一种地震数据采集装置和地震数据回收装置的制作方法

本实用新型涉及地震数据采集技术领域，更具体地说，涉及一种地震数据采集装置和地震数据回收装置。

背景技术：

现有的地震数据采集装置可采用可充电电池供电，在勘探实地布置前，必须将电池充满电，保证地震数据采集装置在工作期间电源充足，一般都是采用专用充电架，通过专用充电接口对地震数据采集装置进行充电。同时地震数据采集装置工作时采集的数据，由于数据量大，需要将采集到的数据存放在地震采集站内部的存储器(卡)，在采集工作结束后，将数据采集站放在数据回收系统集中将采集到的数据下载回收。数据下载时都是使用专用下载接口对地震数据进行回收，由数据下载架集中传输到地震数据处理中心进行处理。

因此，现有的地震数据采集装置需要设置实现不同功能的接口，例如需要对地震数据采集装置进行充电或者供电的电源输入接口、用来对采集的地震数据进行数据下载的数据传输接口。导致地震数据采集装置电气接口多，外露接触点多，同时由于接口引出脚多，容易造成插接口孔与插接脚接触不良和电气连接故障，影响数据传输和充电。还有一些时候，即使能做到接口共用，其充电或供电过程与数据下载操作需要分开进行，地震数据采集装置分开充电和下载数据累积需要的时间比较长。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述技术缺陷，提供一种地震数据采集装置和地震数据回收装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种地震数据采集装置，包括：可外接数据回收装置的第一连接接口，用于感应地震波并生成地震信号的地震检波器；以及

连接所述第一连接接口、用于为该采集站内部工作电路提供供电的供电单元；

连接所述地震检波器、用于接收所述地震信号并生成地震数据的数据采集单元；

连接所述数据采集单元的第一控制器，连接所述第一控制器、用于通过所述第一控制器接收并存储所述地震数据的存储单元；

连接所述存储单元、用于接收第一指令数据以从所述存储单元获取所述地震数据的第二控制器；

分别连接所述第一连接接口和所述第二控制器、用于通过所述第一连接接口接收所述第一指令数据，并通过所述第一连接接口发送所述地震数据至所述数据回收装置的第一电力载波处理电路。

优选地，所述第二控制器还连接所述第一控制器、用于接收第二指令数据并发送至所述第一控制器。

优选地，所述供电单元包括可充电电池。

优选地，所述第一电力载波处理电路包括与所述第一连接接口依次级联连接的第一耦合隔离电路、第一收发滤波电路、第一模拟前端芯片和第一调制解调芯片。

优选地，所述第二控制器集成于所述第一调制解调芯片。

优选地，所述第二控制器集成于所述第一控制器。

本实用新型还构造一种地震数据回收装置，可应用于上面所述的地震数据采集装置，包括：

可与所述第一连接接口匹配连接的第二连接接口，用于外接电源输入的电源输入接口，用于外接用户终端的数据传输接口，连接所述第二连接接口和所述电源输入接口的电源转换模块，连接所述第二连接接口的第二电力载波处理电路，分别连接所述第二电力载波处理电路和所述数据传输接口的第三控制器。

优选地，所述第二电力载波处理电路包括与所述第一连接接口依次级联连接的第二耦合隔离电路、第二收发滤波电路、第二模拟前端芯片和第二调制解调芯片。

优选地，所述第三控制器集成于所述第二调制解调芯片。

优选地，所述第二电力载波处理电路采用集成芯片qca7000。

实施本实用新型的一种地震数据采集装置和地震数据回收装置，具有以下有益效果：通过充电与数据传输共享一个接口，可同时通过该接口传输数据和对地震数据采集装置进行供电，减少电气插接口和外露金属触点，提高接口电气连接的可靠性的同时能够减少现场工作时间，提高工作效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型一种地震数据采集装置第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一种地震数据采集装置第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型一种地震数据采集装置第三实施例的结构示意图；

