專利名稱：：短信型無纜地震儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種地震儀，特別是涉及一種短信型無纜地震儀。
背景技術(shù)：
：1、地震儀器現(xiàn)狀高精度數(shù)字地震儀是用來記錄人工或天然地震信號，然后根據(jù)這些地震信號的記錄來尋找油、氣、煤和其他礦產(chǎn)資源的地質(zhì)勘探儀器，并可用于探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、進行工程及地質(zhì)災害預測等。地震勘探法目前仍然是在陸地和海洋勘探石油和天然氣的主要手段，同時也是其他礦產(chǎn)資源的重要勘探方法，并廣泛應用于研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工程勘探和檢測、地質(zhì)災害預測等方面。其基本方法是在勘探靶區(qū)的地面上埋放數(shù)千乃至上萬只地震波傳感器(即地震檢波器)，在海上則是用海洋勘探船拖放數(shù)根l-2km長的海上漂纜(漂纜每隔數(shù)十米包裹一個地震檢波器)，然后用炸藥或可控震源(在陸地)或高壓空氣槍(在海上)激發(fā)人工地震。地震波向地下深處傳播，遇到不同性質(zhì)地層的分界面就會產(chǎn)生反射，地震檢波器拾取到反射波并將其轉(zhuǎn)換成模擬電信號，然后由高精度的數(shù)字地震儀把這些模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號記錄下來。野外勘探接收到的大量數(shù)據(jù)通過室內(nèi)用高速計算機進行復雜的信號處理和反演計算，才能得到清晰可靠的地下結(jié)構(gòu)圖像，最終確定礦產(chǎn)資源的位置和深度。用礦產(chǎn)資源地球物理勘探的數(shù)字地震儀按照數(shù)據(jù)傳輸方式可以分為三類有線遙測地震儀、無線遙測地震儀、無纜存儲式地震儀。有線遙測地震儀的特征是完全由有線系統(tǒng)發(fā)送指令和傳送采集數(shù)據(jù)。在目前的野外實際應用中占有主導地位，占據(jù)世界地震儀市場的絕大部分份額，常用的有Sercel公司的408/428系列、ION公司的SystemIV、Scorpion和AriesII系統(tǒng)、德國DMT公司的Summit系統(tǒng)、美國WesternGeco公司的UniQ系統(tǒng)等。目前在我國石油和天然氣勘探行業(yè)使用的儀器極大部分是從國外進口的有線遙測地震儀。利用無線系統(tǒng)發(fā)送指令和傳送采集數(shù)據(jù)的儀器稱為無線遙測地震儀，一般用于特殊地表條件下施工，也占有一定市場。Fairfield公司的BOX系統(tǒng)和WirelessSeismic公司的WirelessSeismic系統(tǒng)均為無線遙測數(shù)字地震儀。英國Vibtech公司(已經(jīng)被Sercel公司收購，發(fā)展成Unite系統(tǒng))首次推出一種新型遙測地震儀系統(tǒng)——IT系統(tǒng)，命名為"蜂窩地震"采集系統(tǒng)。它不同于以往的無線系統(tǒng)，IT系統(tǒng)采用蜂窩無線的專利技術(shù)。遙控采集部件(RemoteAcquisitionUnit-RAU)和它們的"本地節(jié)點"(localnode)間的通信采用無需許可證的2.4GHzISM頻段。在放炮時，IT系統(tǒng)采用蜂窩無線網(wǎng)絡來遙控傳感器數(shù)據(jù)到記錄部件，然后再通過光纜線將地震數(shù)據(jù)送到中央記錄系統(tǒng)。無纜存儲式地震儀是一種特殊類型的地震儀，其特征是沒有大線，沒有地震數(shù)據(jù)傳輸；每個采集站接收放炮數(shù)據(jù)后自動存儲，再用專門的數(shù)據(jù)回收系統(tǒng)把所有放炮數(shù)據(jù)從采集站中取出來；有部分儀器利用無線系統(tǒng)對所用的采集站發(fā)送發(fā)炮等命令，但不接收數(shù)據(jù)，不監(jiān)視采集站的工作狀態(tài)。