高保真高分辨率遥测地震勘探采集系统研制及应用

矿产资源勘探尤其是金属矿勘探具有地质条件复杂、勘探深度大、分辨率要求高等特点.常规地震勘探技术与装备难以满足复杂地形高精度三维地震勘探需求.针对该技术难题,研发一套高保真、高分辨率轻便分布式混合遥测地震勘探系统迫在眉睫.鉴于此本文开发了信号高保真高分辨率数据采集技术、实时通讯及采集单元无址链接技术和多媒介混合遥测技术等一系列关键技术.成功研制出SE863单站单道分布式混合遥测地震数据采集系统,该系统由31位高分辨率采集单元链、集3 G/4 G无线通讯及有线通讯的交叉数据管理站、便携式主控站以及测控软件组成.支持二维、三维高密度地震反射波勘探、散射成像、天然源透射成像等地震数据采集工作.利用该套系统与428XL地震数据采集系统进行同步对比,并将该系统交付第三方使用完成了1 km²三维地震勘探实验,结果表明该系统设备轻便、性能稳定、分辨率高、数据质量好,是我国具有完全自主知识产权的高精度轻便分布式地震勘探技术装备,大大增强了我国地震勘探技术核心竞争力.     

用于海底MT及海洋CSEM的海底电磁采集站（英文）

为适应海洋可控源电磁法现场数据采集的需求,海底电磁采集站必须解决低噪声、低时漂和低功耗等一系列技术难题。目前,现有的采集站在面向海底浅部水合物探测应用时,其噪声、功耗、时漂等指标仍存在不足。为研制满足这些性能要求的新型采集站,本文首先利用正演数值模拟研究了特定模型的电场异常分布规律,并初步确定了采集站的指标要求,然后对采集站的各个部分进行了详细论述,包括低噪声感应式磁传感器、低噪声Ag/AgCl电极、低噪声斩波放大器、低功耗低漂移数字温补晶振、水声通讯及电腐蚀技术等。最后通过陆地野外试验及海洋试验验证了海底电磁采集站的有效性,证明采集站具有先进的参数指标:典型电场本底噪声:0.12nV/m/rt(Hz)@0.5Hz;动态范围:大于120dB;时漂:小于1ms/day;连续工作时间:至少21天。     

用于地震调查的航空红外遥感实时传输系统研究

该系统提供了航空红外遥感资料的袢时采集和传输，为及时开展地震野外调查工作提供了一个有力的手段。该系统由红外传感器系统、机载站图像和数据实时处理系统、机载站通信系统、转发站通信系统、地面站接收系统、地面站图像和数据实时处理系统组成。     

一种低成本无缆地震仪采集站的研制

随着电子技术的发展,许多新技术被应用到地球物理仪器之中.其中,无缆地震仪采集站具有重量轻、易搬运的特点,适宜应用于如森林、沼泽、沙漠等地面状况复杂的区域,可以在复杂地质条件下方便地进行地震数据采集,是未来地震仪发展的方向.本研究研发了一种低成本无缆地震仪采集站,通过分析无缆地震仪的发展方向,确定了采集站的设计方案,该系统采用了微功耗设计,GPS授时同步与低成本晶振相结合的时钟机制,并设计了基于多项分解的软件滤波器提高24位Σ-ΔADC的动态范围,其低成本、小体积、低功耗的特点使其非常适用于复杂区域下的资源勘探,并可应用于高密度、宽方位等物探新技术当中.     

基于ADS1281的单通道无缆存储式地震仪的设计

针对高精度地震数据采集的需求,设计并实现了一种单通道无缆存储式地震仪.为了提升系统在噪声,动态范围,功耗等方面的性能,该地震仪采用了32位模数转换芯片——ADS1281,结合STM32、GPS模块、SD卡等单元,可以实现32位地震数据采集以及自存储.该仪器采用单站单道,独立存储,集中回收的工作方式,以提高地震数据采集系统的数据可靠性以及整个采集系统的道数扩展能力.最后,通过测试实验验证了仪器的功能.     

基于FRFT的GOBS高精度水声时钟同步方法研究

组合式海底地震采集站GOBS(Group Ocean Bottom Seismometer)为一种自容式海底地震采集站组网设备,为实现长期留海作业,其采集站的电路时钟源通常采用低功耗石英晶振.现有设备水下无法进行精确对钟,长时间留海作业将产生时钟时间漂移累积而导致多道GOBS数据难以处理.针对这一问题,本文提出了一种水声时钟同步方法,其基本原理是利用分数阶傅里叶变换对线性调频信号的能量聚集性精确估计信号到达时刻,通过水声时标与GOBS间多次的周期性单向消息传递得到GOBS本地时间与水声时标标准时间的映射关系,实现GOBS的时钟同步.本方法考虑到水下资源受限的现实条件,在控制同步消息开销和计算开销的前提下,采取水声时标向GOBS的单向消息广播模式,减少GOBS功耗,延长了GOBS的可持续工作时间.同时实现了时钟同步的目标,将所有GOBS的本地时间同步到一个全局时间上去,避免了节点时钟漂移的累积,提高了时钟精度.通过数值仿真和水池测试验证表明,本方法具有计算复杂度低、时钟同步精度高、能耗小的特点,具有较好的实用价值.     