图4是本实用新型一种地震数据采集装置一实施例电路原理图；

图5是本实用新型一种地震数据采集装置另一实施例电路原理图；

图6是本实用新型地震数据回收装置的第一实施例的结构示意图；

图7是本实用新型地震数据回收装置的第二实施例的结构示意图；

图8是本实用新型一种地震数据采集装置另一实施例电路原理图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，在本实用新型的一种地震数据采集装置100第一实施例中，包括：包括：可外接数据回收装置的第一连接接口110，用于感应地震波并生成地震信号的地震检波器120；以及连接第一连接接口110、用于为该采集站内部工作电路提供供电的供电单元180；连接地震检波器120、用于接收地震信号并生成地震数据的数据采集单元130；连接数据采集单元130的第一控制器140，连接第一控制器140、用于通过第一控制器140接收并存储地震数据的存储单元150；连接存储单元150、用于接收第一指令数据以从存储单元150获取地震数据的第二控制器160；分别连接第一连接接口110和第二控制器160、用于通过第一连接接口110接收第一指令数据，并通过第一连接接口110发送地震数据至数据回收装置的第一电力载波处理电路170。具体的，地震数据采集装置100上设置第一连接接口110，地震数据采集装置100通过该第一连接接口110连接数据回收装置，同时可以通过第一连接连接接口连接外部电源为内部供电单元180供电或者充电，其通过供电单元180为内部工作电路供电。同时，地震数据采集装置100设置并通过地震检波器120获取感应地震波并生成地震信号。地震检波器120可以为电动式检波器，其获取地震信号的过程可以为，在电动式检波器感应到地震波后电动式检波器内部的工作线圈产生机械运动，工作线圈在磁场中运动会生成感应电信号，即实现将机械运动转换为电信号，以得到能够反映地震运动的地震信号。该地震信号经数据采集单元130进行处理后得到对应的地震数据。数据采集单元130可以为模数转换组件即adc组件按照一定的采样率转换为数字信号即对应地震数据。在一实施例中，adc组件可以由低噪声放大器和低功耗超高分辨率的德尔塔-西格玛(δ-σ)模数转换芯片构成，其可以采用的器件型号ads1283，由此可以获得接近31bit的有效分辨率，即能够获取低噪声高分辨率的地震数据以确保地震数据的高质量。该地震数据由第一主控单元接收，第一主控单元接收该地震数据并进行处理，将该数据转换为预设格式的地震数据以便存储到存储单元150，可以理解，这里预设格式可以采用通用的数据存储格式，或者数据转换为满足某种协议，该协议也是通用的，以便后期采用通用的协议对地震数据进行解读或处理。同时，可以通过第一连接接口110连接外部设备例如接数据回收装置，接收通用的启动数据回收的指令即第一指令数据，该第一指令数据第一连接接口110对应的传输线路发送到第一电力载波处理电路170进行解调，该解调的过程可以理解为，将通过充电线传输的电力载波信号进行解调以得到解调数据，该解调数据即得到第二控制器160能够识别的指令，第二控制器160根据收到的指令进行相应的操作，例如，接收到的第一指令对应为地震数据回收下载命令，此时第二控制器160将根据第一指令读取存储单元150里存放的地震数据，该地震数据经过第一电力载波处理电路170调制后得到电力载波信号，输出到第一连接接口110的传输线路上，数据回收装置经由第一连接接口110以通过电力载波的形式传输的地震数据信号并进行对应的解调，既可以获取需要的数据信息，以根据该数据信息进行进一步的处理。可以理解，这里第一连接接口110其为电源接口和数据接口共用，其通过电源电力线提供电源输入的同时，其可以通过电源电力线以电力载波的形式进行传播，实现供电和数据传输同时，降低工作时间。同时供电电路中可以设置电源存储单元150，即可以实现在工作间断期通过第一连接接口110对电源存储单元150充电的同时进行数据传输，减少工作中断时间，提高工作效率。在远程工作时，其可以减少在现场操作的时间。

如图2所示，在一实施例中，第二控制器160还连接第一控制器140、用于接收第二指令数据并发送至第一控制器140。具体的，还可以通过第一连接接口110接收控制地震数据采集装置100程序升级版本的指令即第二指令数据，该第一指令数据在第一连接接口110以电力载波的形式传播，第一plc电力载波调制解调器将电力载波信号解调还原获得待升级的新版本的程序代码，并通过第二控制器160将程序代码存放至地震数据采集装置100内部的存储单元150中。同时通过第二控制器160发送升级指令至第一控制器140，第一控制器140启动地震数据采集装置100程序代码升级操作，第一控制器140从存储单元150获取将新版程序代码数据，经过校验确认程序代码升级无误后，第一控制器140控制地震数据采集装置100重新复位，启动地震数据采集装置100自检，检查升级后的新版程序功能无误后，可以通过第一连接接口110向外发送升级级成功状态信息。