天然地震臺站的觀測均采用無纜式記錄系統(tǒng)(早期用紙剖面直接記錄)，在地震勘探領(lǐng)域，最早的無纜系統(tǒng)是七十年代由Amoco公司研制的SGR(SeismicGroupRecorder)，早期的SRG系統(tǒng)是"盲放(shootblind)"的，即SGR的地面單元中安裝有磁帶機，一旦地面單元布設(shè)后，地震數(shù)據(jù)記錄在磁帶上，無法知道地面單元是否工作正常。這種方法雖然不被很多人所接受，但由于他能明顯提高生產(chǎn)效率，在巔峰時期，曾經(jīng)有20個野外隊裝備了這種儀器。當時在"盲放"時，大約有1%的地震道會有問題，這在目前的有線系統(tǒng)中也是允許的。美國ION公司(原1/0公司)在1999年推出了RSR(RemoteSeismicRecorder)遠程地震信號記錄儀，能實現(xiàn)6個模擬檢波器通道的地震數(shù)據(jù)采集。RSR系統(tǒng)能與ION公司的IMAGE系統(tǒng)兼容，二者可以組成有線無線混合采集系統(tǒng)。ION公司在2002年將RSR系統(tǒng)升級到VectorSeisSYSTEMIV系統(tǒng)的遠程記錄儀，稱為VRSR2。VectorSeisSYSTEMIV中央控制系統(tǒng)有控制單元(稱為V2)、射頻天線、中央收發(fā)器和中央收發(fā)器控制器構(gòu)成。V2通過射頻天線與所有的VRSR2構(gòu)成射頻遙測系統(tǒng)，通過采集指令啟動VRSR2采集站的數(shù)據(jù)采集，檢測VRSR2的狀態(tài)。與RSR的功能和結(jié)構(gòu)基本相同，但不再支持模擬檢波器，而是采用了三分量的MEMS數(shù)字檢波器。無纜存儲式地震采集站由于沒有實時監(jiān)視記錄和常用的現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)控手段，所以還不能被工業(yè)界普遍接受，在我國使用也存在不符合地震作業(yè)規(guī)范等問題，到目前為止，還沒有無纜存儲式地震采集站在我國進行實際地震勘探作業(yè)。但由于地震勘探的精度要求使得地震儀器的道數(shù)越來越多，據(jù)國內(nèi)外專家估計，隨著地震勘探精度的需求，油氣工業(yè)界很快就需要30000道到50000道的儀器，到2025年，也許我們需要25萬道的地震采集儀器。而對于50000道以上的有線采集儀器，電纜的管理和維護是非常困難的，也需要花費大量的成本。所以目前很多專家預測無纜存儲式地震采集站將是下一步地震勘探儀器的發(fā)展方向。由于無纜存儲式地震儀器的研制相對比較容易，目前國內(nèi)外有不少大學、研究機構(gòu)和公司進行了此種地震采集站的研制工作。國內(nèi)有東方地球物理公司的GPS授時地震儀、中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所的海底地震儀和金屬礦勘探無纜存儲式地震儀、吉林大學的無纜遙測地震儀。國外有美國10N公司的FireFly無纜地震采集系統(tǒng)、法國Sercel公司的Unite系統(tǒng)、美國AscendGeo公司的Ultra無纜陸地地震采集系統(tǒng)、美國0Y0Geospace公司的GSR(GeospaceSeismicRecorder)系統(tǒng)、美國Firfield公司的Z系統(tǒng)、美國SeismicSource公司的Sigma系統(tǒng)。目前，中國所有的大型地震勘探儀器均依賴于從美國、法國等發(fā)達國家進口。由于無纜存儲式地震采集站還沒有被我國地球物理勘探界所接受，目前還沒有國內(nèi)的企業(yè)采購這種地震儀。國產(chǎn)的無纜存儲式地震儀器也處于研制階段，還沒有正式的產(chǎn)品問世。2、當今無纜存儲式地震儀器的不足之處常規(guī)無纜存儲式地震儀主要由控制單元、采集單元、存儲單元、時間同步單元和電源管理控制單元等組成。