分布式槽波地震勘探系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤礦地質(zhì)勘探儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式槽波地震勘探系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國(guó)的重要能源，在我國(guó)能源消耗的結(jié)構(gòu)比例中，煤炭占一次性能源的70%以上，煤炭生產(chǎn)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的低位。我國(guó)多數(shù)煤田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，在煤礦生產(chǎn)中，因復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害情況時(shí)有發(fā)生。目前地面煤礦勘測(cè)常用的方法一一三維地震勘探受地形影響較大，并且很難分辨落差小于5m的斷層等小型地質(zhì)構(gòu)造，井下物探方法也因探測(cè)距離短、準(zhǔn)確率差等因素很難滿足生產(chǎn)需要，而井下槽波地震技術(shù)憑借其施工方便、受影響因素小、解析精度高等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為煤礦地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)最理想的物探手段。因此研宄與發(fā)展先進(jìn)的槽波勘測(cè)技術(shù)及儀器裝備就顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型的目的之一在于，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，能提高勘探效率和精度的分布式槽波地震勘探系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提供的技術(shù)方案是:
[0005]—種分布式槽波地震勘探系統(tǒng)，其包括:
[0006]爆炸機(jī)，用于提供瞬時(shí)高壓引爆雷管；
[0007]震源觸發(fā)記錄儀，用于檢測(cè)起爆電源、起爆機(jī)、雷管形成電流回路的電壓信號(hào)，并產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)將觸發(fā)時(shí)間記錄并存儲(chǔ)，以利于井上的數(shù)據(jù)處理及反演；
[0008]分布式采集站，用于將槽波震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0009]主控機(jī)，主控機(jī)能通過GPS模塊進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)，并能對(duì)分布式采集站、震源觸發(fā)記錄儀和爆炸機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置以及相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理和記錄文件的讀取操作功能。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述主控機(jī)包括GPS模塊和預(yù)裝有相應(yīng)軟件的PC機(jī)，該P(yáng)C機(jī)上設(shè)有網(wǎng)絡(luò)通訊接口 ；所述相應(yīng)軟件包括網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議開發(fā)模塊、人機(jī)操作界面模塊、采集站參數(shù)設(shè)置模塊、采集站的數(shù)據(jù)讀取模塊和存儲(chǔ)及各采集站狀態(tài)監(jiān)控。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述震源觸發(fā)記錄儀包括STM32及分別與該STM32相連接的GPS模塊、溫補(bǔ)晶振TCXO、TF存儲(chǔ)卡、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊、電池電壓檢測(cè)模塊、觸發(fā)單元、電流互感器、輔助電源電路和網(wǎng)絡(luò)通訊接口。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述分布式采集站包括:
[0013]檢波器，接收來自槽波震動(dòng)的信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；
[0014]信號(hào)調(diào)理電路，由檢波器輸出的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后以適應(yīng)Σ -AADCLK模塊對(duì)電平的要求；
[0015]SPI串行總線，傳輸Σ - AADCLK模塊產(chǎn)生的模擬信號(hào)給分布式采集主控單元STM32 ；
[0016]分布式采集主控單元STM32，接受SPI總線上的數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)于SOPC中；
[0017]溫補(bǔ)晶振TCX0，為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)；
