一種內置電源有線地震儀器的製造方法
2023-05-25 14:44:01 2
一種內置電源有線地震儀器的製造方法
【專利摘要】一種內置電源有線地震儀器，屬於地震數據採集【技術領域】。數傳電纜將採集站串聯組成第一串聯排列，第一串聯排列連接至第一交叉站的低端排列接口的輸入端，另第二串聯排列連接至第一交叉站的高端排列接口的輸入端；第一交叉站通過第六交叉傳輸線連接至主控制記錄設備，完成對來自主控制記錄設備的命令的轉發，並將下級回傳的地震數據輸入至主控制記錄設備；主控制記錄設備將採集到的二維地震勘探數據進行處理、存儲和輸出顯示。本實用新型實現了電源和數據線路隔離，抗幹擾能力明顯提高；野外地面設備總重量較現有同類地震儀器大幅降低；系統結構簡單、輕便靈活、適合複雜地表環境下的施工。
【專利說明】一種內置電源有線地震儀器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種內置電源有線地震儀器，屬於地震數據採集【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，地震勘探是陸地勘探石油、天然氣、煤炭資源的主要方法，而有線地震儀器又是當前地震勘探中的主力，佔據地震儀市場的絕大部分份額。隨著油氣、煤炭資源勘探開發的不斷深入，野外數據採集道數越來越大，施工地表條件也日趨複雜，這就要求地震儀器在保證採集數據質量的前提下，還具有良好的物理特性和排列穩定性、可靠安全的數據傳輸以及較低的功耗。
[0003]為滿足科學技術發展的需要，近年來傳統電池(如乾電池、蓄電池等)的性能不斷提高，國外也湧現出多種新型電池，如美國Ultralife公司製造的基於物理鍍膜(unrivaled thinnessPVD)技術的超薄電池厚度最低可以達到0.lm。這一全固態、超薄電池提供一些用戶急需的屬性——持久的安全性(不能燃燒或洩漏)以及史無前例的電池能量密度(不低於700Wh/L)。美國麻省理工學院(MIT)的科學家也提出一種旨在減短電池充電時間的新技術理念，其最終目標是在使電池能在幾秒鐘內完成充電。這項新技術目前正在研究階段，現在已推出能在10?20秒內完成充電的小型電池樣品(使用傳統技術製造的同樣電池充電時間為6分鐘)，並有望在兩年內得到突破。總體來說，新型電池的研發重點主要集中在小型化、大容量化、充電時間短和清潔能源等方面。更小、使用時間更長、充電時間更短和更加環保將會是電池的發展方向。電池技術的不斷進步必將為地震勘探儀器的進一步發展提供動力和如提條件。
[0004]現在廣泛使用的有線地震儀器，如法國Sercel公司的408UL、428XL，中石油東方地球物理公司控股INOVA公司的Scorpion、G3i等大都採用基於復用數據線和電源線技術的集中供電方式，即將電源站或者交叉站外接的12V電池(野外施工時，通常使用12V鉛酸蓄電瓶)的電力通過數據線平均分配給多個採集站。這種供電方式雖然使得電源管理和野外布線得到了一定的簡化，但它也帶來兩個方面的問題:一是功率損耗問題。為滿足現場採集需求，通常是電源站或交叉站將其電源的12V電壓經DC轉換電路升壓，最終通過傳輸線對向採集站提供電壓更高的直流電源。眾所周知，直流電壓經過遠距離傳輸時，會造成一定的功率損耗。如國外某地震儀器採用遠距離傳輸方式為48個採集站供電時，在傳輸線上的功率損耗約為1.5W (55米道距)，現在國內三維地震勘探採集道數普遍在萬道左右，若採用集中供電方式，每天損耗的功率將是不容忽視的；二是數據採集可靠性問題。集中供電方式就是一臺電源站或交叉站為多個採集站供電。野外採集時，若由於電瓶低電或者其它原因引起某個集中供電點不能正常供電，將會導致該供電段內的採集站全部停止工作，丟失數據。為了克服這些問題，引入一種內置電源有線地震儀器，旨在提供一種在重量、功耗、系統可靠性以及在野外使用靈活性等方面更具優勢的地震數據採集系統。
【發明內容】
[0005]為了克服傳統有線地震儀器集中式供電帶來的功率損耗和數據採集可靠性方面的問題，本實用新型提供一種內置電源有線地震儀器，旨在減輕野外採集設備總重量，避免由於集中供電而引起的功耗損耗，提高系統數據採集的可靠性及其野外使用靈活性。