當今的無纜存儲式地震儀有下列三大問題①大部分無纜存儲式地震儀的采集站不能接收控制指令實現(xiàn)工作狀態(tài)的控制和把工作狀態(tài)返回到中心站如東方地球物理公司的GPS授時地震儀、中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所的海底地震儀和金屬礦勘探無纜存儲式地震儀、吉林大學的無纜遙測地震儀、法國Sercel公司的Unite系統(tǒng)(自主存儲模式)、美國0Y0Geospace公司的GSR系統(tǒng)、美國Firfield公司的Z系統(tǒng)、美國SeismicSource公司的Sigma系統(tǒng)(自主式采集模式)，而美國ION公司的FireFly無纜地震采集系統(tǒng)、美國AscendGeo公司的Ultra無纜陸地地震采集系統(tǒng)和美國SeismicSource公司的Sigma系統(tǒng)(無線網(wǎng)絡模式)則采用專用的無線網(wǎng)絡實現(xiàn)激發(fā)同步和返回采集站的狀態(tài)信息。②所有無纜存儲式地震儀的采集站不能發(fā)送數(shù)據(jù)到中心站實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時質(zhì)量控制這是到目前為止還不能解決的難題。沒有數(shù)據(jù)的實時質(zhì)量控制，就不能在現(xiàn)場知道地震數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，包括激發(fā)能量的強弱、采集站工作是否正常、檢波器工作是否正常等。目前在野外施工中，每天可以激發(fā)幾百炮記錄，如果到室內(nèi)回放后發(fā)現(xiàn)有大量的不正常工作數(shù)據(jù)，再進行補炮將花費大量人力和物力。所以，這種儀器的施工方法還沒有被我國的地震勘探界所接受。③采集站的GPS只用于授時同步，大部分常規(guī)存儲式無纜地震采集站沒有進行定位或定位精度不夠由于各采集站要進行同步數(shù)據(jù)采集，授時型GPS接收機可以提供lpps授時信號輸出，可以達到MS20nS的精度，足以滿足儀器要求的同步精度。但由于GPS單點定位精度較低，一般為士10m，有SA影響時為士100m，不能滿足地震勘探的精度要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種能利用手機短信進行控制和數(shù)據(jù)傳送的短信型無纜地震儀。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型短信型無纜地震儀是無纜地震儀采集站包括主控單元、采集單元、存儲單元、GPS單元和電源管理控制單元，其特別之處在于還包括手機單元，主控單元分別連接采集單元、存儲單元、GPS單元、電源管理控制單元和手機單元。針對常規(guī)無纜存儲式地震儀存在的三大問題，我們引入利用手機短信對無纜地震儀的存儲式無纜采集站進行狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)傳送，利用多GPS站聯(lián)合定位技術(shù)實現(xiàn)cm級定位，使得無纜存儲式地震儀具有狀態(tài)控制功能、數(shù)據(jù)傳送功能和cm級的定位功能，成為功能完整的新一代無纜存儲式地震儀——利用手機短信進行控制和數(shù)據(jù)傳送的無纜地震儀(簡稱為短信型無纜地震儀)。雖然單個GPS定位，定位精度較低，一般為士10m，不能滿足地震勘探的定位精度要求(分米級)。而本實用新型地震儀的優(yōu)勢是通過手機短信控制和傳送功能，能夠?qū)崿F(xiàn)在幾十或幾百平方公里的范圍內(nèi)，布設(shè)幾百甚至幾萬個GPS站點進行測量，從而形成大型GPS站點網(wǎng)絡，利用這個大型GPS網(wǎng)絡進行測量誤差消除后，可以達到厘米級的定位精度，從而滿足地震勘探的定位精度要求。本實用新型利用手機短信進行控制和數(shù)據(jù)傳送的技術(shù)解決方案，是以非常簡單廉價的方式解決了無纜地震儀沒有實時質(zhì)量控制這個難題，大大提高了無纜地震儀的使用范圍和施工效率。作為優(yōu)化，所述采集單元由多路開關(guān)、前置放大器、A-E調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字濾波器和測試信號發(fā)生器組成；連接主控單元的數(shù)字濾波器依次連接多路并列的A-E調(diào)制解調(diào)器、前置放大器和連接檢波器的多路開關(guān)；數(shù)字濾波器再通過測試信號發(fā)生器連接多路開關(guān)。