专利名称：无线遥测存储式地震仪系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种地震仪，特别是涉及一种无线遥测存储式地震仪系统。
背景技术：
地震仪器现状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krcel公司的408/4 系列、ION公司的System IV、korpion和Aries II系统、德国DMT公司的 Summit系统、美国WesternGeco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发炮等命令，但不接收数据，不监视采集站的工作状态。无缆存储式地震采集站由于没有实时监视记录和常用的现场质量监控手段，所以还不能被工业界普遍接受，在我国使用也存在不符合地震作业规范等问题，到目前为止，还没有无缆存储式地震采集站在我国进行实际地震勘探作业。但由于地震勘探的精度要求使得地震仪器的道数越来越多，据国内外专家估计，随着地震勘探精度的需求，油气工业界很快就需要30000道到50000道的仪器，到2025年，也许我们需要25万道的地震采集仪器。 而对于50000道以上的有线采集仪器，电缆的管理和维护是非常困难的，也需要花费大量的成本。所以目前很多专家预测无缆存储式地震采集站将是下一步地震勘探仪器的发展方向。由于无缆存储式地震仪器的研制相对比较容易，目前国内外有不少大学、研究机构和公司进行了此种地震采集站的研制工作。国内有东方地球物理公司的GPS授时地震仪、中国科学院地质与地球物理研究所的海底地震仪和金属矿勘探无缆存储式地震仪、吉林大学的无缆遥测地震仪。国外有美国ION公司的FireFly无缆地震采集系统、法国 Sercel公司的Unite系统、美国Ascend Geo公司的Ultra无缆陆地地震采集系统、美国 OYO Geospace公司的GSR系统、美国Firfield公司的Z系统、美国kismic Source公司的 Sigma系统。当今无缆存储式地震仪器的不足之处常规无缆存储式地震仪主要由控制单元、采集单元、存储单元、时间同步单元和电源管理控制单元等组成。当今的无缆存储式地震仪有下列二大问题①大部分无缆存储式地震仪的采集站不能接收控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到CCOS 如东方地球物理公司的GPS授时地震仪、中国科学院地质与地球物理研究所的海底地震仪和金属矿勘探无缆存储式地震仪、吉林大学的无缆遥测地震仪、 法国krcel公司的Unite系统(自主存储模式)、美国OYO Geospace公司的GSR系统、美国Firfield公司的Z系统、美国kismic Source公司的Sigma系统(当采用自主式采集模式时)，而美国ION公司的FireFly无缆地震采集系统、美国Ascend Geo公司的Ultra无缆陆地地震采集系统和美国kismic Source公司的Sigma系统(当采用无线网络模式时) 则采用专用的无线网络实现激发同步和返回采集站的状态信息。②所有无缆存储式地震仪的采集站不能发送数据到CCOS实现数据的实时质量控制这是到目前为止还不能解决的难题。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。目前在野外施工中，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，这种仪器的施工方法还没有被我国的地震勘探界所接受。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种无线遥测存储式地震仪系统。它针对常规无缆存储式地震仪存在的二大问题，同时针对无线遥测地震仪传输速率不足等缺点，充分利用无线系统和存储式系统的优点，克服了无线系统由于传输速率不足限制了总道数等缺点、也克服了存储式系统无法对仪器工作状态和采集的数据质量进行监控的缺点。实现了能进行实时控制和实时采集数据质量监控的存储式无缆数字地震仪系统， 在保持轻便和野外方便施工的情况下实现了地震数据采集道数的无限扩展。为实现上述目的，本发明无线遥测存储式地震仪系统是基于无线遥测的存储式数字地震仪系统，由中央控制操作系统CC0S、具有中继作用的控制操作系统COS和采集站AS 三大单元组成；其中中央控制操作系统CCOS与多个并列的控制操作系统COS相连，控制操作系统COS通过多信道载波的无线遥测方式与多个并列的采集站AS相连。