可选的，供电单元180包括可充电电池。具体的，根据地震数据采集装置100的野外工作性质，其通常采用可充电式设计，即在供电单元180内部设置电源存储单元150，其电源存储单元150可以为可充电电池，例如镍镉电池，镍氢电池，锂离子电池，锂聚合物电池等。其使用可以为在野外进行充电使用。

可选的，存储单元150可以为单独设计，例如采用sd卡，tf卡或emmc卡。其也可以采用与第一控制器140集成设计，例如第一控制器140内部的flash。

如图3所示，在一实施例中，第一电力载波处理电路170包括与第一连接接口110依次级联连接的第一耦合隔离电路171、第一收发滤波电路172、第一模拟前端芯片173和第一调制解调芯片174。具体的，第一电力载波处理电路170中通过第一耦合隔离电路171从第一连接接口110的电源信号中分离出电力载波信号，然后通过第一收发滤波电路172对电力载波信号进行滤波处理，并经过第一模拟前端芯片173的处理得到数字信号，第一调制解调芯片174将该数字信息进行解调以得到其所带的指令信息，同时第一控制器140的指令信号可以通过第一调制解调芯片174进行调制，并通过第一模拟前端芯片173进行处理为电力载波信号，依次进行第一收发滤波电路172的滤波通过第一耦合隔离单元将该电力载波信号耦合至第一连接接口110的传输线路中，通过第一连接接口110进行传输。

可选的，在一实施例中，第二控制器160集成于第一调制解调芯片174，第一调制解调芯片174的芯片型号可以采用cr600。具体的，第一调制解调芯片174可以采用cr600。cr600为带有数字信号处理器的mcu，完成串并转换、ftt/ifft变换，实现ofdm的调制和解调，其第二控制器160可以为cr600自带的mcu实现。同时，如图4所示，第一模拟前端芯片173可以采用cr150，通过cr600和cr150构成的宽带电力载波方案，可以实现高速传输数据，在物理层达到240mbps的速率。在该电路中，cr150接有31.25mhz晶振，产生一个高稳定度、低相位抖动的时钟，除供给cr150使用，通过时钟输出端，接到cr600芯片的外时钟输入端，提供给cr600芯片使用，确保电力载波调制解调器稳定的工作。isl1571芯片构成线路放大器，用于电力载波信号发送端驱动，对电力载波信号进行放大，提高传输距离。

可选的，第二控制器160集成于第一控制器140，第一电力载波处理电路170可以采用集成芯片qca7000。具体的，第一控制器140和第二控制器160集成设计，其可以采用的芯片型号为stm32f系列芯片。还有一实施例中，如图5所示，第一电力载波处理电路170采用集成芯片qca7000，该芯片自带模拟前端(afe)和发射端(tx)驱动电路。同时该芯片也是应用基于ieee1901标准的多载波调制的正交频分复用(ofdm)调制解调技术，先将发送端的输入串行数据经过串并变换器变成多路并行信号，之后将多路并行信号分别进行基带调制，经过快速傅里叶反变换，将基带信号调制在子载波上，再将并行信号转为串行信号，经过数模转换器dac变成电力载波信号，通过驱动器将载波信号送到电力线上传输，接收端的plc调制解调器，通过一系列的反变换将原始数据恢复出来，实现了高速数据的传输。

另，如图6所示，本实用新型的一种地震数据回收装置200，其可以应用于上面的地震数据采集装置100，包括：可与第一连接接口110匹配连接的第二连接接口210，用于外接电源输入的电源输入接口230，用于外接用户终端的数据传输接口260，连接第二连接接口210和电源输入接口230的电源转换模块220，连接第二连接接口210的第二电力载波处理电路250，分别连接第二电力载波处理电路250和数据传输接口260的第三控制器240。具体的，地震数据采集站收集的地震数据需要通过地震数据回收装置200进行回收以上传至数据处理平台进行数据的处理。其具体过程为完成地震采集数据后回收的地震采集站通过第一连接接口110连接数据回收装置的第二连接接口210，数据回收装置通过电源输入接口230连接外部电源输入，这里通常可以连接外部交流电，该电源输入通过电源转换模块220进行转换，为数据回收装置提供工作电源的同时，其可以通过第二连接接口210输出至地震采集站，给地震采集站供电，同时地震数据采集装置100通过第一连接接口110传输的带有地震数据的电力载波可以通过第二电力载波处理电路250进行解调，并通过第三控制器240将解调得到的地震数据经过相应的整理后通过数据传输接口260发送至数据处理中心处理，以便数据处理中心根据地震数据采集装置100布置文件、震源激发文件，对地震数据按照时间、位置进行分割处理，提交seg-d格式的炮集数据、seg-d格式的道集数据以及seg-d格式的连续道集数据。此外，数据处理中心的指令也可以通过第三控制器240和第二电力载波处理电路250处理后，获取调制后产生的电力载波信号输出到第二连接接口210的传输线路上，经过充电输出接口与充电输入接口即第二连接接口210和第二连接接口210的电线传输至地震数据采集装置100。