作為優(yōu)化，一路調(diào)制解調(diào)器支持連接兩路前置放大器和連接檢波器的多路開關(guān)；所述前置放大器為程序設(shè)置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益型。作為優(yōu)化，所述主控單元通過串口分別與手機單元和GPS單元連接，通過FIFO存儲器接口連接采集單元，并連接存儲單元；電源管理控制單元連接并為手機單元、GPS單元、采集單元、主控單元和存儲單元提供電源支持和進行供電管理。作為優(yōu)化，所述手機單元使用GSM、CDMA或3G手機芯片，并用串口與主控單元連接；GPS單元采用OEMGPS接收模塊；存儲單元采用8G的SD卡。其由六大單元組成主控單元、采集單元、手機單元、GPS單元、電源管理控制單元和存儲單元。與國內(nèi)外無纜地震儀的不同之處是引入了手機單元，大大提高了無纜地震儀的使用范圍和施工效率，主要優(yōu)勢表現(xiàn)在(l)利用手機短信對無纜地震儀進行數(shù)據(jù)傳送，從而可以滿足地震采集數(shù)據(jù)質(zhì)量實時監(jiān)控的要求，這是其他無纜地震儀都沒有解決的難題。其以非常簡單廉價的方式解決了這個難題；(2)利用手機短信完成無纜地震采集站開機、關(guān)機和休眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，并可以隨時了解電源工作狀態(tài)，這大大降低了電源的損耗，延長了采集站的工作時間；(3)利用手機短信完成地震數(shù)據(jù)的同步采集，大大提高采集的靈活性和效率；(4)利用手機短信完成GPS數(shù)據(jù)的同步采集，便于在室內(nèi)進行多GPS站聯(lián)合定位處理，并且可以隨時知道采集站的位置，便于查找；(5)利用手機短信進行采集站工作狀態(tài)監(jiān)測和設(shè)置，隨時了解采集站的工作狀態(tài)；(6)利用手機短信可以利用商業(yè)網(wǎng)絡進行工作，這時，原則上可以把中心站設(shè)置在世界上的任何地方進行控制和操作。也可以租用商業(yè)部門的車載移動基站或建立自己的專用移動基站以方便管理、提高效率和節(jié)約成本。利用手機短信接收控制指令實現(xiàn)工作狀態(tài)的控制和把工作狀態(tài)返回到中心站是利用無纜地震儀上的手機模塊，接受和發(fā)送短信，從而實現(xiàn)接收指令功能和返回工作狀態(tài)信息功能，常用的控制指令和工作狀態(tài)返回信息有(1)開機指令，返回開機狀態(tài)中心站發(fā)送開機指令，采集站收到開機指令后使得處于休眠狀態(tài)的采集站進入記錄狀態(tài)，準備采集數(shù)據(jù)，并向中心站返回開機狀態(tài)，說明開機成功，并返回電源狀態(tài)、存儲器剩余空間等信息。(2)休眠指令除保持CPU處于最低狀態(tài)下和保持手機處于待機狀態(tài)下外，關(guān)閉其他所有電路，等待開機指令。(3)關(guān)機指令關(guān)機指令有時間參數(shù)T，表示除保持CPU處于待機狀態(tài)下外，關(guān)閉其他所有電路，在T分鐘后主動轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)，等待開機指令。(4)采集參數(shù)設(shè)置指令該指令對采集站設(shè)置采集參數(shù)，包括采樣率、記錄長度、前置放大器增益、數(shù)據(jù)存放格式等。(5)數(shù)據(jù)定時同步采集指令該指令有參數(shù)Tl、T2和dT，命令采集站在Tl時間開始，按時間間隔dT進行數(shù)據(jù)采集，直到T2時間為止。Tl、T2為年月時分秒格式的時間，dT的單位為秒，當dT=0時，無間隔連續(xù)采集；當Tl=T2時，只采集一次。(6)電源狀態(tài)指令，返回電源狀態(tài)中心站發(fā)送電源狀態(tài)查詢指令，采集站返回電源狀態(tài)。