[0006]一種內置電源地震數據採集系統，第一串聯排列、第二串聯排列、第三串聯排列、第四串聯排列、第五串聯排列、第六串聯排列、第七串聯排列、第八串聯排列、第九串聯排列、第十串聯排列、第十一串聯排列、第十二串聯排列、第十三串聯排列連接到第一交叉站、第二交叉站、第三交叉站、第四交叉站、第五交叉站、第六交叉站、第七交叉站排列接口的輸入端，交叉站通過第一交叉傳輸線、第二交叉傳輸線、第四交叉傳輸線、第五交叉傳輸線與第十二串聯排列相互連接，最後通過第六交叉傳輸線、第三交叉傳輸線連接到主控制記錄設備構成三維地震勘探數據採集系統，其中第一串聯排列連接到第一交叉站的低端排列接口，第二串聯排列連接到第一交叉站的高端排列接口，第三串聯排列連接到第二交叉站的低端排列接口，第四串聯排列連接到第二交叉站的高端排列接口，第五串聯排列連接到第三交叉站的低端排列接口，第六串聯排列連接到第三交叉站的高端排列接口，第一交叉站、第二交叉站、第三交叉站之間通過交叉傳輸線連接，第一交叉站通過交叉傳輸線與主控制記錄設備相連，第七串聯排列連接到第四交叉站的低端排列接口，第八串聯排列連接到第四交叉站的高端排列接口，第九串聯排列連接到第六交叉站的低端排列接口，第十三串聯排列連接到第五交叉站的高端排列接口，第十串聯排列連接到第七交叉站的低端排列接口，第十一串聯排列連接到第七交叉站的高端排列接口，第十二串聯排列的兩端分別連接到第六交叉站的高端排列接口、第五交叉站的低端排列接口，第十三排列連接到第五交叉站的高端排列接口，第六交叉站、第七交叉站之間使用交叉傳輸線連接，第五交叉站、第六交叉站之間使用第十二串聯排列連接，第四交叉站、第五交叉站之間使用交叉傳輸線連接，第四交叉站通過交叉傳輸線與主控制記錄設備連接；第一交叉站、第四交叉站將採集到的三維地震數據輸入到主控制記錄設備，並向下級採集設備轉發主控制記錄設備的命令；主控制記錄設備將採集到的三維地震勘探數據進行處理、存儲和輸出顯示。
[0007]—種內置電源地震數據採集系統，將接收到的地震勘探數據進行存儲、管理、處理、輸出，包括:主控制記錄設備；交叉站和採集站；若干採集站線性串聯構成採集站串聯排列；所述交叉站串聯在該採集站串聯組中；
[0008]所述主控制記錄設備，包括:控制系統執行各種功能命令的伺服器；繪圖儀；磁帶機；大容量磁碟陣列；用於野外採集排列的管理和控制，對接收到的地震勘探數據進行處理、存儲和顯示、輸出；
[0009]所述交叉站，包括電源管理單元；數據傳輸單元；測試管理單元；命令管理單元；大線接口單元:可選擇性採用內置電源或外接電源，站體具有良好的防水密封性能；在網絡中，每個採集站具有唯一的序列號和IP位址；完成採集大線的管理、採集數據傳輸(帶冗餘糾錯和臨時存儲功能)以及採集站內部和野外測試的管理；
[0010]所述交叉站內置電源，採用可重複充電、能量密度大、重量低的電池，安裝於交叉站站體內部；電池與電路板採取隔離安裝措施；電池的正負極分別與交叉站電源管理單元的內置電源接口的正、負極相連；
[0011]所述交叉站內置電源和外置電源切換通過電源管理單元中的電源切換電路完成，在電源切換過程中交叉站穩定工作；
[0012]所述採集站,包括電源管理單元；模數轉換單元；數據傳輸單元；命令管理單元；採用內置電源供電，站體具有良好的防水密封性能；在網絡中，每個採集站具有唯一的序列號和IP位址；根據系統主機發送的命令，完成模擬地震數據的接收、A/D轉換、傳輸以及採集站的內部和外部測試；
[0013]所述採集站內置電源，採用可重複充電使用、能量密度大、重量低的電池，安裝於採集站站體內部；電池與電路板採取隔離安裝措施；電池的正負極分別與採集站電源管理單元的內置電源接口的正、負極相連。
[0014]一種用於上述內置電源有線地震儀器的高傳輸速率、低傳輸誤碼率的數據傳輸方法，包括下述步驟:
[0015]步驟1:交叉站和採集站接收到系統的上電指令後，其內部電源管理單元開始供電。系統上電後進行初始化工作，在初始化過程中，完成整個採集系統的命令時間同步校準。同步校準完成後，每個採集站和交叉站內部延遲寄存器均保存了命令執行的延遲時間；
[0016]步驟2:初始化完成後，採集站和交叉站進入工作狀態，等待執行來自主控制記錄設備的各種任務；
