据主要存放在电场数据和三分量磁通门式磁场传感器数据采集存储模块14中。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：海底地球物理数据采集装置还包括：数据传输模块；

数据传输模块连接地球物理数据采集装置，用于将采集到的数据传送到计算机中，进行数据处理。

具体为，采集装置内设有搭载近场传输技术的数据传输模块，用于快速传输采集到的海底地球物理数据到船载的计算机系统里面去。即地球物理数据采集装置将采集到的数据通过数据传输模块传输至船载内的计算机里，用于记录和处理。需要说明的是，该数据传输模块可以使用有线或无线的方式进行传输；之后将得到的四分量地震数据、五分量大地电磁和可控源电磁数据、三分量海洋重力数据和三分量海洋磁场数据，提取与弹性性质有关的岩石或地层的地震波速度数据，与电磁特性有关的岩石或地层的电阻率数据，与重力性质有关的岩石或地层密度参数和与地层磁性性质有关的岩石或地层的磁性参数；

根据各测点下面的地震波速度值、电阻率值、三分量重力值、三分量磁场值进行反演成像，获取测点下方一定距离范围内的岩石或地层的弹性参数、电性参数、密度值和磁场强度的分布规律；

根据得到的岩石或地层的速度值、电阻率值、密度值的分布规律，实现对测点下方一定范围内岩石或地层含油气或高密度矿物分布特征的解释与评价；

根据得到的岩石或地层的磁场强度的分布规律，实现对测点下方一定范围内岩石或地层磁性矿物分布特征的解释与评价。

本实用新型实施例可以在同一测点同时进行海底地震、海底大地电磁和可控源时频电磁勘探、海底重力和海底磁场的数据采集工作，实现利用海底地震、大地电磁、可控源时频电磁、重力和磁力勘探技术对海底地质构造、油气资源、金属矿产资源和甲烷水合物的勘探与评价。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：海底地球物理数据采集装置还包括：模数转换器；

模数转换器分别连接地震信号传感器、感应线圈式交变磁场传感器、电场传感器、重力传感器、磁通门式磁场传感器、姿态传感器，用于将采集到模拟信号转化为数字信号。

具体为，如图1中，三分量检波器5和水听器6的输出端分别与带前置放大器的独立的多道32位模数转换器相连，32位模数转换器将测量到的地震模拟信号转化为数字信号并存储在四分量地震数据采集模块15内。三分量感应式交变磁场传感器7和三分量MEMS重力传感器8的输出端连接6个带前置放大器的独立的32位模数转换器，32位模数转换器将测量到的三分量交变磁场模拟信号H_X、H_Y、H_Z和三分量重力场模拟信号g_x、g_y、g_z转化为数字信号，并存储在三分量交变磁场传感器和和三分量重力传感器数据采集存储模块13内。三分量磁通门式磁场传感器9连接一个带前置放大器的独立的32位模数转换器，32位模数转换器将测量到的三分量磁场模拟信号转化为数字信号，电场传感器2采用不极化电极对制成，每个电极对之间连接一个带前置放大器的独立的32位模数转换器，32位模数转换器将测量到的电场模拟信号转化为数字信号，并存储在电场数据和三分量磁通门式磁场传感器数据采集存储模块14内。

本实用新型实施例通过模数转换器将采集装置接收到的地震数据转换数字信号，并存储在相应的存储模块，以实现对海底中地震数据的提取，便于后期的实验研究。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：海底地球物理数据采集装置还包括：声学应答器；

声学应答器用于确定海底地球物理数据采集装置在水下的方位、距离。

具体为，声学应答器是在海上地球物理勘探领域，用于确定水下载体的方位、深度和距离的，根据按应答器基阵基线长度分为长基线定位，短基线定位和超短基线定位，对应的声学应答器为长基线应答器，短基线应答器和超短基线应答器，如图1中的超短基线应答器20。本实用新型实施例包括但不限于上述列出的声学应答器。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：海底地球物理数据采集装置还包括：电源装置；

电源装置连接螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置、主控装置，用于提供电源。

具体为，在本实用新型实施例中，电源装置分别连接采集装置内部所有装置和模块。电源装置可以采用有线或无线充电的方式进行充电，其包括电池模块和无线充电模块。如图1中，电源装置可以为高能充电电池16。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：本实用新型实施例提供一个海底地球物理数据采集装置实施例：

如图1，图2，图3，图4所示，海底地球物理数据采集装置1由电场传感器2，螺旋桨3，电场传感器杆4，三分量检波器5，水听器6，三分量感应式交变磁场传感器7，三分量重力传感器8，三分量磁通门式磁场传感器9，三分量姿态传感器10，超短基线或声学应答器11，计算机控制系统12，三分量感应式交变磁场传感器和三分量重力传感器数据采集存储模块13，电场数据和三分量磁通门式磁场传感器数据采集存储模块14，四分量地震数据采集存储模块15，高能可充电电池16，机械浮标17组成。