基于Android平台的分布式无线微震采集站布站与监控软件研究与实现

由于地震勘探仪器呈现小型化、无线化、智能化发展趋势,传统操作平台无法满足便携式勘探仪器使用需要.因此本文利用Android移动设备便携性、普及性高,用户基础好的特点,实现了基于Android平台的无线微震采集站布站与监控软件.该软件在大范围野外施工中,为施工人员提供包括定位、测距、测角、网络监测等全程可视化布站功能,同时提供监测施工中小型、大型微震采集站阵列实时网络情况,以及采集站状态的智能控制、数据实时监控等功能.经过施工测试,软件稳定性好、便携性高,极大提高野外施工效率.     

地震应急协同移动互联应用软件的设计与实现

应急协同是应急管理体系中的关键环节,重特大地震等突发事件往往需要多部门协同实施应急救援服务.本文利用Netty、OkHttp及高德地图API等主流技术,构建基于Android智能手机的移动应用系统.该系统融合了应急协同、应急基础数据查询、灾情实时上报等功能,为地震应急决策服务提供移动端应用支持,提升地震应急工作的联动性...     

分布式多通道电法电磁法数据同步采集系统

采集系统是电磁法仪器的重要组成部分,设计出高精度、低功耗的分布式采集系统是电磁法仪器研制的重点和难点.本文设计的采集系统集成了6个采集通道,每个采集通道的A/D转换器都选用了32位的ADS1282,并通过DAC1282来提供ADS1282校准和自检所需要的外部信号.采集部分的控制中心选用了MachXO2 ZE系列这款功耗极低的CPLD.为了保证同步采集的精度,设计中采用了GPS和OCXO协同授时的方案来提供同步时钟.采集系统具备MT、CSEM、SIP等测量功能.测试结果表明,本采集系统同步精度维持在1E-11以下,待机状态下功耗为0.32 W,运行功耗2.76 W,各通道短路噪声值均在μV级,信噪比在118 dB附近,满足设计要求.     

一种高精度地震数据采集单元的系统设计与实现

随着国民经济的发展,矿产资源的勘探迫在眉睫.金属矿地表地质和地下地质的特殊性,勘探具有勘探深度大、分辨率高等特点,常规地震勘探技术不适用于金属矿勘探.因此,必须研制轻便、低成本的高精度地震仪器.而地震数据的采集是地震勘探的重要技术环节,采集单元的技术指标对野外采集的质量至关重要,而数据采集单元的指标高低,绝大部分取决于模数转换单元的选取,因此,本文重点对模数转换单元进行了设计,采用高精度的24位Σ-Δ型ADC进行数据的采集,在分辨率和动态范围上都有了突破,然后采用基于CPLD的数字逻辑设计方式对地震数据进行处理,在硬件方面成功的降低了该采集站电路设计的硬件规模,降低了成本和功耗,然后通过RS-485的数据传输方式进行远程传输,从而将采集数据传送到PC主机.与此同时,在硬件方面,也对整个电路的规模进行了系统优化,并进行了实验仿真,验证了逻辑功能的正确性,增强了系统的可靠性.     

超声地震物理模型连续数据采集系统

介绍了超声地震物理模型实验数据连续采集系统．该系统将传统使用的间断采集方式改变为连续采集方法．实际应用表明．此系统具有可靠性高、实时性能好以及智能化程度高的特点．使用Windows98／2000连续采集应用程序模拟三维地震勘探实验只需要一个星期左右完成,将实验时间缩短了二十多天。     

虚拟地震采集仿真系统开发

鉴于野外地震采集具有系统庞大、仪器昂贵、成本高、风险大等诸多不利因素,利用虚拟现实技术高仿真性的优点,开发虚拟地震采集仿真系统用于地震采集人员培训或高校实践教学无疑具有重要的现实意义.按照简单、快速、高效的原则,以加拿大ARAM系统有限公司生产的ARAM ARIES便携数字地震仪为原型,借助于3DS MAX三维建模软件和中视典VRP三维引擎平台,实现了地震采集仪器系统中检波器、采集站、交叉站、爆炸机、记录仪等各部件的仿真建模,开发完成了虚拟地震采集系统VSAS1.0版本,该系统仿真效果真实感强、渲染速度快、交互性能良好.对于地震采集人员培训以及高校实践教学而言不失为一次有益的尝试.     