[0018]S0PC，采用TF卡，用于存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)；
[0019]輔助電源電路，包括電源變換模塊和鎳氫電池，為分布式采集站供電；
[0020]GPS模塊，對(duì)分布式采集站校驗(yàn)時(shí)鐘進(jìn)行同步；
[0021]24位Σ -AADCLK模塊，將調(diào)理后的信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，傳輸給SPI總線；功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊，分布式采集站采集功能按鍵按下后，開始采集數(shù)據(jù)，狀態(tài)顯示模塊實(shí)時(shí)顯示分布式采集站的工作情況。
[0022]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述信號(hào)調(diào)理電路中采用了程控放大器進(jìn)行阻抗匹配和信號(hào)的程控，所述信號(hào)調(diào)理電路上設(shè)有低通濾波器、帶阻濾波器和屏蔽罩。低通濾波器達(dá)到濾除自然界干擾，加入帶阻濾波器和加上屏蔽罩減少公平干擾和自然界中的電磁噪聲。
[0023]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述分布式采集站還包括電池電壓檢測(cè)模塊。電池電壓檢測(cè)模塊用來檢測(cè)電池的電壓，若電壓過低，分布式采集站的指示燈會(huì)提醒操作人員電量不足。
[0024]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述分布式采集站還包括網(wǎng)絡(luò)通訊接口，用于主控機(jī)和分布式采集站的通訊。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型提供的分布式槽波地震勘探系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、合理，下井操作前，將各設(shè)備充滿電，在地面上各分布式采集站和震源觸發(fā)記錄儀采用分別通過GPS模塊進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)，由主控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通訊的方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置操作；下井后，檢波器采用錨桿連接的方式進(jìn)行接收
[0026]震源振動(dòng)，分布式采集站狀態(tài)正常情況下，按動(dòng)采集功能按鈕，開始記錄數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)至TF存儲(chǔ)卡中。當(dāng)爆炸機(jī)按動(dòng)啟動(dòng)按鍵時(shí)，起爆電源、起爆機(jī)、雷管形成電流回路，電流互感器檢測(cè)到電流信號(hào)傳輸出電壓信號(hào)，觸發(fā)單元檢測(cè)到電壓信號(hào)并產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)記錄器將觸發(fā)時(shí)間記錄并存儲(chǔ)于TF存儲(chǔ)卡中。井下采集完畢后，將各設(shè)備運(yùn)送至地面，利用主控機(jī)將各分布式采集站存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和震源觸發(fā)記錄儀的時(shí)間記錄通過有線通訊傳輸至主控機(jī)，按照觸發(fā)時(shí)間將原始數(shù)據(jù)切割成處理所需數(shù)據(jù)。利用數(shù)據(jù)處理解釋軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理解釋，完成槽波透射法或反射法勘探?？偟脕碚f，有兩大優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型分布式槽波地震勘探系統(tǒng)采用信號(hào)可程控的的設(shè)計(jì)方案，配合24位Λ - Σ型高精度ADC進(jìn)行采樣，為信號(hào)采集提供了更多選擇方案；2、本實(shí)用新型研制的分布式槽波地震勘探系統(tǒng)，采用多個(gè)采集站，單個(gè)采集站的低功耗、便攜式設(shè)計(jì)，在實(shí)際使用時(shí)更方便，大大提高勘探效率和精度。
[0027]本實(shí)用新型提供的勘探方法的步驟簡(jiǎn)易，易于實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，大大提尚勘探效率和勘探精度。
[0028]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。
[0030]圖2是本實(shí)用新型的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]參見圖1和圖2，本實(shí)施例提供的一種分布式槽波地震勘探系統(tǒng)，其包括:爆炸機(jī)
4、震源觸發(fā)記錄儀3、分布式采集站2和主控機(jī)I。
[0032]具體的，爆炸機(jī)4，用于提供瞬時(shí)高壓引爆雷管；本實(shí)施例中，放炮線路檢說
[0033]測(cè)合格后，把開關(guān)轉(zhuǎn)到(充電)位置，起爆機(jī)發(fā)出蜂鳴聲音，經(jīng)10-20秒鐘充電指示燈發(fā)亮，表明主電容器兩端電壓已經(jīng)充滿，這時(shí)將開關(guān)轉(zhuǎn)到(放炮)位置，起爆機(jī)產(chǎn)生瞬間高壓，實(shí)現(xiàn)引爆雷管的目的。