三分量重力传感器8安装在三分量感应式交变磁场传感器7的下面。三分量磁通门式磁场传感器7安装在三分量检波器5上方。在三分量磁通门式磁场传感器9旁边再安置一个三分量姿态传感器10，记录三分量检波器5、三分量重力传感器8和三分量磁通门式磁场传感器9的倾角、方位角和倾向，以用于对记录的三分量地震信号、五分量海洋电磁信号、三分量重力信号和三分量磁场信号进行必要的旋转处理。三分量检波器5安置在采集装置1最底部，水听器6安装在采集装置1的侧面。电场传感器杆4一端连接采集装置1的外壳上，另一端能够向采集装置1的外部延伸；每根可伸缩电场传感器杆4最远端固定有至少一个电场传感器2，其中电场传感器2为不极化电极制成；可伸缩电场传感器杆4为中空结构，电场传感器2分别通过可伸缩电场传感器杆4内置的导线与电场数据和三分量磁通门式磁场传感器数据采集存储模块14相连接；其中，电场传感器用于测量海底的相互正交的两个水平电场分量数据(E_X、E_Y)。四分量地震数据传感器模块5和6的输出端与四分量地震数据采集模块15相连，三分量感应式交变磁场传感器7、三分量MEMS重力传感器8的输出端与三分量应式交变磁场传感器和三分量重力传感器数据采集模块13连接；高能可充电电池16连接采集装置1内的所有部件，用于提供充足的电源。

采集装置1的每个端面上对称地设有各个方向能够自动控制调整的螺旋桨3，如在采集装置内安装有4个方向可以自动控制调整的螺旋桨3；其中螺旋桨3分别与安装在采集装置1内部的高能充电电池16和计算机控制系统12相连。由高能可充电电池16驱动其旋转。为了降低采集装置的整体功耗，减少采集站内置的可充电电池进而减小采集站的重量和体积，采集装置内安装有一个可扩张和收缩的机械浮标17，向海底投放采集装置时，采集站内置的机械浮标17收缩合拢，使采集站在最小浮力状态下由螺旋桨驱动快速下沉移动到预先设定好的海底的测点位置上。数据采集结束后，采集装置内的机械浮标自动打开，增大采集站的浮力，可使螺旋桨在较小动力的驱动下让采集装置迅速向上移动到作业船附近的海面进行回收。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例：本实用新型实施例提供一种海底地球物理数据采集系统，其系统工作原理为：搭载海底地球物理数据采集装置1，在其上方安装有超短基线(USBL)应答器或声学应答器11和计算机控制系统12，在四周安装有各个方向可以自动控制调整的螺旋桨3，由采集装置1内置的高能充电电池16驱动旋转。采集海底地震、电磁、重力、磁力数据施工前在每个采集装置1的计算机控制系统12内事先设置好海底待测地点坐标位置，此时采集装置1内的机械浮标17合拢，减小采集装置1的浮力，采集装置1可以向下放置到海洋地震电磁勘探船18的水下数十米深度处的存放和收集框21里，如图5所示。根据事先设置好海底测点坐标位置由四个螺旋桨3驱动采集装置自行下降移动到海底的测点位置上，安装在海洋地球物理勘探船18底部或另一艘超短基线定位系统搭载小艇19底部的超短基线(USBL)定位系统20向采集装置发射声波控制信号，或者由安装在测量工区外围的分布式定位框架四周的定位系统22进行通信，如图6所示，将长基线定位与单水声信标定位相结合的定位系统发送的位置信息转发给计算机控制系统12，实时控制并操纵水下采集装置1下降移动到海底的预先设定的测点位置上着陆并进行精确定位，实现采集装置1自动移动投放。

采集装置1着陆定位后，内部的计算机控制系统12按照预先设定好的程序，将四个可伸缩的电场传感器杆4和固定在杆末端的电场传感器2沿水平方向推出采集装置1以外数米，布设好两对相互正交的电场传感器2，如图1、图3、图4所示，采集装置1开始采集海底四分量地震数据、海底五分量大地电磁数据和时频双域可控源电磁数据、海底三分量重力数据和海底三分量磁场数据。数据采集工作结束后，安装在海洋地球物理勘探船18底部或海上另一艘超短基线定位系统搭载小船19底部的超短基线(USBL)定位系统20向采集装置1发射声波控制信号，采集装置1内的超短基线(USBL)应答器11接收声波控制信号并发送给计算机控制系统12，计算机控制系统12控制采集装置1启动回收。首先收回沿水平方向推出的可伸缩电场传感器杆4和电场传感器2；打开采集装置内的机械浮标17，增大采集站的浮力；然后根据应答器11接收到的超短基线(USBL)定位系统20发射的声波由计算机控制系统12进行实时定位，计算机控制系统12发出控制操作指令，启动四个螺旋桨3，根据实时定位的海洋地球物理勘探船18的位置，控制操作采集装置1自行上升并向海洋地球物理勘探船18的位置移动，此时下放到海洋地震电磁勘探船18水下数十米的存放和收集框21将向逐渐靠近的采集装置1发出声控信号，引导采集装置1平稳的进入存放和收集框21，等待统一回收到海洋地球物理勘探船18上。存放在收集框21里的采集装置1回收到海洋地球物理勘探船18上后，先进行清洗，然后通过安装在采集装置1内的搭载近场传输技术的无线高速数据传输模块，近距离非接触的高速下载采集到的海底地震、电磁、重力和磁场数据到船载的计算机系统里去；最后通过有线或无线充电的方式给海底地球物理数据采集系统内的高能充电电池16进行充电，充电结束后即可投入到下一次的海洋地球物理数据采集工作中去。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，收集框21也可以位于超短基线定位系统搭载小船19的下方，这样仅通过一艘超短基线定位系统搭载小船19就可以完成采集装置1的投放和回收。在这里，采集装置1采用两个端面均为圆角矩形的柱形结构。另外，本实用新型实施例仅示意出了两种定位系统的工作原理：超短基线定位系统和单水声信标定位系统，在这里，只要能够实现采集装置自动投放和回收的定位系统均在本实用新型实施例的保护范围内。