如图7所示，在一实施例中，第二电力载波处理电路250包括与第一连接接口110依次级联连接的第二耦合隔离电路251、第二收发滤波电路252、第二模拟前端芯片253和第二调制解调芯片254。具体的，第二电力载波处理电路250中通过第二耦合隔离电路251从第二连接接口210接收的电源信号中分离出电力载波信号，然后通过第二收发滤波电路252对电力载波信号进行滤波处理，并经过第二模拟前端芯片253的处理得到数字信号，第二调制解调芯片254将该数字信息进行解调以得到其所带的指令信息，同时第三控制器240的指令信号可以通过第二调制解调芯片254进行调制，并通过第二模拟前端芯片253进行处理为电力载波信号，依次进行第二收发滤波电路252的滤波通过第二耦合隔离单元将该电力载波信号耦合至第二连接接口210的传输线路中，通过第二连接接口210进行传输。

可选的，数据传输接口260可以采用通用的网口设计，该网口也可以采用电邮hub功能的网口设计。

可选的，第三控制器240集成于第二调制解调芯片254，第二调制解调芯片254的芯片型号可以为cr600。具体的，第二调制解调芯片254可以采用cr600。cr600为带有数字信号处理器的mcu，其第三控制器240可以为cr600自带的mcu实现。同时，mcu可以自带以太网接口，其可以实现输出传输接口，同时，第二模拟前端芯片253可以采用cr150，通过cr600和cr150构成的宽带电力载波方案，可以实现高速传输数据，在物理层达到240mbps的速率。如图8所示，该电路中，cr150接有31.25mhz晶振，产生一个高稳定度、低相位抖动的时钟，除供给cr150使用，通过时钟输出，接到cr600芯片的外时钟输入端，提供给cr600芯片使用，确保电力载波调制解调器稳定的工作。isl1571芯片构成线路放大器，用于电力载波信号发送端驱动，对电力载波信号进行放大，提高传输距离。ksz8041mii/rmii物理层收发器，外接24mhz时钟晶体，通过mii接口与cr600芯片内部的ethernetmac连接。

在一实施例中，第二电力载波处理电路250采用集成芯片qca7000。具体的，第二电力载波处理电路250采用集成芯片qca7000，该芯片自带模拟前端(afe)和发射端(tx)驱动电路。同时该芯片也是应用基于ieee1901标准的多载波调制的正交频分复用(ofdm)调制解调技术，先将发送端的输入串行数据经过串并变换器变成多路并行信号，之后将多路并行信号分别进行基带调制，经过快速傅里叶反变换，将基带信号调制在子载波上，再将并行信号转为串行信号，经过数模转换器dac变成电力载波信号，通过驱动器将载波信号送到电力线上传输，接收端的plc调制解调器，通过一系列的反变换将原始数据恢复出来，实现了高速数据的传输。qca7000未带有sdio接口和以太网接口，其实现数据传输的以太网接口通过独立的第三控制器240实现。

地震数据采集装置100与地震数据回收装置200相互配合的工作流程，首先由数据处理中心建立一个地震勘探项目，导入由客户提供的sps文件，该文件提供地震源、地震数据采集装置100的布置信息，经过数据处理中心设置好采集站工作参数后，将sps文件下载到野外布置工具(fdt)中，勘探人员使用fdt，按照fdt的引导，将地震数据采集装置100布置到指定的位置上，读出该地震数据采集装置100的id号，设置地震采集站的工作参数，利用地震数据采集装置100内部的gps模块，读出实际的地理坐标，对地震数据采集装置100实行时间同步。把这些信息存放在fdt中，形成地震数据采集装置100布置文件，通过地震数据回收装置200导入到数据处理中心。该gps模块采用的型号可以为max-m8q。在地震数据采集装置100布置完成之后，控制引爆地震源，形成震源激发文件，并通过地震数据回收装置200导入到数据处理中心，完成地震数据采集将地震数据采集装置100全部回收。

可以理解的，以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。