专利名称：组合了无线和无缆功能的地震采集站的制作方法
技术领域：
本发明涉及地震采集站，特别是涉及一种组合了无线和无缆功能的地震采集站。
背景技术：
高精度数字地震仪是用来记录人工或天然地震信号，然后根据这些地震信号的记录来寻找油、气、煤和其他矿产资源的地质勘探仪器，并可用于探测地球内部结构、进行工程及地质灾害预测等。
地震勘探法目前仍然是在陆地和海洋勘探石油和天然气的主要手段，同时也是其他矿产资源的重要勘探方法，并广泛应用于研究地球内部结构、工程勘探和检测、地质灾害预测等等方面。用矿产资源地球物理勘探的数字地震仪按照数据传输方式可以分为三类有线遥测地震仪、无线遥测地震仪、无缆存储式地震仪。有线遥测地震仪的特征是完全由有线系统发送指令和传送采集数据。在目前的野外实际应用中占有主导地位，占据世界地震仪市场的绝大部分份额，常用的有Sercel公司的408/428系列、ION公司的System IV、Scorpion和Aries II系统、德国DMT公司的Summit系统、美国WestemGeco公司的Uni Q系统等。利用无线系统发送指令和传送采集数据的仪器称为无线遥测地震仪，一般用于特殊地表条件下施工，也占有一定市场。Fairfield公司的BOX系统和Wireless Seismic公司的Wireless Seismic系统均为无线遥测数字地震仪。但这些仪器均存在由于无线数据传输带宽不足而限制了仪器道数等问题，所以较少投入实际使用。无线遥测地震仪因为重量较轻、布设简单而受到地球物理勘探专家的青睐，但其致命弱点是无线信号传送会受到各种障碍物(如树木、岩石、山峰、建筑物等等)的影响，使得信号传送能力大大下降，甚至完全中断。无缆存储式地震仪是一种特殊类型的地震仪，其特征是没有大线，没有地震数据传输；每个采集站接收放炮数据后自动存储，再用专门的数据回收系统把所有放炮数据从采集站中取出来；有部分仪器利用无线系统对所用的采集站发送同步放炮等命令，但不接收数据，不监视采集站的工作状态。

发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能应用于各种不同的野外场合，显著提高仪器实用性的组合了无线和无缆功能的地震采集站。为实现上述目的，本发明组合了无线和无缆功能的地震采集站，其特征在于是把无线米集站 WAS (Wireless Acquisition Station)和无缆米集站 CAS (Cable-lessAcquisition Station)组合成一体的地震采集站；有六大部分组成控制单元⑶(ControlUnit)、无线通讯单兀WCU (Wireless Communication Unit)、数据米集单兀AU (AcquisitionUnit)、数据存储单元SU (Storage Unit)、GPS模块和电源单元PU (Power Unit);所述控制单元⑶为嵌入式CPU，是地震采集站的心脏，完成对无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、存储单元SU、GPS模块和电源单元的检测和控制，并完成采集数据的管理；无线通讯单元WCU为无线收发机，与控制单元⑶相连，完成采集站与地震仪器中央站之间的数据通信，实现对采集站的控制和管理；所述数据采集单元AU由传感器和A/D转换芯片等组成，连接到控制单元CU，根据控制单元CU的指令完成数据的采集；所述存储单元SU为非易失性存储器，与控制单元CU相连；所述GPS模块用于授时以实现数据同步，也提供采集点的位置信息；所述电源单元PU为控制单元⑶、无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、数据存储单元SU和GPS模块提供电源支持。其涉及石油、天然气和煤田等能源勘探和资源矿产勘探、地质工程勘察、地质灾害监测等方面，是一种检测人工或天然地震信号并将其转换成数字信号并记录的仪器装置，属于地震勘探与地震检测领域。其具有可应用于各种不同的野外场合，能确保正常记录数据和显著提高仪器的实用性的优点。作为优化，当无线通讯单元WCU正常工作时， 控制单元⑶把采集站设置为无线采集站模式；当无线通讯单元WCU不能正常工作时，控制单元CU把采集站设置为无缆采集站模式。作为优化，所述存储单元SU，当采集站设置为无线模式时，处于关闭状态；当采集站设置为无缆采集站时，作为数据存储器，由于非易失性存储器耗能较大，为了节约电源消耗，平时处于关闭状态，只有当采集数据达到一定数量时，才开启存储单元SU进行集中式数据存储。作为优化，所述无线通讯单元WCU用于建立与地震仪器中央站之间的指令控制和数据传送。