其由三大单元组成中央控制操作系统(或者称仪器车)CC0S、控制操作系统COS和采集站AS。它针对常规无缆存储式地震仪存在的二大问题，同时针对无线遥测地震仪传输速率不足等缺点， 我们充分利用了无线系统和存储式系统的优点，克服了无线系统由于传输速率不足限制了总道数等缺点、也克服了存储式系统无法对仪器工作状态和采集的数据质量进行监控的缺点。实现了能进行实时控制和实时采集数据质量监控的存储式无缆数字地震仪系统，在保持轻便和野外方便施工的情况下实现了地震数据采集道数的无限扩展。是基于无线遥测的新型存储式数字地震仪系统。本系统的最大特点是在控制操作系统COS引入了多信道载波的无线遥测功能，实现了数据的准实时回传。解决了常规无线遥测仪器数据传输速率不足限制了仪器道数的问题，也解决了存储式无缆地震仪没有实时质量控制这个难题，使得存储式无缆地震仪发生了本质的变化，大大提高了存储式无缆地震仪的使用范围和施工效率。作为优化，中央控制操作系统CCOS置于仪器车上，控制整个数字地震仪的工作状态，包括依次相连的网络交换机、计算机服务器和数据接口 ；网络交换机再连接存储设备、 显示设备和多个并列的客户计算机终端；计算机服务器再连接GPS模块；数据接口采用单点对多点的成熟商用通信方法实现与控制操作系统COS之间的通信和数据传送。即中央控制操作系统CCOS用于置于仪器车上，控制整个数字地震仪的工作状态，软件和硬件相结合。硬件部分由网络交换机、客户计算机终端、存储设备(磁盘阵列、磁带机)、显示设备(或者绘图仪)、数据接口和GPS模块等组成。数据接口实现与控制操作系统COS之间的通信和数据传送，可以采用单点对多点宽带微波通信、光缆、激光等成熟的商用通信方法来实现。作为优化，单点对多点的成熟商用通信方法为单点对多点宽带微波、光缆、激光成熟商用通信方法；中央控制操作系统CCOS的软件有用于实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回收和质量控制功能的操作系统软件和控制操作软件。即可以采用单点对多点宽带微波通信、光缆、激光等成熟的商用通信方法来实现。软件由操作系统软件和控制操作软件等组成，实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回收和质量控制等功能。作为优化，控制操作系统COS是仪器系统指令和数据传送的中继站包括依次相连的VHF通信部件、计算机服务器和数据接口。 作为优化，控制操作系统COS通过数据接口完成与中央控制操作系统CCOS的控制和数据传送，通过VHF通信部件建立与采集站AS之间的控制和数据传送。即控制操作系统COS由计算机服务器、数据接口、GPS模块和VHF通信部件等组成。 控制操作系统COS通过数据接口完成与中央控制操作系统CCOS的控制和数据传送，通过 VHF通信部件建立与采集站AS之间的控制和数据传送，是仪器系统指令和数据传送的中继站。作为优化，在地震勘探常规采集方式下，利用VHF多信道接收技术，控制操作系统 COS完成1000-2000个采集站的管理和准实时方式数据传送、或完成2000-8000个采集站的数据无损压缩管理和数据传送、或完成8000-200000个采集站的数据有损压缩管理和数据传送；或者控制操作系统COS增加实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回收和质量控制功能的控制操作软件，独立成为一台单独的地震仪系统。即在地震勘探常规采集方式下，利用VHF多信道接收技术，控制操作系统COS可以完成1000-2000个采集站的管理和数据传送(准实时方式)、或完成2000-8000个采集站的管理和数据传送(数据无损压缩)、或完成8000-200000个采集站的管理和数据传送(数据有损压缩，只用于数据质量监控，采集数据从采集站直接回收)。当地震数据采集道数要求较少时，增加实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回收和质量控制等功能的控制操作软件后，控制操作系统COS可以独立成为一台单独的地震仪系统。
