【摘要】：地震勘探是地球物理勘探中解決油氣勘探問題最重要、最有效的一種方法。針對傳統(tǒng)有纜地震勘探采集系統(tǒng)的種種弊端,目前地震勘探無線采集系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)是一個研究熱點。本文是在課題組總體設(shè)計的地震勘探數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)框架下,開展了地震勘探數(shù)據(jù)無線采集節(jié)點的AD轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)開發(fā)研究。完成了單分量地震勘探數(shù)據(jù)無線采集節(jié)點的AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲以及通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)等研究開發(fā)工作,并且在此基礎(chǔ)上完成了三分量地震勘探數(shù)據(jù)無線采集節(jié)點的相應(yīng)功能。數(shù)據(jù)采集端采用動圈式檢波器,選用精度高達(dá)32位、采樣率最高可設(shè)置為4000Hz的AD轉(zhuǎn)換器ADS1282對模擬地震信號進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換,以滿足高精度、高分辨率的地震勘探數(shù)據(jù)采集要求。由于無線采集節(jié)點采用的供電電池能量有限,為了延長無線采集節(jié)點的野外工作時間,選用STM32L1和STM32L4系列超低功耗單片機作為微控制器。為解決傳輸網(wǎng)絡(luò)不佳、掉電等意外發(fā)生而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的問題,開發(fā)的AD轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)具有本地存儲功能。通過移植FatFs文件系統(tǒng),將AD轉(zhuǎn)換后的地震數(shù)據(jù)按照時間順序?qū)懭氪笕萘看鎯ζ鱐F卡中,以便隨時根據(jù)振動的震源時間讀取相應(yīng)的采集數(shù)據(jù)。針對地震勘探數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)對時間同步的要求,本系統(tǒng)采用GPS授時和單片機定時器計時兩種方式,使時間同步精度達(dá)到微秒級,并且可定期對地震數(shù)據(jù)采樣時間進(jìn)行同步,基本能滿足時間同步性的需求。為達(dá)到將地震勘探無線采集系統(tǒng)中的采集數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)哪康?采用基于WiFi和ZigBee的混合網(wǎng)絡(luò)無線傳輸方案,將由AD轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中存儲的采集數(shù)據(jù)通過無線方式匯集到采集中心。其中,低速、低功耗的ZigBee協(xié)議用于上位機和采集節(jié)點之間的命令傳輸,系統(tǒng)上線后一直處于工作狀態(tài);而高速、高功耗的WiFi則只用于傳輸大量的地震數(shù)據(jù),僅在需要傳輸數(shù)據(jù)時開啟。多分量地震勘探數(shù)據(jù)采集技術(shù)日益成為主流的地震勘探技術(shù),本文設(shè)計了三分量地震勘探數(shù)據(jù)無線采集節(jié)點的AD轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng),可以同時接收地震波的X分量、Y分量、Z分量數(shù)據(jù),并進(jìn)行相關(guān)處理。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP274.2;P631.4
【圖文】：

邐Ｈ逡逑Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐ－邋Ｐ：邐ＰＫ逡逑圖１．２二維地震排列示意圖逡逑圖１．３是可控震源記錄示意圖。在地震反射波法探測中，取地下３個反射面，逡逑分別為Ｒ，，邋Ｒ２，邋Ｒ３。圖中掃描信號１為離可控震源最近的參考檢波器所記錄的。逡逑２，邋３，邋４分別是反射面Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，三個界面反射到地面的信號，分別經(jīng)過Ｔ，，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３到達(dá)地面。５是記錄道，也就是檢波器實際接收的反射掃描信號，很明顯逡逑可以看出是前三者的信號疊加。第６道為相關(guān)道，是記錄道和參考道相關(guān)處理后逡逑得到的信號曲線，三個脈沖信號最大值對應(yīng)的時間就是三個反射波到達(dá)地面的時逡逑間。逡逑震源逡逑ｒｉ／邐－－ＭＡａａａａａ邐逡逑１邐Ｍａ／Ｖｖｖｗｗ－逡逑６－邐邐－Ｖ邐逡逑圖１．３可控震源記錄示意圖逡逑１．２地震勘探無線采集國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑地震儀是一種能接收記錄地震波的儀器，地震儀的發(fā)展直接關(guān)系著地震勘探逡逑技術(shù)的發(fā)展［４］。地震數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)是集地震數(shù)據(jù)傳感、采集、傳輸、處理和逡逑２逡逑

Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐ－邋Ｐ：邐ＰＫ逡逑圖１．２二維地震排列示意圖逡逑圖１．３是可控震源記錄示意圖。在地震反射波法探測中，取地下３個反射面，逡逑分別為Ｒ，，邋Ｒ２，邋Ｒ３。圖中掃描信號１為離可控震源最近的參考檢波器所記錄的。逡逑２，邋３，邋４分別是反射面Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，三個界面反射到地面的信號，分別經(jīng)過Ｔ，，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３到達(dá)地面。５是記錄道，也就是檢波器實際接收的反射掃描信號，很明顯逡逑可以看出是前三者的信號疊加。第６道為相關(guān)道，是記錄道和參考道相關(guān)處理后逡逑得到的信號曲線，三個脈沖信號最大值對應(yīng)的時間就是三個反射波到達(dá)地面的時逡逑間。逡逑震源逡逑ｒｉ／邐－－ＭＡａａａａａ邐逡逑１邐Ｍａ／Ｖｖｖｗｗ－逡逑６－邐邐－Ｖ邐逡逑圖１．３可控震源記錄示意圖逡逑１．２地震勘探無線采集國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑地震儀是一種能接收記錄地震波的儀器，地震儀的發(fā)展直接關(guān)系著地震勘探逡逑技術(shù)的發(fā)展［４］。地震數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)是集地震數(shù)據(jù)傳感、采集、傳輸、處理和逡逑２逡逑

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域傳統(tǒng)的地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)依逡逑賴于電纜傳輸數(shù)據(jù)，盡管能提供可靠的傳輸，但是隨著勘探地區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大，部逡逑署和維護(hù)成本也大幅增加。圖１．４為地震勘探無線采集系統(tǒng)示意圖，各地震道的采集逡逑節(jié)點將數(shù)據(jù)匯總到Ｓｉｎｋ節(jié)點，再由Ｓｉｎｋ節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)到上位機進(jìn)行相關(guān)的地震資料解釋。逡逑依賴于比較成熟的地震勘探技術(shù)，國外在地震勘探無線采集領(lǐng)域的發(fā)展依舊逡逑處于領(lǐng)先地位。代表性較強的幾種無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有：美國ＩＯＮ地球物理集逡逑團(tuán)公司新推出的ＦｉｒｅＦｌｙ無線地震采集系統(tǒng)，法國ＳＥＲＣＥＬ公司在ＩＴ無線系統(tǒng)逡逑３逡逑

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本文編號：2803432