當電源管理模塊發(fā)現(xiàn)電源只能工作XXX分鐘時，將自動發(fā)送電源狀態(tài)到中心站，其中XXX可以事先用指令設(shè)定。(7)存儲器狀態(tài)指令，返回存儲器狀態(tài)中心站發(fā)送存儲器狀態(tài)查詢指令，采集站返回存儲器剩余空間狀態(tài)。(8)GPS采集指令，返回GPS坐標中心站發(fā)送GPS坐標采集指令，所有采集站將同步采集GPS坐標，便于在室內(nèi)進行多GPS站聯(lián)合定位處理。(9)采集單元檢測指令，返回采集單元狀態(tài)中心站發(fā)送采集單元檢測指令，采集站收到后完成采集單元檢測，并返回采集單元狀態(tài)信息。利用手機短信完成數(shù)據(jù)傳送功能是基于一條手機短信可以發(fā)送160個字節(jié)，所以我們可以利用手機短信實現(xiàn)整道記錄的數(shù)據(jù)或其中部分數(shù)據(jù)的發(fā)送和傳送。在正式生產(chǎn)前的激發(fā)和接收參數(shù)試驗時，需要把整道記錄的數(shù)據(jù)傳送到中心站，這時可以用多個短信實現(xiàn)整道數(shù)據(jù)的傳送。在正式生產(chǎn)時，為了進行質(zhì)量監(jiān)控，則可以只用一個短信傳送部分數(shù)據(jù)或只傳送質(zhì)量監(jiān)控信息即可?？梢杂孟铝兄噶顚崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和傳送。(10)數(shù)據(jù)傳送指令該指令有參數(shù)F(標識)，Data_Format_F(數(shù)據(jù)格式標識)，Trace_Nol(起始道號)，Trace—No2(終了道號)，dNo(道號間隔)，Tl(起始時間)，T2(終了時間)，dT(采樣間隔)。F(標識)為數(shù)據(jù)傳送指令標識碼，由2位(用巳&表示)組成Fi=o表示傳送已經(jīng)采集的數(shù)據(jù)；巳=1表示對采集站進行設(shè)置，傳送即將采集的數(shù)據(jù)；F2=0表示傳送整道記錄的數(shù)據(jù)，此時Tl和T2可以不填；&=!表示傳送記錄數(shù)據(jù)中從Tl到T2的數(shù)據(jù)；F2=2表示傳送記錄數(shù)據(jù)中的初至波部分數(shù)據(jù)，此時Tl和T2可以不填。&=9表示不需要把數(shù)據(jù)傳送到中心站進行質(zhì)量監(jiān)控，這時只要傳送每道記錄的能量值進行質(zhì)量控制即可，使用本指令，每條短信可以傳送40炮記錄的能量值，當正常生產(chǎn)并且非常順利時可以使用本指令。Data_Format_F(數(shù)據(jù)格式標識)為傳送的數(shù)據(jù)格式標識碼Data_F0rmat_F=0表示采用符號位傳送數(shù)據(jù)，此時一條短信最多可以傳送1280個數(shù)據(jù)個數(shù)據(jù)個數(shù)據(jù)個數(shù)據(jù)個數(shù)據(jù)Data_F0rmat_F=1表示采用1個字節(jié)傳送數(shù)據(jù)，此時一條短信最多可以傳送160Data_F0rmat_F=2表示采用2個字節(jié)傳送數(shù)據(jù)，此時一條短信最多可以傳送80Data_F0rmat_F=3表示采用3個字節(jié)傳送數(shù)據(jù)，此時一條短信最多可以傳送53Data_F0rmat_F=4表示采用4個字節(jié)傳送數(shù)據(jù)，此時一條短信最多可以傳送40TraCe_Nol和TraCe_No2分別表示需要傳送數(shù)據(jù)的起始記錄道號和終了道號，dNo表示道號間隔。Tl，T2是以樣點數(shù)分別表示的起始時間和終了時間，傳送數(shù)據(jù)從第Tl個樣點開始，到第T2個樣點為止，dT表示重采樣間隔。本實用新型另一大特點是利用多GPS站聯(lián)合定位技術(shù)實現(xiàn)厘米級定位精度。采集站需要GPS用于授時同步，授時型GPS接收機可以提供lpps授時信號輸出，可以達到RMS20nS的精度，足以滿足儀器要求的同步精度。