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作为优化，采集站AS包括依次相连的VHF通信部件、控制器和地震传感器；控制器再连接GPS模块、存储器和姿态传感器；VHF通信部件提供单信道的数据接收和发送，建立与控制操作系统COS之间的联系；姿态传感器提供采集站的运动状态，当由于人为或其他外力干扰使得采集站不在设定的埋置位置时，及时通知中央控制操作系统CC0S。即采集站AS由控制器、地震传感器、VHF通信部件、GPS模块、存储器和姿态传感器等组成。与常规的存储式无缆地震仪的采集站结构基本相同，只是增加了 VHF通信部件， 它提供单信道的数据接收和发送，建立与控制操作系统COS之间的联系。当关闭VHF控制部件时，就成为常规存储式无缆地震仪的采集单元。姿态传感器提供采集站的运动状态，当由于人为或其他外力干扰使得采集站不在设定的埋置位置时，及时通知中央控制操作系统 CCOS，便于操作员及时进行处理。作为优化，控制器采用低功耗，嵌入式CPU (如0MAP3530或0MAPL138型CPU)，负责整个采集站的控制和管理；地震传感器采用MEMS数字地震传感器、动圈式数字地震检波器或其他类型的数字地震检波器；VHF通信部件提供单信道的数据接收和发送，建立与中央控制操作系统CCOS之间的联系；GPS模块提供位置信息，支持时间同步；姿态传感器提供采集站的运动状态，当由于外力干扰使得采集站不在设定的埋置位置时，及时通知中央控制操作系统CCOS。作为优化，采用下列控制指令(1)开机指令；(2)休眠指令；(3)关机指令；(4)采集参数设置指令；(5)数据同步采集指令；(6)电源状态检测指令；(7)存储器状态检测指令；(8) GPS坐标采集指令；(9)姿态传感器检测指令；(10)采集单元检测指令；(11)数据传送指令(有4种类型)①传送原始采集数据；②传送经无损压缩后的数据；③传送经有损压缩后的数据；④只传送每道数据的特征值。利用商用通信方法和无线遥测方法实现采集站工作状态的控制和管理利用中央控制操作系统CCOS和控制操作系统COS之间的单点对多点宽带微波通信、光缆、激光等成熟的商用通信方法，加上控制操作系统COS和采集站AS之间的无线遥测模块，进行指令和数据的接收和发送，从而实现中央控制操作系统CC0S、控制操作系统COS和采集站AS与之间的数据通信，实现对采集站的控制和管理，COS在形式上具有中继的作用。常用的控制指令和工作状态返回信息有(1)开机指令，返回开机状态CC0S发送开机指令，采集站收到开机指令后使得处于休眠状态的采集站进入记录状态，准备采集数据，并向CCOS返回开机状态，说明开机成功，并返回电源状态、存储器剩余空间等信息。(2)休眠指令除保持CPU处于最低状态下和保持无线通信处于待机状态下外，关闭其他所有电路，等待开机指令。(3)关机指令关机指令有时间参数T，表示除保持CPU处于待机状态下外，关闭其他所有电路，在T分钟后主动转为休眠状态，等待开机指令。(4)采集参数设置指令该指令对采集站设置采集参数，包括采样率、记录长度、 前置放大器增益、数据存放格式等。(5)数据定时同步采集指令(有两种形式)①GPS时间同步采集指令该指令有参数T，命令采集站在T时间开始，按事先设置的采样间隔和记录长度进行数据采集。T为年月时分秒格式的时间。②无线发送同步指令采集站收到指令后，即开始采集，采样间隔和采集长度事先设置。(6)电源状态指令，返回电源状态CC0S发送电源状态查询指令，采集站返回电源状态。当电源管理模块发现电源只能工作XXX分钟时，将自动发送电源状态到CC0S，其中 XXX可以事先用指令设定。(7)存储器状态指令，返回存储器状态CC0S发送存储器状态查询指令，采集站返回存储器剩余空间状态。(8) GPS采集指令，返回GPS坐标CC0S发送GPS坐标采集指令，所有采集站将同步采集GPS坐标，便于在室内进行多GPS站联合定位处理。(9)姿态传感器指令，返回状态CC0S发送指令，当采集站位置发生明显变动时， 返回GPS坐标，使操作员可以及时跟踪采集站的位置变化。(10)采集单元检测指令，返回采集单元状态CC0S发送采集单元检测指令，采集站收到后完成采集单元检测，并返回采集单元状态信息。(11)数据传送指令(有4种类型)①传送原始采集数据，这时相当于一台无线遥测数字地震仪，实时进行地震数据的回收；②传送经无损压缩后的数据，这时相当于一台无线遥测数字地震仪，实时进行地震数据的回收；③传送经有损压缩后的数据，这时相当于一台无线遥测存储式数字地震仪，地震数据需要进行后期回收；④只传送每道数据的特征值，当正常生产并且非常顺利时可以使用本指令，可以加快放炮进度，这时相当于一台无线遥测存储式数字地震仪，地震数据需要进行后期回收。