基于异构无线网络的地震勘探震源同步控制系统开发

发布时间：2020-04-12 16:22

【摘要】：震源同步控制系统是地震勘探设备的重要组成部分,其主要功能是保证震源激发时刻和地震数据采集启动时刻的同步,能否实现精确同步直接关系到地震勘探的精度。本文针对传统震源同步控制系统中同步方案复杂、系统施工难度大等缺点,提出了基于异构无线网络的地震勘探震源同步控制系统,完成的主要工作包括:(1)系统节点的硬件选型与电路设计。包括节点各模块内部的硬件实现和模块间的通信连接;(2)系统的软件设计和功能实现。包括系统异构无线网络整体结构的设计和实现,并自定义了一套用于地震勘探系统的数据通信格式,来完成对整个系统同步过程的控制;(3)在分析现有震源同步控制系统工作原理的基础上,提出了后同步方案用于实现系统同步;(4)在分析后同步方案的基础上,提出了基于连续阈值和求导的震源激发检测方法和基于秒脉冲(Pulse Per Second，PPS)时标测频的系统节点时钟同步方法。本文提出的基于异构无线网络的地震勘探震源同步控制系统与传统震源同步控制系统相比,主要有以下优点:(1)基于异构网络的无线传输方案设计。传统震源同步控制系统通过无线电台完成系统节点之间的通信,而本文采用低功耗自组织网络完成译码器与网关/编码器节点之间的通信,并采用无线局域网Wi-Fi完成网关/编码器节点与上位机之间的通信,该方案在保证系统通信功能的同时,不仅降低了系统的功耗和成本,而且使通信系统具备了组网能力,能更好地适应恶劣的地震勘探环境;(2)后同步方案设计。传统震源同步控制系统采用同步时序控制方式可以实现20μs左右的同步精度,但该方案同步过程复杂,并且需要在施工前进行人工干预完成对系统各种时延的测定及补偿,加大了施工难度。鉴于这些缺点,本文提出了后同步方案,该方案在地震数据采集节点已经开始采集的前提下进行震源引爆,然后将采集到的精确的震源激发时刻回传至每一个地震数据采集节点,各地震数据采集节点定位震源激发时地震数据的存储位置,进行有效数据的上传。后同步方案方法简单,同步过程不需要人工参与,系统的同步误差在250μs以内,满足震源同步控制系统1ms以内的同步精度要求。
【图文】：

然后利用布设在地表的大量检波器进行捕捉并汇总、处理、分析，便可反演逡逑出地下的地质结构１２］。由于反射波法只要求岩层波阻抗有所变化，地质条件逡逑易于得到满足，因而在地震勘探中得到了广泛使用。图１．１所示为基于反射逡逑波法的地震勘探示意图｜３１。逦，逡逑——４逡逑ＭＢＭＲＭＨｌｆｌＭＨＢＨＨｆｌＨＨＨｍｍｍ逡逑图ｉ．ｉ基于反射波法的地震勘探示意图逡逑地震勘探过程中使用的地震仪器主要由两部分设备组成：地震数据采集逡逑系统和震源同步控制系统。地震数据采集系统的主要功能是利用检波器将地逡逑震回波信号转换为电信号并进行汇总、处理、存储和上传至上位机等。震源逡逑同步控制系统的主要功能是保证震源端震源激发时刻和数据采集端地震数逡逑１逡逑

式很难实现震源激发与数据采集的严格同步。基于这些问题，本文提出了基逡逑于异构无线网络的地震勘探震源同步控制系统开发研宄，本章将重点介绍该逡逑系统的总体设计方案。逡逑２．１系统组成及功能介绍逡逑本文设计的基于异构无线网络的地震勘探震源同步控制系统，主要用于逡逑实现同步功能，也是本文的重点研究内容。图２．１为本文地震勘探系统总体逡逑架构示意图，，在实际工作中，可以由多个译码器、大量的地震数据采集节点、逡逑一个网关／编码器复合节点及ＰＣ上位机构成。当由于地形、距离等原因译码逡逑器节点无法直接和网关／编码器节点通信时，也可以加入中继器节点扩展通逡逑信距离，改善通信质量。系统中各节点以及节点与上位机之间的通信均采用逡逑无线方式，其中地震数据采集系统部分由项目组内其他成员完成，本文不做逡逑过多介绍。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】：TN92;P631.4

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本文编号：2624927