由于GPS單點定位精度較低，一般為±10m，有SA影響時為±lOOrn，而地震勘探的定位精度要求在分米級，所以用單個GPS定位不能滿足要求。而本實用新型地震儀的優(yōu)勢是幾十或幾百平方公里的范圍內(nèi)，可以布設(shè)幾百甚至幾萬個GPS站點進行測量，從而形成大型GPS站點網(wǎng)絡，利用這個大型GPS網(wǎng)絡進行測量誤差消除后，可以達到厘米級的定位精度。本實用新型短信型無纜地震儀與現(xiàn)有無纜地震儀相比具有顯著的地震勘探施工流程優(yōu)勢，能適用更加靈活的觀測系統(tǒng)設(shè)計方法，在試驗階段可以傳送所有或部分采集數(shù)據(jù)，進行實時數(shù)據(jù)分析；具有能減少測量工作量，布設(shè)采集設(shè)備更加靈活簡便，方便采用定時放炮同步采集模式，有利于提高施工效率，回收數(shù)據(jù)靈活，能自動生成SPS文件，自動計算厘米級精度的坐標，以非常簡單廉價方式解決了無纜地震儀沒有實時質(zhì)量控制難題，大大提高了無纜地震儀的使用范圍和施工效率的優(yōu)點。圖1是本實用新型短信型無纜地震儀采集站的電路原理圖；圖2是本實用新型短信型無纜地震儀采集站中采集單元的電路原框圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實例作更進一步說明本實用新型短信型無纜地震儀是無纜地震儀采集站由主控單元4、采集單元3、手機單元1、GPS單元2、電源管理控制單元5和存儲單元6六部分組成。主控單元4分別連接采集單元3、存儲單元6、GPS單元2、電源管理控制單元5和手機單元1。所述采集單元由多路開關(guān)提供18通道的模擬檢波器信號輸入，可以程序設(shè)置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益，并實現(xiàn)4、2、1、0.5、或0.25的采樣率。所述采集單元由多路開關(guān)31、前置放大器32(CS3301A或CS3302A)、A-E調(diào)制解調(diào)器33(CS5371A或CS5372A)、數(shù)字濾波器34(CS5376A)和測試信號發(fā)生器35(CS4373A)組成；連接主控單元4的數(shù)字濾波器34依次連接多路并列的A-E調(diào)制解調(diào)器33、前置放大器32和連接檢波器7的多路開關(guān)31;數(shù)字濾波器34再通過測試信號發(fā)生器35連接多路開關(guān)31。每一路調(diào)制解調(diào)器33支持連接兩路前置放大器32和連接檢波器7的多路開關(guān)31。多路開關(guān)選擇輸入測試信號或模擬檢波器信號。前置放大器采用CirrusLogic公司的CS3301A時適用于動圈式檢波器，采用用CS3302A時適用于水聽器，可以程序設(shè)置OdB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益。A-E調(diào)制解調(diào)器采用CirrusLogic公司的CS5371A(單通道)或CS5372A(雙通道)，數(shù)字濾波器則選用CS5376A。CS5371A/CS5372A和CS5376A是CirrusLogic公司專為地球物理勘探而設(shè)計的AD轉(zhuǎn)換套片，二者組合可以實現(xiàn)24位模數(shù)轉(zhuǎn)換，并提供4、2、1、0.5、或0.25的采樣率。2片CS5372A或4片CS5371A和1片CS5376可以實現(xiàn)4通道的模擬地震信號數(shù)據(jù)采集。主控單元可以由ARM系列CPU(根據(jù)不同的道數(shù)采用不同功能的型號，在單站單道時可以用C51CPU，原則是夠用就行以降低功耗)、SDRAM存儲器、USB接口和以太網(wǎng)接口等組成，還提供串口分別與手機單元和GPS單元連接，提供FIFO存儲器接口連接采集單元，并連接存儲單元。8[0064]電源管理控制單元連接并為手機單元、GPS單元、采集單元、主控單元和存儲單元提供電源支持和進行供電管理。