在实际使用中，根据现场情况，上面4种方式可以组合使用，达到最佳经济效益。与国内外无缆存储式地震仪的不同之处是引入了多信道载波的无线遥测功能，实现了数据的准实时回传。解决了存储式无缆地震仪没有实时质量控制这个难题，使得存储式无缆地震仪发生了本质的变化，大大提高了存储式无缆地震仪的使用范围和施工效率。 主要优势表现在(1)利用多信道载波的无线遥测对存储式地震仪进行数据传送，从而可以满足地震采集数据质量实时监控的要求，这是其他无缆地震仪都没有解决的难题，本发明解决了这个难题；(2)能利用无线遥测完成存储式地震采集站开机、关机和休眠状态的转换，并可以随时了解电源工作状态，这大大降低了电源的损耗，延长了采集站的工作时间；C3)利用无线遥测完成地震数据的同步采集，大大提高采集的灵活性和效率；(4)能利用无线遥测进行采集站工作状态监测和设置，随时了解采集站的工作状态。
图1是本发明无线遥测存储式地震仪的原理框图；图2是本发明无线遥测存储式地震仪中央控制操作系统CCOS的电路原理图；图3是本发明无线遥测存储式地震仪控制操作系统COS电路原理图；图4是本发明无线遥测存储式地震仪采集站AS的电路原理图。
具体实施例方式如图所示，本发明的无线遥测存储式地震仪系统是基于无线遥测的存储式数字地震仪系统(参见图1)，由中央控制操作系统CC0S、具有中继作用的控制操作系统COS和采集站AS三大单元组成；其中中央控制操作系统CCOS与多个并列的控制操作系统COS相连， 控制操作系统COS通过多信道载波的无线遥测方式与多个并列的采集站AS相连。1、中央控制操作系统CCOS实施方案参见附图2，中央控制操作系统CCOS置于仪器车上，控制整个数字地震仪的工作状态，软件和硬件相结合。硬件部分由计算机服务器 C4、网络交换机C3、客户计算机终端C5、存储设备(磁盘阵列、磁带机)Cl、显示设备(或者绘图仪)C2、(微波或光纤)数据接口 C6和GPS模块C7等组成。更具体是包括依次相连的网络交换机C3、计算机服务器C4和微波或光纤数据接口 C6 ；网络交换机C3再连接磁盘阵列或者磁带机存储设备Cl、显示设备C2和多个并列的客户计算机终端C5 ；计算机服务器 C4再连接GPS模块C7。其中数据接口采用单点对多点的成熟商用通信方法实现与控制操作系统COS之间的通信和数据传送。计算机服务器C4、网络交换机C3、客户计算机终端C5、存储设备(磁盘阵列、磁带机)Cl和显示设备(绘图仪)C2根据不同的需要可以选择不同档次的产品，但要求稳定可靠，适应野外工作环境。数据接口实现与控制操作系统COS之间的通信和数据传送，可以采用单点对多点宽带微波通信、光缆、激光等成熟的商用通信方法来实现，如目前的PDH及 SDH微波传输设备可以轻松的传输数据速率高达311Mb/S及更高的数字信息，并且支持灵活的点到点通信及一点多址数字通信，对于本系统在应用中的各种组态布局具有很强的适应能力。软件由操作系统软件和控制操作软件等组成，实现人机交互、排列控制、采集同步、 数据回收和质量控制等功能。软件由操作系统软件和控制操作软件等组成。操作系统软件采用Linux和Qt，控制操作软件根据硬件设计而进行相应研发。并且实现下列功能1)人机交互运行软件系统，实现人机交互功能，满足操作人员对采集系统的控
制和管理。2)排列控制通过无线遥测实现对野外地面排列的控制和管理，包括野外各部件的识别和检测。3)采集同步通过商用通信方法无和线遥测相结合实现激发震源与采集系统的同步。4)数据回收通过商用通信方法无和无线遥测实现对野外地面部件采集数据的回收、预处理和存储。
5)质量控制通过绘图仪和屏幕绘图实现质量控制。2、控制操作系统COS实施方案参见附图3，控制操作系统COS由计算机服务器 C4、数据接口 C6、GPS模块C7和通信部件VHF多通道通信机C8等组成。更具体是系统指令和数据传送的中继站包括依次相连的VHF多通道通信机C8、计算机服务器C4和(微波或者光纤)数据接口 C6 ；计算机服务器再连接GPS模块。控制操作系统COS通过数据接口 C6 完成与中央控制操作系统CCOS的控制和数据传送，通过VHF多通道通信机C8建立与采集站AS之间的控制和数据传送，是仪器系统指令和数据传送的中继站。针对数字地震仪系统向采集站传送指令控制数据量较小，而采集数据上传数据量巨大的特点，VHF多通道通信机C8采用专门设计的LandScan型VHF通信机II，单信道发送机广播发送指令和多信道接收机接收采集数据。