【摘要】：震源同步控制系統(tǒng)是地震勘探設(shè)備的重要組成部分,其主要功能是保證震源激發(fā)時刻和地震數(shù)據(jù)采集啟動時刻的同步,能否實現(xiàn)精確同步直接關(guān)系到地震勘探的精度。本文針對傳統(tǒng)震源同步控制系統(tǒng)中同步方案復雜、系統(tǒng)施工難度大等缺點,提出了基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的地震勘探震源同步控制系統(tǒng),完成的主要工作包括:(1)系統(tǒng)節(jié)點的硬件選型與電路設(shè)計。包括節(jié)點各模塊內(nèi)部的硬件實現(xiàn)和模塊間的通信連接;(2)系統(tǒng)的軟件設(shè)計和功能實現(xiàn)。包括系統(tǒng)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和實現(xiàn),并自定義了一套用于地震勘探系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信格式,來完成對整個系統(tǒng)同步過程的控制;(3)在分析現(xiàn)有震源同步控制系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上,提出了后同步方案用于實現(xiàn)系統(tǒng)同步;(4)在分析后同步方案的基礎(chǔ)上,提出了基于連續(xù)閾值和求導的震源激發(fā)檢測方法和基于秒脈沖(Pulse Per Second，PPS)時標測頻的系統(tǒng)節(jié)點時鐘同步方法。本文提出的基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的地震勘探震源同步控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)震源同步控制系統(tǒng)相比,主要有以下優(yōu)點:(1)基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的無線傳輸方案設(shè)計。傳統(tǒng)震源同步控制系統(tǒng)通過無線電臺完成系統(tǒng)節(jié)點之間的通信,而本文采用低功耗自組織網(wǎng)絡(luò)完成譯碼器與網(wǎng)關(guān)/編碼器節(jié)點之間的通信,并采用無線局域網(wǎng)Wi-Fi完成網(wǎng)關(guān)/編碼器節(jié)點與上位機之間的通信,該方案在保證系統(tǒng)通信功能的同時,不僅降低了系統(tǒng)的功耗和成本,而且使通信系統(tǒng)具備了組網(wǎng)能力,能更好地適應(yīng)惡劣的地震勘探環(huán)境;(2)后同步方案設(shè)計。傳統(tǒng)震源同步控制系統(tǒng)采用同步時序控制方式可以實現(xiàn)20μs左右的同步精度,但該方案同步過程復雜,并且需要在施工前進行人工干預完成對系統(tǒng)各種時延的測定及補償,加大了施工難度。鑒于這些缺點,本文提出了后同步方案,該方案在地震數(shù)據(jù)采集節(jié)點已經(jīng)開始采集的前提下進行震源引爆,然后將采集到的精確的震源激發(fā)時刻回傳至每一個地震數(shù)據(jù)采集節(jié)點,各地震數(shù)據(jù)采集節(jié)點定位震源激發(fā)時地震數(shù)據(jù)的存儲位置,進行有效數(shù)據(jù)的上傳。后同步方案方法簡單,同步過程不需要人工參與,系統(tǒng)的同步誤差在250μs以內(nèi),滿足震源同步控制系統(tǒng)1ms以內(nèi)的同步精度要求。
【圖文】：

然后利用布設(shè)在地表的大量檢波器進行捕捉并匯總、處理、分析，便可反演逡逑出地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)１２］。由于反射波法只要求巖層波阻抗有所變化，地質(zhì)條件逡逑易于得到滿足，因而在地震勘探中得到了廣泛使用。圖１．１所示為基于反射逡逑波法的地震勘探示意圖｜３１。邐，逡逑——４逡逑ＭＢＭＲＭＨｌｆｌＭＨＢＨＨｆｌＨＨＨｍｍｍ逡逑圖ｉ．ｉ基于反射波法的地震勘探示意圖逡逑地震勘探過程中使用的地震儀器主要由兩部分設(shè)備組成：地震數(shù)據(jù)采集逡逑系統(tǒng)和震源同步控制系統(tǒng)。地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是利用檢波器將地逡逑震回波信號轉(zhuǎn)換為電信號并進行匯總、處理、存儲和上傳至上位機等。震源逡逑同步控制系統(tǒng)的主要功能是保證震源端震源激發(fā)時刻和數(shù)據(jù)采集端地震數(shù)逡逑１逡逑

式很難實現(xiàn)震源激發(fā)與數(shù)據(jù)采集的嚴格同步。基于這些問題，本文提出了基逡逑于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的地震勘探震源同步控制系統(tǒng)開發(fā)研宄，本章將重點介紹該逡逑系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。逡逑２．１系統(tǒng)組成及功能介紹逡逑本文設(shè)計的基于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的地震勘探震源同步控制系統(tǒng)，主要用于逡逑實現(xiàn)同步功能，也是本文的重點研究內(nèi)容。圖２．１為本文地震勘探系統(tǒng)總體逡逑架構(gòu)示意圖，，在實際工作中，可以由多個譯碼器、大量的地震數(shù)據(jù)采集節(jié)點、逡逑一個網(wǎng)關(guān)／編碼器復合節(jié)點及ＰＣ上位機構(gòu)成。當由于地形、距離等原因譯碼逡逑器節(jié)點無法直接和網(wǎng)關(guān)／編碼器節(jié)點通信時，也可以加入中繼器節(jié)點擴展通逡逑信距離，改善通信質(zhì)量。系統(tǒng)中各節(jié)點以及節(jié)點與上位機之間的通信均采用逡逑無線方式，其中地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)部分由項目組內(nèi)其他成員完成，本文不做逡逑過多介紹。逡逑
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN92;P631.4

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本文編號：2624927