基于Android平台的广域电磁接收机采集监控软件研究与实现

现有广域电磁接收机采集监控设备便携性、人机交互、续航能力不佳给野外数据采集带来一定困难,为此可借助Android智能手机在普及率高、用户基础好、便携性佳、计算能力相对较强、人机交互好、续航能力佳、随时随地的无线通信能力等方面的优势实现监控设备朝轻量化和移动化发展,而实现该目标的关键在于设计一款针对通用Android平台智能手机的采集监控软件.该文在搭载Android系统的通用智能手机上设计开发了集Wi Fi(Wireless Fidelity)通信、多线程并行、实时监控、数据可视化、SQLite存储、文件存储于一体的应用程序,在其中可设置或接入WLAN(Wireless Local Area Network)无线局域网,设置测点、测线、采集周期、工作次数等采集任务参数,实时监控多台电磁接收机的运行状态,实现处理数据的双对数坐标显示等.经过试验表明该监控软件功能高效、便携性好,能极大方便工作人员的野外数据采集,具有一定的实际应用价值.     

医用CT增益可编程的多路高速数据采集系统设计

介绍了一种医用CT增益可编程的多路高速数据采集系统,该系统以FPGA为时序控制器,以ADC4344为模数转换器,通过串行移位寄存器控制多路模拟开关实现多路模拟数据的采集,并采用可编程增益放大器提高了系统的分辨率。该系统电路结构简单,对多路高速、宽动态范围的数据采集系统具有一定的通用性,可根据系统的需要进行扩展。     

一种新型分量式钻孔应变仪数据采集单元的设计及应用

本文根据新一代RZB型分量式钻孔应变仪的信号特点,设计了一种新型数据采集器.本设计采用了基于32位ARM的工控核心板以及嵌入式Windows CE操作系统作为软硬件平台,集成了总线数字信号与多通道高精度模拟信号的数据记录单元,实现了分量式钻孔应变观测系统的数据采集、存储、传输以及远程监控.实际测试表明,本采集系统具有高分辨率、低功耗等特点,主要参数指标达到了新型RZB型分量式钻孔应变观测系统信号采集要求.实际台站应用表明,本系统具有较高的可靠性和稳定性,可满足实际台站观测要求.     

台站监测数据恢复平台的开发

为应对雷电、网络故障等突发事件引起的通讯及网络故障,出现通过正常途径无法采集数据采集器中观测数据的情况,特研发监测数据恢复平台。该平台通过串口通信工程的开发研究,实现通过采集器的RS232串口连接,读取存储器单元中的数据,并将之提取并保存为固定格式。通过数据库编程技术,将提取的观测数据导入到"十五"Oracle数据库中,从而达到提高观测资料完整率的目的。     

陆上地震数据采集系统通讯技术现状及展望

通讯技术是地震数据采集工作中的关键技术之一,直接影响着采集系统规模的大小与工作效率的高低.按照采集工作中应用的通讯技术不同,目前陆上地震数据采集系统分为三类:有线地震数据采集系统、无线地震数据采集系统、混合式地震数据采集系统.文章在三类系统中选择7种具有代表性的产品,对比这7种产品所使用的组网方式、通讯协议及其在通讯方面的性能,分析目前陆上地震数据采集系统中常用的通讯技术的优点与不足,并由此总结了当前陆上地震数据采集工作对通讯技术的需求,提出在陆上地震数据采集中应用一种基于簇树结构的复用传输技术的想法.     

数字地震观测网络通讯与记录系统

介绍了基于国产方舟SOC及嵌入式Linux操作系统的数字地震观测网络通讯与记录系统. 它支持TCP/IP计算机网络通讯协议,具有自监控、自复位功能,支持大容量固态存储器,功耗小,授时精度高,运行连续可靠,可以通过网络同时向20个客户端提供实时波形数据服务,满足固定台网观测、虚拟地震台网观测的实时波形数据传输的需要,也适用于流动观测、强震观测及地震勘探观测等.      

基于ARM的光纤Bragg光栅地震观测系统的研究

为满足地震观测系统对实时性、高精度以及网络化的要求,提出了基于光纤Bragg光栅传感器和ARM的嵌入式系统设计方案,阐述了可调光纤F-P滤波器的工作机理和特点,并介绍了基于FBG传感器和ARM的地震观测系统的硬件结构和软件设计.采用三星公司的S3C2440对经过可调谐F-P腔解调后的波长信息进行采集,并对得到的数据进行处理.实验结果表明,该系统在处理精度和实时性方面都能达到要求,性价比高,有一定实用价值.     

辽宁省地震应急值守和灾情收集系统设计

辽宁省地震应急值守和灾情收集系统能够解决"值班信息上报速度慢"、"人工上报信息错误率高"、"震区灾情收集效率低"等值班过程中存在的一系列问题.该系统是根据服务对象及业务流程等需求建立的"一体化应急综合值守自动响应体系",它将地震应急值守和灾情收集系统的值班值守工作纳入地震体系和政务系统建设当中,运用现代信息技术,建立健全值班值守管理、信息报送平台和快速、畅通的信息传递机制,同时提升了值班工作的信息化水平,保证了地震突发事件等重要信息的快速收集、编报、传递及处理,极大提高了地震应急综合处置能力、震区灾情收集能力和地震应急值守工作的效率.