[0034]震源觸發(fā)記錄儀3，用于檢測(cè)起爆電源、起爆機(jī)、雷管形成電流回路的電壓信號(hào)，并產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)將觸發(fā)時(shí)間記錄并存儲(chǔ)，以利于井上的數(shù)據(jù)處理及反演；所述震源觸發(fā)記錄儀包括STM32 301及分別與該STM32 301相連接的GPS模塊302、溫補(bǔ)晶振TCXO 303、TF存儲(chǔ)卡304、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊305、電池電壓檢測(cè)模塊306、電流互感器307、觸發(fā)單元308和網(wǎng)絡(luò)通訊接口 311和輔助電源電路。其中輔助電源電路是由電源變換模塊309和鎳氫電池310構(gòu)成。STM32 301采用自守時(shí)時(shí)鐘，同時(shí)帶有硬件驅(qū)動(dòng)開發(fā)、數(shù)據(jù)讀寫、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)的預(yù)處理、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、儀器狀態(tài)指示模塊等功能和模塊；GPS模塊302在井上就已經(jīng)對(duì)震源觸發(fā)記錄儀進(jìn)行時(shí)間同步校準(zhǔn)本；溫補(bǔ)晶振TCX0303提供準(zhǔn)確時(shí)鐘信號(hào)。操作人員把握好時(shí)間，按下功能按鍵啟動(dòng)震源觸發(fā)記錄儀，按動(dòng)爆炸機(jī)4啟動(dòng)按鍵，電流互感器307檢測(cè)到由起爆電源、起爆機(jī)4、雷管形成電流回路中的電流，并產(chǎn)生電壓信號(hào)，經(jīng)觸發(fā)單元308處理后輸出信號(hào)給STM32 301，STM32 301將起爆時(shí)間記錄并存儲(chǔ)于TF存儲(chǔ)卡中。一次采集結(jié)束后可以通過功能按鍵中的復(fù)位按鍵實(shí)現(xiàn)下一次的采集記錄。最后主控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通訊接口 311進(jìn)行通訊，將記錄的時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸給主控機(jī)I。
[0035]分布式采集站2，用于將槽波震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；具體的，所述分布式采集站包括:包括檢波器(Geophone) 210、信號(hào)調(diào)理電路209和分布式采集主控
[0036]單元STM32 201、輔助電源電路、電池電壓檢測(cè)模塊202、GPS模塊203、功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊204、溫補(bǔ)晶振TCXO 205, SOPC 206, SPI串行總線207、24位Σ - AADm模塊208和網(wǎng)絡(luò)通訊接口 213。電池電壓檢測(cè)模塊202實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分布式采集站的電壓情況；GPS模塊203自動(dòng)時(shí)間同步校準(zhǔn)；功能按鍵、狀態(tài)顯示模塊204啟動(dòng)和關(guān)閉分布式采集站及顯示分布式采集站的運(yùn)行情況；溫補(bǔ)晶振TCXO 205提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。檢波器210將槽波震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，且每個(gè)分布式采集站控制4個(gè)獨(dú)立的采集通道同步采集，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路209調(diào)理，再經(jīng)過24位Σ - AADm模塊208進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由SPI串行總線207傳輸，最后經(jīng)過分布式采集主控單元STM32 201進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)于S0PC206中。輔助電源電路向分布式采集站2供電。
[0037]本實(shí)施例中，較佳的，信號(hào)調(diào)理電路209的主要作用是將由檢波器210輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路209后以適應(yīng)24位Σ - AADm模塊208對(duì)電平的要求。在本實(shí)施例中，從檢波器210出來的電壓信號(hào)范圍一般是IuV?IV，檢測(cè)到完整的地震信號(hào)對(duì)信號(hào)調(diào)理電路209有很高的要求:高輸入阻抗(阻抗匹配)、高共模抑制比CMRR、低噪聲、低漂移、增益可選等。本實(shí)施例中采用使儀器小型化和集成化、減少元器件、簡(jiǎn)化電路和減小系統(tǒng)噪聲。然后經(jīng)過程控放大器進(jìn)行阻抗變換以提高其采集精度同時(shí)進(jìn)行程控放大提供電壓增