[发明专利]一种基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统

说明书

本发明涉及一种基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，设有显控中心站和多组采集节点。显控中心站设有上位机、超宽带无线模块A、震源触发器、智能电池与稳压模块A；采集节点设有单片机模块、超宽带无线模块B、信号调理与数据采集模块、智能电池与稳压模块B；所有采集节点编为14组，每组指定一汇聚节点，组中其他采集节点按顺序把数据发到汇聚节点，各汇聚节点再把数据发到显控中心站。本系统开机后能自组无线物联网，超宽带无线模块A、B工作于3.1～10.6GHz；本系统体积小重量轻、成本低、电池功耗低、防干扰力强，各节点相对位置可自动解算，定位精度±1.0cm，同步精度1μs。本系统适于在地质勘探中推广应用。

技术领域

本发明涉及一种无缆网络地震仪系统，具体地说是涉及一种应用于工程勘探，以及石油、地质、煤田等勘探领域，能够对人工或天然地震数据进行同步采集、存储和实时传输的基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统。

背景技术

地震勘探是利用仪器在地表观测地震波信号，并对其进行处理分析，从而获得地下构造和岩石物性以及资源信息的技术。观测地震波的仪器，包括检波器和地震仪是勘探过程不可或缺的组成部分。由震源产生的地震波在地下传播的过程中，当遇到不同波阻抗的地层时将发生反射、折射等现象，此时通过地面上所安装的检波器接收、记录地震波的数据，随后用计算机进行分析处理，从而推断出地下构造和岩石物性，以及油、气、煤和其他矿产资源的赋存状况，也可用于工程勘查及地质灾害预测等。地震仪必须具有高精度的数据采集、时间同步、存储和传输等功能。

目前，地震仪采用的数据传输方式包括有线传输方式(有缆系统)、有线、无线混合的数据传输方式(少缆系统)和无线传输方式(无缆系统)。无缆地震仪可以分为三类：盲采系统、半盲采系统和实时系统。

传统有缆系统的有线地震仪首先是由于系统笨重不易搬运，其次道数受到限制，无法达到10万道级别的排列阵，另外成本居高不下影响到了其在实际地震勘探中应用。有线、无线相混合的地震仪，检波器与采集站之间仍采用有线的方式进行数据采集，存在实时性较差，采集数据误差较大等问题，在地震勘探中依然存在很多不便。也有无缆采集系统按照有线组合方式进行布设，单个采集站独立记录，采用卫星授时和本地时钟守时相结合的同步方式，采集站之间不需要线缆连接，后期处理数据时可以根据不同采集点的数据质量来确定组合方式，可以采取大组合或小组合，也可以不组合，使数据处理更加方便灵活，这也丰富了地震数据处理方法，但由于其采用本地存储无法进行质量监控，在实际地震勘探中应用时依然不便。

以往由于所有无缆存储式地震仪的采集站不能发送数据到显控终端实现数据的实时质量控制，这是很不好解决的难题。没有数据的实时质量控制，就不能在现场知道地震数据采集的质量，包括激发能量的强弱、采集站工作是否正常、检波器工作是否正常等。而在野外施工中，每天可以激发几百炮记录，如果到室内回放后发现有大量的不正常工作数据，再进行补炮将花费大量人力和物力。所以，无缆存储式地震仪的施工方法还没有被我国的地震勘探界所接受。

目前的无缆地震仪，存在下列问题：

⑴.无线通信频段大多采用2.4GHz，该频段由于WIFI的普遍应用，易受同频干扰；

⑵.通讯协议复杂，需要运行在具有操作系统的主控设备上，需要主控处理器功能强大，由此带来的缺点是成本高、功耗大；

⑶.缺少定位功能，需要现场测量；虽然可以采用GPS但是精度差，差分GPS虽然能满足精度要求，但是成本高，增加了采集节点的设备量；

⑷.无论是采用TCP/IP协议，还是ZigBee协议的无线传感器网络，虽然具有组网功能，但是实现起来比较复杂，需要操作系统支持，对主控硬件的要求较高；

⑸.不具备同步功能，需要采用授时和本地时钟守时相结合的方法同步，增加了采集节点的设备复杂度，需在震源不激发的时段内大量存储无用的数据(95％为无用数据)，对存储的要求较高；