在地震勘探常规采集方式下，利用VHF多信道接收和发送技术，控制操作系统COS可以完成1000-2000个采集站的管理和数据传送 (准实时方式)、或完成2000-8000个采集站的管理和数据传送(数据无损压缩)、或完成 8000-200000个采集站的管理和数据传送(数据有损压缩，只用于数据质量监控，采集数据从采集站直接回收)。当地震数据采集道数要求较少时，增加实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回收和质量控制等功能的控制操作软件后，控制操作系统COS可以独立成为一台单独的地震仪系统。3、采集站AS实施方案参见附图4，采集站AS由控制器Al、地震传感器A2、具有控制功能的通信部件VHF单通道通信机A3、GPS模块C7、存储器A5和姿态传感器A6等组成。更具体是采集站AS包括依次相连的VHF单通道通信机A3、控制器Al和地震传感器A2 ；控制器Al再连接GPS模块C7、存储器A5和姿态传感器A6。控制器Al可以采用 0MAP3530或0MAPL138等低功耗嵌入式CPU，负责整个采集站的控制和管理；地震传感器A2 采用MEMS数字地震传感器、动圈式数字地震检波器或其他类型的数字地震检波器；VHF单通道通信机A3采用专门设计的LandScan型VHF通信机I，提供单信道的数据接收和发送， 建立与中央控制操作系统CCOS之间的联系；GPS模块C7提供位置信息，有时也支持时间同步，可以选用Fastrax公司IT03 OEM GPS接收模块，特点是尺寸小7mm)、功耗超低(< 95mW@2. 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；姿态传感器A6提供采集站的运动状态，当由于外力干扰使得采集站不在设定的埋置位置时，及时通知中央控制操作系统CC0S，便于操作员及时进行处理，可以选用ADXU45 3D MEMS等型号姿态传感器。采集站AS与常规的存储式无缆地震仪结构基本相同，只是增加了 VHF单通道通信机A3，它提供单信道的数据接收和发送，建立与控制操作系统COS之间的联系。当关闭VHF 单通道通信机A3时，就成为常规存储式无缆地震仪的采集单元。4、无线遥测存储式地震仪系统施工流程(以炸药激发地震勘探为例)在决定某一区块需要进行地震勘探后，常规流程是①根据地质要求先进行观测系统设计；②对激发和接收因素进行试验，确定最佳方案；③进行测量工作，把所有检波器和炮点位置用木桩和小旗做好标记；④布设采集设备；⑤放炮激发采集数据；⑥数据处理和分析。无线遥测存储式地震仪系统的施工流程(1)根据地质要求先进行观测系统设计无线遥测存储式地震采集站没有笨重的电缆，总体重量大大减轻，而且没有电缆长度的限制，使得地震勘探观测系统的设计更加灵活。(2)对激发和接收因素进行试验，确定最佳方案在实际施工中，需要激发几十甚至上百炮确定激发药量、激发井深等激发因素和检波器组合方式和埋置方式等接收因素。 特点是每次激发间隔较大，有充裕时间进行数据收集。这时可以按需要把所有采集数据发送到CC0S，便于进行实时数据分析。(3)测量工作与常规地震勘探不同之处是无需把所有检波器和炮点位置用木桩和小旗做标记，只需要对控制点做标记，大部分点可以借助普通GPS进行定位，或利用控制点进行目测定位即可，精确的坐标可由采集站中的GPS确定，这将大大降低测量成本，减少
工作量，提高工作效率。(4)布设采集设备由于无线遥测存储式地震采集站没有笨重的电缆的限制，采集站的布设就非常简单。布设后按启动开关打开电源；采集站进行自检和GPS定位；向CCOS 发送自检结果和坐标信息(向CCOS报到)；CCOS发关机指令使采集站进入关机状态，关机结束时间设定在预计布设完所有采集站的时间；所有采集站在设定的时间同时进入休眠状态，等待开机指令。(5)放炮激发采集数据一旦所有采集站布设完成后(当然炸药激发等其他准备工作均已经就绪)，先发送数据传送指令，设定数据传送方式；然后发送数据定时同步采集指令进行定时启动放炮，按同步时间记录数据，大大提高施工效率。(6)回收数据有4种模式①传送原始采集数据，这时相当于一台无线遥测数字地震仪，实时进行地震数据的回收；②传送经无损压缩后的数据，这时相当于一台无线遥测数字地震仪，实时进行地震数据的回收；③传送经有损压缩后的数据，这时相当于一台无线遥测存储式数字地震仪，地震数据需要进行后期回收；④只传送每道数据的特征值，当正常生产并且非常顺利时可以使用本指令，可以加快放炮进度，这时相当于一台无线遥测存储式数字地震仪，地震数据需要进行后期回收。