专利名称：一种用于三维电磁勘探的无线网络观测方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于三维电磁勘探的无线网络观测方法和系统。
背景技术：
电磁勘探在资源勘探特别是金属矿产资源勘探方面有着不可替代的优势，并且在油气资源勘探、地下深部结构研究、地震灾害监测和预测等方面也发挥了越来越重要的作用。由于勘探深度不断加大，目的日趋复杂，迫切需要开展分辨率更高的三维勘探方法。目前许多电磁勘探仪器如美国EMI公司的MT-24NS大地电磁系统和加拿大 Phoenix公司的V-5-2000大地电磁系统等配备了多台设备组网开展三维观测的功能。但是由于这些仪器本身结构复杂、造价昂贵的特点，制约了大规模大面积三维数据采集的开展。 高密度、面积性、大数据量的三维观测，需要有小型化、轻便化、造价低的观测装置，才有可能同时投入大量的测站点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于三维电磁勘探的无线网络观测方法和系统，本发明的用于三维电磁勘探的无线网络观测方法和系统，具有易于实施，观测效率高、灵活性强的特点。发明的技术解决方案如下一种用于三维电磁勘探的无线网络观测系统，包括无线观测网络与远程控制端设备；无线观测网络与远程控制端设备无线通信连接；无线观测网络布置在观测区；无线观测网络由数据汇集节点和多个传感器节点组成；相邻的传感器节点通过无线通信链路通信连接；数据汇聚节点与临近数据汇聚节点的传感器节点通过无线通信链路通信连接；传感器节点获取Ex、Ey、Hx、Hy和Hz中的任1个或2个分量；其中，Ex和Ey分别为传感器节点所在的观测点处的电场强度的χ分量和y分量；Hx、Hy和Hz分别为传感器节点所在的观测点处的磁场强度的χ分量、y分量和ζ分量，传感器节点还获取所在测点的空间坐标信息。所述的传感器节点包括控制模块、采集模块、GPS模块、电源模块和通信模块；采集模块、GPS模块、电源模块和通信模块均与控制模块连接；采集模块包括传感器和A/D转换器，传感器为电极或磁棒。数据汇聚节点包括控制处理模块、存储模块、本地通信模块、远程通信模块和电源模块；所述的存储模块、本地通信模块、远程通信模块和电源模块均与控制处理模块连接。远程控制端设备中具有归一网格化处理单元，该归一网格化处理单元基于插值将测区内随机分布的观测数据进行归一网格化。(归一网格化主要是利用地球物理勘探中常用到的最小二乘法、样条函数插值方法、克立金法等方法进行插值)一种用于三维电磁勘探的无线网络观测方法，采用前述的用于三维电磁勘探的无线网络观测系统；用于三维电磁勘探的无线网络观测方法包括以下步骤步骤1 数据获取并传输传感器节点采集观测数据和空间坐标信息，并将该观测数据和空间坐标信息通过无线通信链路经数据汇聚节点传输到远程控制端设备，所述的观测数据为Ex、Ey、Hx、Hy和Hz中的任1个或2个分量；步骤2 远程控制端设备将接收到的观测数据和空间坐标信息基于插值进行归一网格化处理，获得归一化三维探测数据。所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测方法还包括步骤3 计算视电阻率远程控制端设备基于所述的归一化三维探测数据计算视电阻率，完成三维电磁勘探。传感器节点采集的观测数据为Ex和Hy ；空间坐标信息为GPS数据；
1 Kl2视电阻率计算采用卡尼亚视电阻率计算公式-.Pa =—f-V ，ω是被测信号
琴 \Hy\
的角频率；μ是大地的磁导率(μ通常取为4 π X 10_7H/m)。传感器节点采集的观测数据为Ex和Hy ；空间坐标信息为GPS数据；视电阻率计算
2πΓ3 F
采用波区视电阻率计算公式
权利要求
1.一种用于三维电磁勘探的无线网络观测系统，其特征在于，包括无线观测网络与远程控制端设备；无线观测网络与远程控制端设备无线通信连接；无线观测网络布置在观测区；无线观测网络由数据汇集节点和多个传感器节点组成；相邻的传感器节点通过无线通信链路通信连接；数据汇聚节点与临近数据汇聚节点的传感器节点通过无线通信链路通信连接；传感器节点获取Ex、Ey、Hx、Hy和Hz中的任1个或2个分量；其中，Ex和Ey分别为传感器节点所在的观测点处的电场强度的χ分量和y分量；Hx、Hy和Hz分别为传感器节点所在的观测点处的磁场强度的χ分量、y分量和ζ分量，传感器节点还获取所在测点的空间坐标 fn息ο
2.根据权利要求1所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测系统，其特征在于，所述的传感器节点包括控制模块、采集模块、GPS模块、电源模块和通信模块；采集模块、GPS模块、电源模块和通信模块均与控制模块连接；采集模块包括传感器和A/D转换器，传感器为电极或磁棒。
3.根据权利要求2所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测系统，其特征在于，数据汇聚节点包括控制处理模块、存储模块、本地通信模块、远程通信模块和电源模块；所述的存储模块、本地通信模块、远程通信模块和电源模块均与控制处理模块连接。
4.根据权利要求3所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测系统，其特征在于，远程控制端设备中具有归一网格化处理单元，该归一网格化处理单元基于插值将测区内随机分布的观测数据进行归一网格化。
5.一种用于三维电磁勘探的无线网络观测方法，其特征在于，采用权利要求4所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测系统；用于三维电磁勘探的无线网络观测方法包括以下步骤步骤1 数据获取并传输传感器节点采集观测数据和空间坐标信息，并将该观测数据和空间坐标信息通过无线通信链路经数据汇聚节点传输到远程控制端设备，所述的观测数据为Ex、Ey、Hx、Hy和Hz中的任1个或2个分量；步骤2 远程控制端设备将接收到的观测数据和空间坐标信息基于插值进行归一网格化处理，获得归一化三维探测数据。
6.根据权利要求5所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测方法，其特征在于，还包括步骤3 计算视电阻率远程控制端设备基于所述的归一化三维探测数据计算视电阻率， 完成三维电磁勘探。
7.根据权利要求6所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测方法，其特征在于，传感器节点采集的观测数据为Ex和Hy ；空间坐标信息为GPS数据；ι Kl2视电阻率计算采用卡尼亚视电阻率计算公式凡=T^h ，ω是被测信号的角琴H频率；μ是大地的磁导率。
8.根据权利要求6所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测方法，其特征在于，传感器节点采集的观测数据为Ex和Hy ；空间坐标信息为GPS数据；视电阻率计算采用波区视电阻率计算公式
9.根据权利要求7或8所述的用于三维电磁勘探的无线网络观测方法，其特征在于， 数据汇聚节点与传感器节点之间以及传感器节点之间采用数据包通信，数据包包括以下字段传感器节点标识码、GPS坐标、采集时间和观测数据。
全文摘要
本发明公开了一种用于三维电磁勘探的无线网络观测方法和系统，电磁场数据由散布在测区内的简单传感器节点采集，并通过各节点构成的自组网络传输到数据汇聚节点，构成一个完整的无线传感器网络。远程控制端通过测区内的数据汇聚节点控制观测网络的数据采集。使用本发明可经济可行地实现三维电磁数据的大面积无线采集，一方面为三维电磁勘探提供经济、便利、可行、高效的数据采集方法，同时又增加数据采集的抗干扰能力、降低误差、提高观测数据质量。
文档编号H04W84/18GK102404764SQ201110357818
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者刘海飞, 崔益安 申请人:中南大学