[0017]步驟3:處於工作狀態的交叉站和採集站循環檢測主控制記錄設備是否發出命令，在接收到命令之後，交叉站或採集站的命令管理單元在對命令進行處理的同時，根據命令的類型和發送範圍確定是否向其臨近的下一個交叉站或採集站轉發，以完成用戶通過主記錄控制設備配置的各種任務；
[0018]步驟4:當交叉站或採集站收到來自主控制記錄設備的停止執行的命令後，返回步驟二，等待其它命令，否則，待命令執行完成後，進行數據傳送；
[0019]步驟5:完成下級數據的臨時存儲和轉發；
[0020]步驟6:任務完成，返回步驟2，等待下次任務的命令。
[0021]所述步驟4中的數據傳送具體包括:採集站採用單次採集，單次傳輸的工作方式，也就是說每次任務獲取的數據在下次任務開始執行之前完成上傳，以某次採集為例，採集站接收來自地震檢波器的模擬信號，經模數轉換後得到數字地震信號，再發送給數據傳輸單元。數據傳輸單元對該數字地震信號編碼、壓縮並按協議格式寫入本地數據緩存器，啟動數據發送，首先發送本地數據緩存器中的數據，待收到上一級採集站或交叉站數據校驗成功信息後，釋放本地數據緩存器數據；
[0022]所述步驟5具體包括:優先發送本地數據緩存器數據的同時，數據傳輸單元接收來自下一級採集站或交叉站的數據，並存入下級數據緩存器。待本地數據緩存器中的數據發送完畢後，數據傳輸單元切換本地數據緩存器至下級數據緩存器，啟動數據發送，同時數據傳輸單元接收來自下一級的數據並存入另外一個下級數據緩存器，採用交替方式完成下一級數據的轉發工作。在每一次數據轉發完成並收到上一級採集站或交叉站數據校驗成功信息後，釋放對應的數據緩存器數據。數據緩存器之間的切換由控制邏輯電路控制；
[0023]所述本地數據緩存器、下級數據緩存器均是FIFO緩存器；
[0024]所述數據校驗方式是循環冗餘校驗，即CRC校驗；
[0025]本實用新型與現有技術相比，具有以下明顯的優勢和有益效果:
[0026]1、由於不再採用集中供電，內置電源有線地震儀器數傳電纜的線芯直徑有所減小，並不再採用笨重的鉛酸電池供電，使得地面設備總重量與同類儀器相比，有了一定的降低；[0027]2、不再使用數據傳輸線為採集設備供電，從而實現了電源和數據線路隔離，抗幹擾能力明顯提聞;
[0028]3、不再採用數據和能量傳輸復用線對的方式，隨著科學技術的發展，可以考慮採用光纖作為數據傳輸介質，這必將大幅度減小野外地面設備總重量，提高整個採集系統的抗幹擾能力；
[0029]4、採用分布式供電，避免了野外施工時，採用集中式供電的電纜功率損耗現象；
[0030]5、採用新型電池作為內置電源，環境友好；
[0031]6、相對於傳統集中供電的有線地震儀器，系統結構簡單、輕便靈活、適合複雜地表環境下的施工；
[0032]7、採集站和交叉站內置臨時FIFO緩存，在數據傳輸路徑出現提高了採集數據的可靠性和安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本實用新型以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定，如圖其中:
[0034]圖1是二維地震勘探數據採集系統示意圖。
[0035]圖2是三維地震勘探數據採集系統示意圖。
[0036]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
【具體實施方式】
[0037]顯然，本領域技術人員基於本實用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬於本實用新型的保護範圍。
[0038]實施例1:如圖1、圖2所示，一種輕便的、低功耗的，能夠長時間可靠穩定工作的、單站單道內置電源有線地震數據採集儀器。
[0039]本實用新型提出的內置電源有線地震數據採集系統由一套主控制記錄設備、若干交叉站、若干交叉傳輸線以及若干由採集站和數傳電纜構成的串聯排列組成。
