地震勘探数据无线采集节点的AD转换与数据存储系统开发
发布时间：2020-08-25 07:25
【摘要】：地震勘探是地球物理勘探中解决油气勘探问题最重要、最有效的一种方法。针对传统有缆地震勘探采集系统的种种弊端,目前地震勘探无线采集系统的设计与开发是一个研究热点。本文是在课题组总体设计的地震勘探数据无线采集系统框架下,开展了地震勘探数据无线采集节点的AD转换与数据存储系统开发研究。完成了单分量地震勘探数据无线采集节点的AD转换、数据存储以及通过无线网络技术发送数据等研究开发工作,并且在此基础上完成了三分量地震勘探数据无线采集节点的相应功能。数据采集端采用动圈式检波器,选用精度高达32位、采样率最高可设置为4000Hz的AD转换器ADS1282对模拟地震信号进行采样转换,以满足高精度、高分辨率的地震勘探数据采集要求。由于无线采集节点采用的供电电池能量有限,为了延长无线采集节点的野外工作时间,选用STM32L1和STM32L4系列超低功耗单片机作为微控制器。为解决传输网络不佳、掉电等意外发生而导致数据丢失的问题,开发的AD转换与数据存储系统具有本地存储功能。通过移植FatFs文件系统,将AD转换后的地震数据按照时间顺序写入大容量存储器TF卡中,以便随时根据振动的震源时间读取相应的采集数据。针对地震勘探数据无线采集系统对时间同步的要求,本系统采用GPS授时和单片机定时器计时两种方式,使时间同步精度达到微秒级,并且可定期对地震数据采样时间进行同步,基本能满足时间同步性的需求。为达到将地震勘探无线采集系统中的采集数据及时传输的目的,采用基于WiFi和ZigBee的混合网络无线传输方案,将由AD转换与数据存储系统中存储的采集数据通过无线方式汇集到采集中心。其中,低速、低功耗的ZigBee协议用于上位机和采集节点之间的命令传输,系统上线后一直处于工作状态;而高速、高功耗的WiFi则只用于传输大量的地震数据,仅在需要传输数据时开启。多分量地震勘探数据采集技术日益成为主流的地震勘探技术,本文设计了三分量地震勘探数据无线采集节点的AD转换与数据存储系统,可以同时接收地震波的X分量、Y分量、Z分量数据,并进行相关处理。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP274.2;P631.4
【图文】：
逦Ｈ逡逑Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐ－邋Ｐ：逦ＰＫ逡逑图１．２二维地震排列示意图逡逑图１．３是可控震源记录示意图。在地震反射波法探测中，取地下３个反射面，逡逑分别为Ｒ，，邋Ｒ２，邋Ｒ３。图中扫描信号１为离可控震源最近的参考检波器所记录的。逡逑２，邋３，邋４分别是反射面Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，三个界面反射到地面的信号，分别经过Ｔ，，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３到达地面。５是记录道，也就是检波器实际接收的反射扫描信号，很明显逡逑可以看出是前三者的信号叠加。第６道为相关道，是记录道和参考道相关处理后逡逑得到的信号曲线，三个脉冲信号最大值对应的时间就是三个反射波到达地面的时逡逑间。逡逑震源逡逑ｒｉ／逦－－ＭＡａａａａａ逦逡逑１逦Ｍａ／Ｖｖｖｗｗ－逡逑６－逦逦－Ｖ逦逡逑图１．３可控震源记录示意图逡逑１．２地震勘探无线采集国内外研究现状逡逑地震仪是一种能接收记录地震波的仪器，地震仪的发展直接关系着地震勘探逡逑技术的发展［４］。地震数据采集记录系统是集地震数据传感、采集、传输、处理和逡逑２逡逑
Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐ－邋Ｐ：逦ＰＫ逡逑图１．２二维地震排列示意图逡逑图１．３是可控震源记录示意图。在地震反射波法探测中，取地下３个反射面，逡逑分别为Ｒ，，邋Ｒ２，邋Ｒ３。图中扫描信号１为离可控震源最近的参考检波器所记录的。逡逑２，邋３，邋４分别是反射面Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，三个界面反射到地面的信号，分别经过Ｔ，，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３到达地面。５是记录道，也就是检波器实际接收的反射扫描信号，很明显逡逑可以看出是前三者的信号叠加。第６道为相关道，是记录道和参考道相关处理后逡逑得到的信号曲线，三个脉冲信号最大值对应的时间就是三个反射波到达地面的时逡逑间。逡逑震源逡逑ｒｉ／逦－－ＭＡａａａａａ逦逡逑１逦Ｍａ／Ｖｖｖｗｗ－逡逑６－逦逦－Ｖ逦逡逑图１．３可控震源记录示意图逡逑１．２地震勘探无线采集国内外研究现状逡逑地震仪是一种能接收记录地震波的仪器，地震仪的发展直接关系着地震勘探逡逑技术的发展［４］。地震数据采集记录系统是集地震数据传感、采集、传输、处理和逡逑２逡逑
