[发明专利]无缆地震仪多冗余同步数据采集装置及采集方法

权利要求书

1.一种无缆地震仪多冗余同步数据采集装置，其特征在于，是由PC机经校钟控制器的1-128接口一对一连接1-128个无缆地震仪采集站，1个电源适配器并联连接1-128个无缆地震仪采集站，GNSS接收模块经总线驱动并联连接1-128个总线连接器，1-128个总线连接器一对一连接1-128个无缆地震仪采集站。

2.按照权利要求1所述的无缆地震仪多冗余同步数据采集装置，其特征在于，采集站是由ARM-Linux系统分别连接CF卡、GPS接收机、以太网口和同步动态随机存储器，ARM-Linux系统经可编程逻辑器件与模拟调理电路连接，可编程逻辑器件连接GPS接收机秒脉冲输出端，恒温晶振连接数字滤波器和可编程逻辑器件，四通道模拟输入经模拟调理电路、Δ∑调制器和数字滤波器与可编程逻辑器件连接构成。

3.按照权利要求1所述的无缆地震仪多冗余同步数据采集装置，其特征在于，采集站校钟控制器是由GNSS接收模块、FPGA智能时钟系统、晶振和采集站主控及采集系统构成，GNSS接收模块授时信息经COM2口输出并与采集站主控系统及采集系统连接，GNSS同步脉冲信号CLK2与自锁控制器和采集站主控及采集系统连接，FPGA智能时钟系统由自锁控制器、分频器、公历时钟智能计数器、SPI接口和置数模块构成，置数模块接收采集站主控及采集系统经CRL2口发送的校钟信息，并置入公历时钟计数器，自锁控制器、分频器和晶振构成公历时钟计数器的计数控制开关，由采集站主控及采集系统经CRL1控制，公历时钟智能计数器同步脉冲CLK1与采集站主控及采集系统连接，公历时钟智能计数器的授时信息通过SPI接口转换后经COM1口与采集站主控及采集系统连接。

4.按照权利要求2所述的无缆地震仪多冗余同步数据采集装置，其特征在于，采集站同步数据采集是由模拟通道1和模拟通道2分别经Δ∑调制器I连接数字滤波器，模拟通道3和模拟通道4分别经Δ∑调制器II连接数字滤波器，外部同步时钟、晶振分别连接数字滤波器构成。

5.按照权利要求3所述的无缆地震仪多冗余同步数据采集装置，其特征在于，采集站主控和采集系统是由本地UTC时间服务系统和GNSS接收模块分别经多路时钟切换器、自锁触发控制器和数据采集系统与主控系统连接，主控系统与多路时钟切换器连接，主控系统分别连接本地UTC时间服务系统和接收模块构成。

6.按照权利要求1所述的无缆地震仪多冗余同步数据采集方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤：

a、在开展地震数据采集之前，首先对本地UTC计时系统校时，其校时参考为GNSS的UTC授时信息；

b、GNSS接收模块定位成功后每秒钟输出一个固定宽度的正脉冲，CLK2为GNSS接收模块输出的秒同步脉冲序列，其上升沿标识本秒起始时刻；每个秒同步脉冲之后COM2跟随输出UTC授时信息；

c、采集站主控系统首先控制自锁控制器关闭分频器时钟输出，使公历时钟计数器处于停止状态，然后于t₂时刻起提取UTC时间并将该时间加1秒后置入公历时钟计数器中，在时间设置完毕后打开自锁控制器；

d、GNSS接收模块的下一个秒同步脉冲会导致自锁触发器状态反转，分频器于t₃时刻启动计时时钟CP输出，驱动公历时钟计数器与UTC时间基准同步计时，从t₄时刻起输出高精度秒同步脉冲CLK1。公历时钟计时器时间信息通过SPI接口输出，协同CLK1信号为采集站提供高精度备用时标；

e、选择连续记录或UTC时间区间或UTC时间点三种模式之一进行同步采集任务设定，生成同步数据采集任务列表；

f、布设无缆地震仪于工作场地，无缆地震仪首先通过专有装置检测GNSS授时同步时钟系统，若卫星信号有效，则采用GNSS授时同步时钟作为采集电路的同步参考源，实施步骤e设定的采集任务列表；

g、通过步骤f对卫星信号进行检测，若卫星信号无效，切换同步时钟源，采用本地UTC时间系统作为采集电路的同步参考源；

h、各地震采集站根据预设的任务类型及任务列表自主实施数据采集任务，根据自身的UTC时间服务系统授时信息，将采集到的地震数据打上UTC时标信息，存入本地存储器；

i、对地震数据中所含UTC时间标签的所有地震数据道进行绝对UTC时间对齐，最终获得完整的同步单炮记录。