[0040]本實用新型的設計思路為:採用內置供電方式對採集站或交叉站分布供電，不再使用數據線對為野外電子設備供電，使得電源和信號傳輸線路隔離，整個採集系統的抗幹擾能力提高；對數據傳輸線的要求也大大降低，並不再使用傳統的鉛酸電瓶作為採集站的供電電源，減輕了野外採集設備的重量；隨著光纖技術的發展，可採用光纖替代目前的雙絞線作為數據傳輸媒質，這必將進一步提高系統的抗幹擾能力，增加其實時採集道數，降低野外採集設備的總重量。採用當前在地震勘探領域已廣泛使用，並且非常成熟的乙太網控制、管理和數據傳輸技術，每個採集站都有唯一的IP位址，傳輸速度快，帶道能力強；採用數位訊號傳輸技術，避免傳輸過程中的能力損耗和高頻衰減；
[0041]二維地震勘探數據採集系統的具體實現方法，請參閱圖1所示；
[0042]從圖中可以看出，100為採集站，由數傳電纜200將採集站串聯組成第一串聯排列110，第一串聯排列110連接至第一交叉站300的低端排列接口的輸入端，另第二串聯排列Ill連接至第一交叉站300的高端排列接口的輸入端；第一交叉站300通過第六交叉傳輸線400連接至主控制記錄設備90，完成對來自主控制記錄設備90的命令的轉發，並將下級回傳的地震數據輸入至主控制記錄設備90 ;主控制記錄設備90將採集到的二維地震勘探數據進行處理、存儲和輸出顯示。
[0043]上述數傳電纜200完成採集站100之間以及採集站100和第一交叉站300之間的數據傳輸，越靠近頂層數據傳輸率需求越高，頂層方向就是主控制記錄設備90的方向；
[0044]上述交叉傳輸線用於交叉站300和主控制記錄設備90之間的連接；
[0045]三維地震勘探數據採集系統的具體實現方法，請參閱圖2所示；
[0046]從圖中可以看出，第一串聯排列110、第二串聯排列111、第三串聯排列112、第四串聯排列113、第五串聯排列114、第六串聯排列115、第七串聯排列116、第八串聯排列117、第九串聯排列118、第十串聯排列120、第十一串聯排列121、第十二串聯排列122、第十三串聯排列119連接到第一交叉站300、第二交叉站301、第三交叉站302、第四交叉站303、第五交叉站304、第六交叉站305、第七交叉站306排列接口的輸入端，交叉站通過第一交叉傳輸線401、第二交叉傳輸線402、第四交叉傳輸線404、第五交叉傳輸線405與第十二串聯排列122相互連接，最後通過第六交叉傳輸線400、第三交叉傳輸線403連接到主控制記錄設備90構成三維地震勘探數據採集系統，其中第一串聯排列110連接到第一交叉站300的低端排列接口，第二串聯排列111連接到第一交叉站300的高端排列接口，第三串聯排列112連接到第二交叉站301的低端排列接口，第四串聯排列113連接到第二交叉站301的高端排列接口，
[0047]第五串聯排列114連接到第三交叉站302的低端排列接口，第六串聯排列115連接到第三交叉站302的高端排列接口，第一交叉站300、第二交叉站301、第三交叉站302之間通過交叉傳輸線連接，第一交叉站300通過交叉傳輸線與主控制記錄設備90相連，
[0048]第七串聯排列116連接到第四交叉站303的低端排列接口，第八串聯排列117連接到第四交叉站303的高端排列接口，第九串聯排列118連接到第六交叉站305的低端排列接口，第十三串聯排列119連接到第五交叉站304的高端排列接口，第十串聯排列120連接到第七交叉站306的低端排列接口，第十一串聯排列121連接到第七交叉站306的高端排列接口，第十二串聯排列122的兩端分別連接到第六交叉站305的高端排列接口、第五交叉站304的低端排列接口，第六交叉站305、第七交叉站306之間使用交叉傳輸線連接，第五交叉站304、第六交叉站305之間使用第十二串聯排列122連接，第四交叉站303、第五交叉站304之間使用交叉傳輸線連接，第四交叉站303通過交叉傳輸線與主控制記錄設備90連接。第一交叉站300、第四交叉站303將採集到的三維地震數據輸入到主控制記錄設備，並向下級採集設備轉發主控制記錄設備的命令；主控制記錄設備90將採集到的二維地震勘探數據進行處理、存儲和輸出顯示。
[0049]上述每個採集站採用內置電源供電，設置有高速數據傳輸電路，該高速數據傳輸電路包括兩個通路:上行數據傳輸通路以及下行命令傳輸通路，具備數據轉發和緩存能力；