无线传感器网络广泛应用在数据采集领域传统的地震数据采集系统依逡逑赖于电缆传输数据，尽管能提供可靠的传输，但是随着勘探地区规模的扩大，部逡逑署和维护成本也大幅增加。图１．４为地震勘探无线采集系统示意图，各地震道的采集逡逑节点将数据汇总到Ｓｉｎｋ节点，再由Ｓｉｎｋ节点转发到上位机进行相关的地震资料解释。逡逑依赖于比较成熟的地震勘探技术，国外在地震勘探无线采集领域的发展依旧逡逑处于领先地位。代表性较强的几种无线数据采集系统有：美国ＩＯＮ地球物理集逡逑团公司新推出的ＦｉｒｅＦｌｙ无线地震采集系统，法国ＳＥＲＣＥＬ公司在ＩＴ无线系统逡逑３逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP274.2;P631.4
【图文】：
逦Ｈ逡逑Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐ－邋Ｐ：逦ＰＫ逡逑图１．２二维地震排列示意图逡逑图１．３是可控震源记录示意图。在地震反射波法探测中，取地下３个反射面，逡逑分别为Ｒ，，邋Ｒ２，邋Ｒ３。图中扫描信号１为离可控震源最近的参考检波器所记录的。逡逑２，邋３，邋４分别是反射面Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，三个界面反射到地面的信号，分别经过Ｔ，，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３到达地面。５是记录道，也就是检波器实际接收的反射扫描信号，很明显逡逑可以看出是前三者的信号叠加。第６道为相关道，是记录道和参考道相关处理后逡逑得到的信号曲线，三个脉冲信号最大值对应的时间就是三个反射波到达地面的时逡逑间。逡逑震源逡逑ｒｉ／逦－－ＭＡａａａａａ逦逡逑１逦Ｍａ／Ｖｖｖｗｗ－逡逑６－逦逦－Ｖ逦逡逑图１．３可控震源记录示意图逡逑１．２地震勘探无线采集国内外研究现状逡逑地震仪是一种能接收记录地震波的仪器，地震仪的发展直接关系着地震勘探逡逑技术的发展［４］。地震数据采集记录系统是集地震数据传感、采集、传输、处理和逡逑２逡逑
Ｐｉ邋Ｐｉ邋Ｐ－邋Ｐ：逦ＰＫ逡逑图１．２二维地震排列示意图逡逑图１．３是可控震源记录示意图。在地震反射波法探测中，取地下３个反射面，逡逑分别为Ｒ，，邋Ｒ２，邋Ｒ３。图中扫描信号１为离可控震源最近的参考检波器所记录的。逡逑２，邋３，邋４分别是反射面Ｒ，，Ｒ２，Ｒ，三个界面反射到地面的信号，分别经过Ｔ，，逡逑Ｔ２，邋Ｔ３到达地面。５是记录道，也就是检波器实际接收的反射扫描信号，很明显逡逑可以看出是前三者的信号叠加。第６道为相关道，是记录道和参考道相关处理后逡逑得到的信号曲线，三个脉冲信号最大值对应的时间就是三个反射波到达地面的时逡逑间。逡逑震源逡逑ｒｉ／逦－－ＭＡａａａａａ逦逡逑１逦Ｍａ／Ｖｖｖｗｗ－逡逑６－逦逦－Ｖ逦逡逑图１．３可控震源记录示意图逡逑１．２地震勘探无线采集国内外研究现状逡逑地震仪是一种能接收记录地震波的仪器，地震仪的发展直接关系着地震勘探逡逑技术的发展［４］。地震数据采集记录系统是集地震数据传感、采集、传输、处理和逡逑２逡逑
无线传感器网络广泛应用在数据采集领域传统的地震数据采集系统依逡逑赖于电缆传输数据，尽管能提供可靠的传输，但是随着勘探地区规模的扩大，部逡逑署和维护成本也大幅增加。图１．４为地震勘探无线采集系统示意图，各地震道的采集逡逑节点将数据汇总到Ｓｉｎｋ节点，再由Ｓｉｎｋ节点转发到上位机进行相关的地震资料解释。逡逑依赖于比较成熟的地震勘探技术，国外在地震勘探无线采集领域的发展依旧逡逑处于领先地位。代表性较强的几种无线数据采集系统有：美国ＩＯＮ地球物理集逡逑团公司新推出的ＦｉｒｅＦｌｙ无线地震采集系统，法国ＳＥＲＣＥＬ公司在ＩＴ无线系统逡逑３逡逑
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本文编号：2803432
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