作为优化，由于无线通讯单元WCU耗能较大，采用如下措施降低能耗定时开启无线通讯单元WCU，获得下一步工作计划，并根据工作计划确定无线通讯单元WCU的开启时间，这样可以尽量减少无线通讯单元WCU的开启时间。作为优化，所述电源单元为提高电源的持续时间，可以外接电源能电池、燃料电池等新型能源。作为优化，实施如下工作流程(I)根据观测系统设计的要求进行布设；(2)地震采集站与地震仪器中央站进行无线联络，若能联系上，则设置为无线采集站模式，接受中央控制操作系统的指令并完成工作；若不能联系上，则设置为无缆采集站模式；(3)在工作n(n为事先设定)小时后，再与地震仪器中央站进行无线联络，重复第(2)步。采用上述技术方案后，本发明组合了无线和无缆功能的地震采集站具有可应用于各种不同的野外场合，能确保正常记录数据和显著提高仪器实用性的优点。


图I是本发明组合了无线和无缆功能的地震采集站原理框图。
具体实施方式
无线遥测地震仪因为重量较轻、布设简单而受到地球物理勘探专家的青睐，但其致命弱点是无线信号传送会受到各种障碍物(如树木、岩石、山峰、建筑物等等)的影响，使得信号传送能力大大下降，甚至完全中断。本发明装置为一种组合了无线和无缆功能的地震采集站，其系统有六大部分组成控制单兀 CU (Control Unit)、无线通讯单兀WCU (Wireless Communication Unit)、数据采集单元AU (Acquisition Unit)、数据存储单元SU (Storage Unit)、GPS模块和电源单元PU(Power Unit)。本发明装置新型地震采集站的特点是把无线采集站WAS (Wireless AcquisitionStation)和无缆米集站CAS(Cable-less Acquisition Station)组合成一体，可以应用于各种不同的野外场合，确保正常记录数据。本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集 站实施如下工作流程(I)据观测系统设计的要求进行布设；(2)地震采集站与地震仪器中央站进行无线联络，若能联系上，则设置为无线采集站模式，接受中央控制操作系统的指令并完成工作；若不能联系上，则设置为无缆采集站模式；(3)在工作η (η为事先设定)小时后，再与地震仪器中央站进行无线联络，重复第
(2)步。本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集站中的控制单元⑶为嵌入式CPU，是地震采集站的心脏，完成对无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、存储单元SU、GPS模块和电源单元的检测和控制，并完成采集数据的管理。控制单元CU可以采用0MAP3530或OMAPL138,负责整个采集站的控制和管理本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集站中的无线通讯单元WCU为无线收发机，与控制单元⑶相连，完成采集站与地震仪器中央站之间的数据通信，实现对采集站的控制和管理。当无线通讯单元WCU正常工作时，控制单元⑶把采集站设置为无线采集站模式；当无线通讯单元WCU不能正常工作时，控制单元⑶把采集站设置为无缆采集站模式。本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集站中的数据采集单元AU由传感器和A/D转换芯片等组成，连接到控制单元CU，根据控制单元CU的指令完成数据的采集。本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集站中的存储单元SU为非易失性存储器，与控制单元CU相连，当采集站设置为无线模式时，处于关闭状态。当采集站设置为无缆采集站时，作为数据存储器，由于非易失性存储器耗能较大，为了节约电源消耗，平时处于关闭状态，只有当采集数据达到一定数量时，才开启存储单元SU进行集中式数据存储。本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集站中的无线通讯单元WCU用于建立与地震仪器中央站之间的指令控制和数据传送。由于无线通讯单元WCU耗能较大，我们采用如下措施降低能耗定时开启无线通讯单元WCU，获得下一步工作计划，并根据工作计划确定无线通讯单元WCU的开启时间，这样可以尽量减少无线通讯单元WCU的开启时间。本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集站中的GPS模块用于授时以实现数据同步，也提供采集点的位置信息。GPS模块可以选用Fastrax公司IT030EMGPS接收模块，特点是尺寸小(22x23x2. 7_)、功耗超低(< [email protected] 7V)、灵敏度非常高(-156dBm(跟踪))、精确的IPPS授时信号输出可以达到RMS20nS的精度和价格低廉本发明装置一种组合了无线和无缆功能的地震采集站中的电源单元为控制单元⑶、无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、数据存储单元SU和GPS模块提供电源支持。为提高电源的持续时间，可以外接电源能电池、燃料 电池等新型能源。