電源管理單元的功能把12V的電池電壓轉(zhuǎn)換為5V，3.3V，2.7V，1.8V等供給主控單元、采集單元、GPS單元、手機單元和存儲單元；隨時根據(jù)主控模塊的指令關(guān)閉和開啟各單元的供電；檢測電源剩余容量并及時報警。所述手機單元可以選用GSM、CDMA或3G手機芯片，并用串口與主控單元連接。通過關(guān)閉除手機短信以外的所有功能，可降低運行成本和能耗。GPS單元可以選用Fastrax公司IT03OEMGPS接收模塊，特點是尺寸小(22x23x2.7mm)、功耗超低(<95mW@2.7V)、靈敏度非常高(-156dBm(跟蹤))、精確的1PPS授時信號輸出可以達到RMS20nS的精度和價格低廉。存儲單元選用8G的SD卡。其與國內(nèi)外現(xiàn)有無纜地震儀的不同之處是引入了手機單元，以非常簡單廉價的方式解決了無纜地震儀沒有實時質(zhì)量控制這個難題，使得無纜地震儀發(fā)生了本質(zhì)的變化，大大提高了無纜地震儀的使用范圍和施工效率。下面介紹，本實用新型短信型無纜地震儀施工流程(以炸藥激發(fā)地震勘探為例)在決定某一區(qū)塊需要進行地震勘探后，常規(guī)流程是①根據(jù)地質(zhì)要求先進行觀測系統(tǒng)設(shè)計；②對激發(fā)和接收因素進行試驗，確定最佳方案；③進行測量工作，把所有檢波器和炮點位置用木樁和小旗做好標記；④布設(shè)采集設(shè)備；⑤放炮激發(fā)采集數(shù)據(jù)；⑥數(shù)據(jù)處理和分析。施工流程如下(1)根據(jù)地質(zhì)要求先進行觀測系統(tǒng)設(shè)計由于無纜地震采集站沒有笨重的電纜，總體重量大大減輕，而且沒有電纜長度的限制，使得地震勘探觀測系統(tǒng)的設(shè)計更加靈活。(2)對激發(fā)和接收因素進行試驗，確定最佳方案在實際施工中，需要激發(fā)幾十甚至上百炮確定激發(fā)藥量、激發(fā)井深等激發(fā)因素和檢波器組合方式和埋置方式等接收因素。特點是每次激發(fā)間隔較大，有充裕時間進行數(shù)據(jù)收集。這時可以用短信按需要把所有或部分采集數(shù)據(jù)發(fā)送到中心站，便于進行實時數(shù)據(jù)分析。(3)測量工作與常規(guī)地震勘探不同之處是無需把所有檢波器和炮點位置用木樁和小旗做標記，只需要對控制點做標記，大部分點可以借助普通GPS進行定位，或利用控制點進行目測定位即可，精確的坐標可由采集站中的GPS確定，這將大大降低測量成本，減少工作量，提高工作效率。(4)布設(shè)采集設(shè)備由于無纜地震采集站沒有笨重電纜的限制，采集站的布設(shè)就非常簡單。布設(shè)后按啟動開關(guān)打開電源；采集站進行自檢和GPS定位；向中心站發(fā)送自檢結(jié)果和坐標信息(向中心站報到)；中心站發(fā)關(guān)機指令使采集站進入關(guān)機狀態(tài)，關(guān)機結(jié)束時間設(shè)定在預計布設(shè)完所有采集站的時間；所有采集站在設(shè)定的時間同時進入休眠狀態(tài)，等待開機指令。(5)放炮激發(fā)采集數(shù)據(jù)一旦所有采集站布設(shè)完成后(當然炸藥激發(fā)等其他準備工作均已經(jīng)就緒)，先發(fā)送數(shù)據(jù)傳送指令，設(shè)定數(shù)據(jù)傳送方式；然后發(fā)送數(shù)據(jù)定時同步采集指令進行定時啟動放炮，按同步時間記錄數(shù)據(jù)，大大提高施工效率。(6)回收數(shù)據(jù)當存儲器充滿數(shù)據(jù)后，需要把采集站放到中心站進行數(shù)據(jù)回收，可以采用USB接口或網(wǎng)絡接口與中心站服務器連接完成數(shù)據(jù)回收，然后進行數(shù)據(jù)編排，計算GPS網(wǎng)絡系統(tǒng)高精度坐標，生成SPS文件。[0077](7)數(shù)據(jù)處理和分析采用與常規(guī)處理一樣的數(shù)據(jù)處理和分析方法。