本实用新型实施例通过超短基线定位系统或长基线定位系统与单水声信标定位系统相结合的实时定位方法和计算机控制系统的自动控制和操作下，可以使采集装置自动的下降移动到预先设置好的海底测点位置上，进行海底地震、电磁、重力、磁场数据采集工作。海底地球物理数据采集结束后，采集装置可通过船底部的超短基线定位系统或安装在测量工区外围的分布式定位框架四周的单水声信标定位系统，向其发射单水声信标控制信号唤醒，计算机控制系统实时控制并启动水下采集装置里面的螺旋桨，此时采集装置内的机械浮标打开，增加采集装置的浮力，使水下采集装置抗吸附离底脱离海底，并通过实时定位、路径规划和跟踪上浮至海面指定海域，由海洋地球物理勘探船集中回收。在很大程度上简化原有的海底地球物理数据采集站的设计和制造，大幅度的降低海底地球物理数据采集站的生产制造成本，而且其高度的自动化程度便于在海上生产的使用和维护。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种海底地球物理数据采集装置，其特征在于，所述海底地球物理数据采集装置包括：螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置以及主控装置；所述的螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置与主控装置相连接；其中，

所述的主控装置根据所述海底地球物理数据采集装置的实时定位结果发出控制信号控制螺旋桨和机械浮标，使所述海底地球物理数据采集装置自动飞行到预先设定的海底数据采集位置进行数据采集工作，或离开数据采集位置自动飞回到采集作业船附近进行回收；螺旋桨和机械浮标为所述海底地球物理数据采集装置提供投放动力及回收浮力。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述地球物理数据采集装置包括：

地震信号传感器、感应线圈式交变磁场传感器、电场传感器、重力传感器、磁通门式磁场传感器和姿态传感器；

所述地震信号传感器用于采集海底地震数据；

所述感应线圈式交变磁场传感器和所述电场传感器用于采集电磁数据；

所述重力传感器用于采集重力数据；

所述磁通门式磁场传感器用于采集磁力数据；

所述姿态传感器用于记录所述重力传感器和所述磁通门式磁场传感器的倾角、方位角以及倾向。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述海底地球物理数据采集装置还包括：电场传感器杆；

所述电场传感器固定在所述电场传感器杆上。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述海底地球物理数据采集装置还包括：数据存储模块；

所述数据存储模块连接所述地球物理数据采集装置，用于存储所述海底地震数据、电磁数据、重力数据、磁力数据。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述海底地球物理数据采集装置还包括：数据传输模块；

所述数据传输模块连接所述地球物理数据采集装置，用于将采集到的数据传送到计算机中，进行数据处理。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述海底地球物理数据采集装置还包括：模数转换器；

所述模数转换器分别连接所述地震信号传感器、感应线圈式交变磁场传感器、电场传感器、重力传感器、磁通门式磁场传感器、姿态传感器，用于将采集到模拟信号转化为数字信号。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述海底地球物理数据采集装置还包括：声学应答器；

所述声学应答器用于确定所述海底地球物理数据采集装置在水下的方位、深度和距离。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述海底地球物理数据采集装置还包括：电源装置；

所述电源装置连接所述螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置、主控装置，用于提供电源。

9.一种海底地球物理数据采集系统，其特征在于，所述海底地球物理数据采集系统包括所述海底地球物理数据采集装置及定位装置；其中，

所述海底地球物理数据采集装置包括：螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置以及主控装置；所述的螺旋桨、机械浮标、地球物理数据采集装置与主控装置相连接；其中，

所述的主控装置根据所述海底地球物理数据采集装置的实时定位结果发出控制信号控制螺旋桨和机械浮标，使所述海底地球物理数据采集装置自动飞行到预先设定的海底数据采集位置进行数据采集工作，或离开数据采集位置自动飞回到采集作业船附近进行回收；螺旋桨和机械浮标为所述海底地球物理数据采集装置提供投放动力及回收浮力。

10.根据权利要求9所述的海底地球物理数据采集系统，其特征在于，所述定位装置包括超短基线定位装置或单水声信标定位装置。

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