权利要求
1.一种组合了无线和无缆功能的地震采集站，其特征在于是把无线采集站WAS和无缆采集站CAS组合成一体的野外场合的地震采集站；有六大部分组成控制单元CU、无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、数据存储单元SU、GPS模块和电源单元I3U ;所述控制单元CU为嵌入式CPU，是地震采集站的心脏，完成对无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、存储单元SU、GPS模块和电源单元的检测和控制，并完成采集数据的管理；无线通讯单元WCU为无线收发机，与控制单元⑶相连，完成采集站与地震仪器中央站之间的数据通信，实现对采集站的控制和管理；所述数据采集单元AU由传感器和A/D转换芯片等组成，连接到控制单元CU，根据控制単元CU的指令完成数据的采集；所述存储単元SU为非易失性存储器，与控制単元CU相连；所述GPS模块用于授时以实现数据同步，也提供采集点的位置信息；所述电源单元PU为控制单元⑶、无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、数据存储单元SU和GPS模块提供电源支持。
2.根据权利要求I所述地震采集站，其特征在于当无线通讯単元WCU正常工作时，控制単元CU把采集站设置为无线采集站模式；当无线通讯单元WCU不能正常工作吋，控制单元CU把采集站设置为无缆采集站模式。
3.根据权利要求I所述地震采集站，其特征在于所述存储单元SU，当采集站设置为无线模式时，处于关闭状态；当采集站设置为无缆采集站时，作为数据存储器，平时处于关闭状态，只有当采集数据达到一定数量吋，才开启存储单元SU进行集中式数据存储。
4.根据权利要求I所述地震采集站，其特征在于所述无线通讯单元WCU用于建立与地震仪器中央站之间的指令控制和数据传送。
5.根据权利要求4所述地震采集站，其特征在于采用如下措施降低无线通讯单元WCU能耗定时开启无线通讯单元WCU，获得下一歩工作计划，井根据工作计划确定无线通讯单元WCU的开启时间，以尽量減少无线通讯单元WCU的开启时间。
6.根据权利要求I所述地震采集站，其特征在于所述电源单元PU外接电源能电池、燃料电池等新型能源，用于提高电源的持续时间。
7.根据权利要求I或者2或者3或者4或者5或者6所述地震采集站,其特征在于实施如下工作流程 (1)根据观测系统设计的要求进行布设； (2)地震采集站与地震仪器中央站进行无线联络，若能联系上，则设置为无线采集站模式，接受中央控制操作系统的指令并完成工作；若不能联系上，则设置为无缆采集站模式 (3)在工作n(n为事先设定)小时后，再与地震仪器中央站进行无线联络，重复第(2)
全文摘要
本发明涉及一种组合了无线和无缆功能的地震采集站，为解决现有设备应用场合少，实用性差问题，其是把无线采集站WAS和无缆采集站CAS组合成一体的野外场合的地震采集站；有六大部分组成控制单元CU、无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、数据存储单元SU、GPS模块和电源单元PU；所述控制单元CU为嵌入式CPU，是地震采集站的心脏，完成对无线通讯单元WCU、数据采集单元AU、存储单元SU、GPS模块和电源单元的检测和控制，并完成采集数据的管理；无线通讯单元WCU为无线收发机，与控制单元CU相连，完成采集站与地震仪器中央站之间的数据通信，实现对采集站的控制和管理。其具有可应用于各种不同的野外场合，能确保正常记录数据和显著提高仪器实用性的优点。
文档编号G01V1/22GK102768364SQ20121025226
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者郭建 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所