[0050]上述每個交叉站可選用內置或外接電源供電，設置有高速數據傳輸電路，該高速數據傳輸電路包括兩個通路:上行數據傳輸通路以及下行命令傳輸通路，具備數據轉發和緩存能力；[0051]上述第一串聯排列110、第二串聯排列111、第三串聯排列112、第四串聯排列113、第五串聯排列114、第六串聯排列115、第七串聯排列116、第八串聯排列117、第九串聯排列118、第十串聯排列120、第十一串聯排列121、第十二串聯排列122、第十三串聯排列119採集到的數據最終匯聚到對應的第一交叉站300、第二交叉站301、第三交叉站302、第四交叉站303、第五交叉站304、第六交叉站305、第七交叉站306，越靠近頂層的數據傳輸率需求越高，頂層同樣是指主控制記錄設備90的方向，最靠近主控制記錄設備90的第一交叉站300、第四交叉站303和主控制記錄設備90之間的數據傳輸速率最高；
[0052]上述第三串聯排列112分布於兩條三維地震數據接收線中，其採集的地震數據傳輸到第二交叉站301，再經由第一交叉傳輸線401、第一交叉站300、第六交叉傳輸線400傳輸至主控制記錄設備90 ;主控制記錄設備90對接收到的數據進行處理，最終輸出符合野外實際布設位置的地震數據；
[0053]上述第五交叉站304、第六交叉站305之間由於地形原因無法使用交叉傳輸線連接，使用第十二串聯排列122連接，實現數據傳輸。
[0054]作為具體實施的例子，數傳電纜200採用非屏蔽雙絞線，第一交叉站300、第二交叉站301、第三交叉站302、第四交叉站303、第五交叉站304、第六交叉站305、第七交叉站306採用單模光纖線纜(全部光纜應採用同種材料)。
[0055]如上所述，對本實用新型的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本實用新型的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種內置電源有線地震儀器，其特徵在於第一串聯排列、第二串聯排列、第三串聯排列、第四串聯排列、第五串聯排列、第六串聯排列、第七串聯排列、第八串聯排列、第九串聯排列、第十串聯排列、第十一串聯排列、第十二串聯排列、第十三串聯排列連接到第一交叉站、第二交叉站、第三交叉站、第四交叉站、第五交叉站、第六交叉站、第七交叉站排列接口的輸入端，交叉站通過第一交叉傳輸線、第二交叉傳輸線、第四交叉傳輸線、第五交叉傳輸線與第十二串聯排列相互連接，最後通過第六交叉傳輸線、第三交叉傳輸線連接到主控制記錄設備構成三維地震勘探數據採集系統，其中第一串聯排列連接到第一交叉站的低端排列接口，第二串聯排列連接到第一交叉站的高端排列接口，第三串聯排列連接到第二交叉站的低端排列接口，第四串聯排列連接到第二交叉站的高端排列接口，第五串聯排列連接到第三交叉站的低端排列接口，第六串聯排列連接到第三交叉站的高端排列接口，第一交叉站、第二交叉站、第三交叉站之間通過交叉傳輸線連接，第一交叉站通過交叉傳輸線與主控制記錄設備相連，第七串聯排列連接到第四交叉站的低端排列接口，第八串聯排列連接到第四交叉站的高端排列接口，第九串聯排列連接到第五交叉站的低端排列接口，第十三串聯排列連接到第七交叉站的高端排列接口，第十一串聯排列連接到第七交叉站的低端排列接口，第十串聯排列連接到第六交叉站的高端排列接口，第十二串聯排列的兩端分別連接到第五交叉站的高端排列接口、第六交叉站的低端排列接口，第六交叉站、第七交叉站之間使用交叉傳輸線連接，第五交叉站、第六交叉站之間使用第十二串聯排列連接，第四交叉站、第五交叉站之間使用交叉傳輸線連接，第四交叉站通過交叉傳輸線與主控制記錄設備連接；第一交叉站、第四交叉站將採集到的三維地震數據輸入到主控制記錄設備，並向下級採集設備轉發主控制記錄設備的命令；主控制記錄設備將採集到的三維地震勘探數據進行處理、存儲和輸出顯示。
【文檔編號】G01V1/24GK203720368SQ201320614428
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2013年9月27日
【發明者】羅福龍, 夏穎, 甘志強 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司