利用手機短信接收控制指令實現(xiàn)工作狀態(tài)的控制和把工作狀態(tài)返回到中心站，并實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的傳送時，使用的控制指令有下列十條指令集簡表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>其通過引入了手機單元，以非常簡單廉價的方式解決了現(xiàn)有無纜地震儀沒有實時質(zhì)量控制這個難題，使得無纜地震儀發(fā)生了本質(zhì)的變化，大大提高了無纜地震儀的使用范圍和施工效率。利用手機短信對現(xiàn)有無纜地震儀的存儲式無纜采集站進行控制和數(shù)據(jù)傳輸，利用多GPS站聯(lián)合定位技術(shù)實現(xiàn)厘米級定位，解決了常規(guī)存儲式無纜地震儀存在的問題即①采集站不能接收控制指令實現(xiàn)工作狀態(tài)的控制；②采集站不能發(fā)送數(shù)據(jù)到中心站實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時質(zhì)量控制；③采集站的GPS只用于授時同步，大部分常規(guī)存儲式無纜地震采集站沒有進行定位或定位精度不夠。權(quán)利要求一種短信型無纜地震儀，無纜地震儀采集站包括主控單元、采集單元、存儲單元、GPS單元和電源管理控制單元，其特征在于還包括手機單元，主控單元分別連接采集單元、存儲單元、GPS單元、電源管理控制單元和手機單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述短信型無纜地震儀，其特征在于所述采集單元由多路開關(guān)、前置放大器、A-E調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字濾波器和測試信號發(fā)生器組成；連接主控單元的數(shù)字濾波器依次連接多路并列的A-E調(diào)制解調(diào)器、前置放大器和連接檢波器的多路開關(guān)；數(shù)字濾波器再通過測試信號發(fā)生器連接多路開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述短信型無纜地震儀，其特征在于一路調(diào)制解調(diào)器支持連接兩路前置放大器和連接檢波器的多路開關(guān)；所述前置放大器為程序設(shè)置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益型。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述短信型無纜地震儀，其特征在于所述主控單元通過串口分別與手機單元和GPS單元連接，通過FIFO存儲器接口連接采集單元，并連接存儲單元；電源管理控制單元連接并為手機單元、GPS單元、采集單元、主控單元和存儲單元提供電源支持和進行供電管理。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述短信型無纜地震儀，其特征在于所述手機單元使用GSM、CDMA或3G手機芯片，并用串口與主控單元連接；GPS單元采用OEMGPS接收模塊；存儲單元采用8G的SD卡。專利摘要本實用新型涉及一種短信型無纜地震儀，為解決現(xiàn)有無纜地震儀不能進行實時質(zhì)量控制問題，其采集站包括主控單元、采集單元、存儲單元、GPS單元和電源管理控制單元，其特別之處在于還包括手機單元，主控單元分別連接采集單元、存儲單元、GPS單元、電源管理控制單元和手機單元。其具有能減少測量工作量，布設(shè)采集設(shè)備更加靈活簡便，方便采用定時放炮同步采集模式，有利于提高施工效率，回收數(shù)據(jù)靈活，能自動生成SPS文件，自動計算厘米級精度的坐標，以簡單廉價方式解決了無纜地震儀沒有實時質(zhì)量控制難題，大大提高使用范圍和施工效率的優(yōu)點。文檔編號G01V1/22GK201514489SQ200920176018公開日2010年6月23日申請日期2009年9月9日優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日發(fā)明者劉光鼎,宋祁真,羅維炳,郭建申請人:中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所;北京吉奧菲斯科技有限責任公司