在实际使用中，根据现场情况，上面4种方式可以组合使用，达到最佳经济效益。 例如在地震数据采集道数较少时，可以采用原始采集数据回收方式；在参数试验时，可以采用原始采集数据回收方式或无损压缩数据回收方式；在地震数据采集道数较多而且要求实时回传采集数据时，可以采用无损压缩数据回收方式；在正常生产时，并且数据采集道数超多时，为了加快进度，可以传送有损压缩数据质量控制方式；在勘探成熟地区，数据采集超多且正常生产时，可以传送每道数据的特征值质量控制方式。采集数据回收完成后，进行数据编排，计算GPS网络系统高精度坐标，生成SPS文件。(7)数据处理和分析采用与常规处理一样的数据处理和分析方法。它引入了多信道载波的无线遥测功能，实现了数据的准实时回传。克服了无线系统由于传输速率不足限制了总道数等缺点、也克服了存储式系统无法对仪器工作状态和采集的数据质量进行监控的缺点，解决了存储式无缆地震仪没有实时质量控制这个难题，使
12得存储式无缆地震仪发生了本质的变化，大大提高了存储式无缆地震仪的使用范围和施工效率。
权利要求
1.一种无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于是基于无线遥测的存储式数字地震仪系统，由中央控制操作系统CC0S、具有中继作用的控制操作系统COS和采集站AS三大单元组成；其中中央控制操作系统CCOS与多个并列的控制操作系统COS相连，控制操作系统 COS通过多信道载波的无线遥测方式与多个并列的采集站AS相连。
2.根据权利要求1所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于中央控制操作系统 CCOS置于仪器车上，控制整个数字地震仪的工作状态，包括依次相连的网络交换机、计算机服务器和数据接口 ；网络交换机再连接存储设备、显示设备和多个并列的客户计算机终端； 计算机服务器再连接GPS模块；数据接口采用单点对多点的成熟商用通信方法实现与控制操作系统COS之间的通信和数据传送。
3.根据权利要求2所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于单点对多点的成熟商用通信方法为单点对多点宽带微波、光缆、激光成熟商用通信方法；中央控制操作系统 CCOS的软件有用于实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回收和质量控制功能的操作系统软件和控制操作软件。
4.根据权利要求1所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于控制操作系统COS是系统指令和数据传送的中继站包括依次相连的VHF通信部件、计算机服务器和数据接口。
5.根据权利要求4所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于控制操作系统COS通过数据接口完成与中央控制操作系统CCOS的控制和数据传送，通过VHF通信部件建立与采集站AS之间的控制和数据传送。
6.根据权利要求4所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于在地震勘探常规采集方式下，利用VHF多信道接收技术，控制操作系统COS完成1000-2000个采集站的管理和准实时方式数据传送、或完成2000-8000个采集站的数据无损压缩管理和数据传送、或完成 8000-200000个采集站的数据有损压缩管理和数据传送；或者控制操作系统COS增加实现人机交互、排列控制、采集同步、数据回收和质量控制功能的控制操作软件，独立成为一台单独的地震仪系统。
7.根据权利要求1所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于采集站AS包括依次相连的VHF通信部件、控制器和地震传感器；控制器再连接GPS模块、存储器和姿态传感器； VHF通信部件提供单信道的数据接收和发送，建立与控制操作系统COS之间的联系；姿态传感器提供采集站的运动状态，当由于人为或其他外力干扰使得采集站不在设定的埋置位置时，及时通知中央控制操作系统CC0S。
