[发明专利]一种无线数字地震仪数据高速率传输系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于油气勘探领域，特别涉及石油地震勘探中一种无线数字地震仪数据高速率传输系统的设计方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，我国对石油、矿产等能源的需求越来越旺盛。地震勘探作为一种快速高效的地球物理勘探方法，在能源勘探领域得到广泛应用。数字地震仪作为地震勘探的关键设备，90%以上依靠国外进口，国内自主研发投入少，严重制约了我国地震勘探事业的发展。虽然经过国内研究机构的多年努力，地震仪的发展已经取得长足的进步，然而由于地震仪道容量一直受到数据传输技术的制约，严重影响了数字地震仪野外的实际勘探效率。因此，对数字地震仪数据传输技术的研究就显得尤为重要。

现有数字地震仪主要采用有线方式进行数据传输，如专利：张林行，林君，陈祖斌. 基于多跳以太网架构的数字地震数据传输方法：中国，200910067368[P].2009-10-06. 文中将以太网技术应用于有线数字地震仪中，地震仪主机通过交叉线以多跳方式连接交叉站，交叉站通过大线以多跳方式向两侧连接采集站；地震仪主机基于TCP/IP协议与其进行命令的交互和数据的传输，保证了地震数据传输的可靠性。

然而，对于有线方式主要存在以下缺陷：

1）总体重量笨重：需要大量的电缆来传输数据和指令，对于一万道的仪器，电缆线重量可达几十吨，这将大大增加地震队野外作业的运输成本和搬家难度，从而增加了地震勘探数据采集的成本；

2）增加了健康安全环保（简称：HSE）风险：布设和搬迁笨重的电缆线需要大量的人力、物力和财力，则意味着增加了HSE风险；

3）采集道数的限制：随着地震勘探数据采集精度的提高，需要的采集道数必须增加，而电缆线的笨重限制了采集道数的扩展；

4）电缆维修、检修及复杂网络结构问题：复杂的网络结构和电缆维修、检修影响了地震数据采集的效率；

5）传输速率的限制：有线电缆信道带宽有限，限制了数据传输速率，增长了地震激发单炮之间的等待时间，降低了工作效率。

由于无线传输式数字地震仪可以有效克服有线传输式总体重量笨重、采集道数及传输速率的限制等缺陷，因此，更能适应未来地震勘探发展的需要，是今后数字地震仪发展的趋势。对于现有的无线传输数字地震仪通常大规模采用无线收发设备进行地震数据传输，这对于野外勘探要求低功耗作业相违背，无法实现大规模地震勘探。随着下一代通信WiFi、WiMAX技术的不断发展，除了在办公领域以外，可以将新的通信技术运用于数字地震仪数据传输系统中，将大大提高其数据传输能力，进而提高整个系统的实时传输效率。

发明内容

本发明专利的目的是提供一种无线数字地震仪数据高速率传输系统及其方法，利用四级无线网络结构、无线局域网WIFI技术、无线城域网WIMAX技术及无线MESH网络结构，实现地震仪采集数据由检波器阵列节点逐级无线高速率到达数字地震仪，可以有效克服有线数字地震仪数据传输体制带来的弊端。

一种无线数字地震仪数据高速率传输系统及其方法，包括无线采集站的布置、无线中继站的布置、四级无线网络构造、无线WiFi收发设备、无线MESH网络结构、无线WIMAX收发设备及传输系统正常工作所需的电源设备，实现数字地震仪采集数据高速率传输。具体包括以下内容：

1）无线采集站的布置。检波器阵列节点沿着测线方向等间隔布置，无线采集站以区间分布式方法进行布置，每个无线采集站能管辖到区间内九个检波器阵列节点，且检波器阵列节点分布在三条相邻的测线上，即每条测线上的三个检波器阵列节点；

2）无线中继站的布置。无线中继站负责无线采集站与数字地震仪之间的信号中继传输。在所有的无线采集站布置后，沿着测线方向将无线中继站布置在需要对其进行数据传输的无线采集站附近，距离不超过100m；

3）四级无线网络结构。以地震检波器阵列节点与无线采集站构成第一级无线网络、无线采集站与无线中继站构成第二级无线网络、无线中继站与数字地震仪构成第三级无线网络，数字地震仪与地震资料处理解释中心构成第四级无线网络。第一级网络负责将检波器采集的数据传输到对应的无线采集站中；第二级网络通过具备路由节点功能的无线采集站实现每道采集数据在无线中继站的集合；第三级网络将中继站作为无线WIMAX网络的接入点，实现地震采集的每道数据到仪器车的中继传输；由数字地震仪到地震资料处理解释中心构成第四级无线网络，采用“北斗”等卫星通信系统实现数据传输；