8.根据权利要求7所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于控制器采用低功耗， 嵌入式CPU，负责整个采集站的控制和管理；地震传感器采用MEMS数字地震传感器、动圈式数字地震检波器或其他类型的数字地震检波器；VHF通信部件提供单信道的数据接收和发送，建立与中央控制操作系统CCOS之间的联系；GPS模块提供位置信息，支持时间同步；姿态传感器提供采集站的运动状态，当由于外力干扰使得采集站不在设定的埋置位置时，及时通知中央控制操作系统CCOS。
9.根据权利要求1所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于是利用商用通信方法和无线遥测方法实现采集站工作状态的控制和管理利用中央控制操作系统CCOS和控制操作系统COS之间的单点对多点宽带微波通信、光缆、激光的成熟商用通信方法，加上连接控制操作系统COS和采集站AS的无线遥测模块，进行指令和数据的接收和发送，实现中央控制操作系统CC0S、控制操作系统COS和采集站AS与之间的数据通信，实现对采集站的控制和管理。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述无线遥测存储式地震仪系统，其特征在于采用如下控制指令(1)开机指令；(2)休眠指令；(3)关机指令；(4)采集参数设置指令；(5)数据同步采集指令；(6)电源状态检测指令；(7)存储器状态检测指令； (S)GPS坐标采集指令；(9)姿态传感器检测指令；(10)采集单元检测指令；(11)数据传送指令①传送原始采集数据；②传送经无损压缩后的数据；③传送经有损压缩后的数据；④只传送每道数据的特征值；或者采用如下控制指令和工作状态返回信息(1)开机指令，返回开机状态CC0S发送开机指令，采集站收到开机指令后使得处于休眠状态的采集站进入记录状态，准备采集数据，并向CCOS返回开机状态，说明开机成功，并返回电源状态、存储器剩余空间等信息；(2)休眠指令除保持CPU处于最低状态下和保持无线通信处于待机状态下外，关闭其他所有电路，等待开机指令；(3)关机指令关机指令有时间参数T，表示除保持CPU处于待机状态下外，关闭其他所有电路，在T分钟后主动转为休眠状态，等待开机指令；(4)采集参数设置指令该指令对采集站设置采集参数，包括采样率、记录长度、前置放大器增益、数据存放格式等；(5)数据定时同步采集指令①GPS时间同步采集指令该指令有参数T，命令采集站在T时间开始，按事先设置的采样间隔和记录长度进行数据采集；T为年月时分秒格式的时间；②无线发送同步指令采集站收到指令后，即开始采集，采样间隔和采集长度事先设置；(6)电源状态指令，返回电源状态CC0S发送电源状态查询指令，采集站返回电源状态；当电源管理模块发现电源只能工作XXX分钟时，将自动发送电源状态到CC0S，其中XXX 可以事先用指令设定；(7)存储器状态指令，返回存储器状态CC0S发送存储器状态查询指令，采集站返回存储器剩余空间状态；(8)GPS采集指令，返回GPS坐标CC0S发送GPS坐标采集指令，所有采集站将同步采集 GPS坐标；(9)姿态传感器指令，返回状态CC0S发送指令，当采集站位置发生明显变动时，返回GPS坐标；(10)采集单元检测指令，返回采集单元状态CC0S发送采集单元检测指令，采集站收到后完成采集单元检测，并返回采集单元状态信息；(11)数据传送指令①传送原始采集数据；②传送经无损压缩后的数据；③传送经有损压缩后的数据；④只传送每道数据的特征值，当正常生产并且非常顺利时可以使用本指令。
全文摘要
本发明涉及一种无线遥测存储式地震仪系统，为解决现有储存式地震仪没有实时质量控制问题，其是基于无线遥测的存储式数字地震仪系统，由中央控制操作系统CCOS、具有中继作用的控制操作系统COS和采集站AS三大单元组成。其大大提高了存储式无缆地震仪的使用范围和施工效率，主要优势表现在(1)满足了地震采集数据质量实时监控的要求，(2)能利用无线遥测完成存储式地震采集站开机、关机和休眠状态的转换，并可以随时了解电源工作状态，这大大降低了电源的损耗，延长了采集站的工作时间；(3)大大提高采集的灵活性和效率；(4)能利用无线遥测进行采集站工作状态监测和设置，随时了解采集站的工作状态。
文档编号G01V1/18GK102466813SQ201010541128
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者刘光鼎, 许璟华, 郭建 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所, 北京吉奥菲斯科技有限责任公司, 北京通特科技有限公司