大型地震勘探系统电源站关键技术研究
发布时间：2022-01-23 21:08
本论文所研究的大型地震勘探系统是分析地下岩层构造的系统级设备,是地震勘探法的核心。地震勘探系统通常包含采集站、电源站和交叉站三个重要的部分,电源站作为地震勘探系统的中间级,其研究对地震勘探系统的发展有着重要意义。本论文主要对电源站的关键技术进行研究,包括高速通信接口、自主通信协议、同步采集以及链路冗余方式。基于以上关键点,提出了电源站的设计方案,从电源站的硬件实现和软件设计两方面进行阐述。本论文的主要工作如下:1.对地震勘探的发展历程进行介绍,阐述了目前地震勘探系统的研究现状。在此基础上,提出了本文的研究内容以及研究意义。2.对地震勘探的工作原理进行简单介绍,分析了地震勘探系统的拓扑结构、冗余方式以及时钟同步方式,并提出了电源站的系统设计方案。3.完成了电源站的硬件电路设计,包括通信接口电路、电源电路、存储电路以及辅助电路。对高速通信的物理接口设计进行分析,并简单介绍了本文电源电路的设计方案。4.完成了电源站系统软件的设计,软件采用Verilog HDL进行编写,完成了基于类令牌环协议的电源站节点以及采集站主节点的程序设计,实现了电源站链路与交义站间的通信以及采集站链路的控制管理。5....
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?５０８ＸＴ地震勘探系统??５０８ＸＴ系统如图１．丨所示，地｜自丨设备的核心足集数器（ＣＸ－５０８）?，?ＣＸ－５０８保留??／上一代系统４２８ＸＬ中交叉站、电源站和自主采集节点的功能，即ＣＸ－５０８能够实现??
大型地震勘探系统电源站关键技术研究?第二荦地菝勘探系统电源站的总体设讣??第二章地震勘探系统电源站的总体设计??２．１地震勘探法简介??地震勘探的目的是分析地下岩层的构造，较为简单的地震勘探系统吋由人Ｉ：可控??震源、检波器、采集站和数据中心Ｍ成。??首先，人匚可控震源在地面激发地震波，其震动频率可调、震动幅度４控。地震??波在地卜＇的传输示意如图２．１所示，在传输过程中，根据岩层性质的＋?Ｎ，地震波会??产生不卜彳的变化，最先回到地而是祈射波，不卜］岩层的反射波会在不Ｎ的时间点返卜丨??地面｜２８１，最终被检波器记录。??４?３?ｙ?１［???—ｆａｔ??」＇ｖ，＇入，?繼“、）！＞??图２．１地籐波传播示意图??检波器的作用足采集反射Ｍ地而的地震波，利用声波信９产生的震动ＬＩ：检波器屮??的金属线圈产生位移，从而使线圈切割磁力线，产生电信号，震动幅度对丨、Ｖ：石电信９??的大小迎过Ａ／Ｄ将采集的模拟电信号转换为数字信采集站会对该数字信９??进行处理，滤除信号的噪声，提高信噪比，使所采集的信号史具分析意义，最终将处??理好的数字信号发送给数椐屮心｜３（＞１。??数据中心负责Ｔ发指令，将数据进行存储，并根据接收到的数据进行绘图，从而??得到清晰直观的地Ｆ构造。数椐屮心迎常还￥要根椐小Ｍ节点丨叫仏的数据，对路径延??迟进行补偿，减小不同节点间的传输延迟，保证最终记录的各个采集站节点的数据具??有同时性。??综上，地震勘探系统的示意如图２．２所示，图中的检波点包含检波器和采集站，??－??
第二章地震勘探系统电源站的总体设计?大型地震勘探系统电源站关键技术研究??相邻的检波点间使用线缆相连接，数据中心连接最近的检波点，所有数据均会经过该??节点传送至数据中心。图示结构系统的传输能力有限，当勘探项目需要大规模的检波??点时，便需要传输能力更强的勘探系统。??数据中心??一??图２．２地震勘探系统示意图??２．２系统的拓扑结构分析??地震勘探系统的拓扑结构至关重要，是系统通信的基础，拓扑结构的影响主要有??以下几点：??首先，随着系统中节点数量的增加，系统的数据量会显著增大，不科学的拓扑结??构会导致关键节点的传输能力无法满足庞大的数据流量，从而导致系统的通信速率降??低；其次，科学的拓扑结构更有利于实现系统中节点的时钟同步，从而提高数据的有??效性；最后，不同的拓扑对应不同的结构冗余方式，合理的结构冗余有助于提高系统??的鲁棒性。??２．２．１?ＵｎｉＱ系统的拓扑??如上文所述，ＵｎｉＱ地震勘探系统的组成部分有可控震源、采集站、电源站、交??叉站、移动定位测试系统和采集设计管理工具［２５］。［２４】??ＵｎｉＱ系统采用了多回路的方式，当链路出现问题时，可以实现电源和数据的自??动路由，提高了系统的容错能力。当采集链中间断开时，采集站数据分别从两侧的电??源站进行回传；当电源站链路中间断开时，电源站数据经另一侧的电源站回传至交叉??站，再回传至数据中心；电源站供电的冗余由太阳能面板供电和电瓶供电组成。具体??冗余的实现方式如图２．３所示。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]新时期地震勘探采集项目成本管理及对策[J]. 张强. 商讯. 2020(11)
[2]地震检波器检测技术及应用探讨[J]. 齐孟颖. 石油和化工设备. 2020(03)
[3]折射波法在地矿勘探中的应用研究[J]. 冉根领. 世界有色金属. 2020(04)
[4]浅谈矿产地质勘查工作的新手段与新方法[J]. 孙亮. 世界有色金属. 2019(22)
[5]地球物理勘探技术发展现状与实际应用研究[J]. 于治通,田健,辛志翔. 世界有色金属. 2019(23)
[6]浅析地质找矿勘探技术的未来发展趋势[J]. 温彬,康元欣,李红. 中国金属通报. 2020(01)
[7]陆上节点地震勘探仪器同步授时的实现方法[J]. 乔顺刚,易碧金,何琼莹,段晋华,范小培. 物探装备. 2019(04)
[8]固态锂电池界面问题的研究进展[J]. 毕志杰,赵宁,石川,郭向欣. 电源技术. 2019(04)
[9]以太网PHY芯片中百兆收发电路设计与实现[J]. 霍卫涛,王宏亮,金鹏飞. 信息通信. 2018(11)
[10]石油勘探开发技术的发展趋势[J]. 刘彪. 石化技术. 2018(07)
博士论文
[1]地震勘探传感节点的同步数据采集及传输技术研究[D]. 郝学元.南京邮电大学 2017
[2]大规模陆上地震仪器中高速可靠数据传输方法的研究[D]. 马毅超.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]基于过采样的数字CDR的设计及验证[D]. 姚飞.西安电子科技大学 2019
[2]地震勘探系统中电源站的研究与设计[D]. 顾少燃.苏州大学 2019
[3]地震勘探在吐哈煤田、三塘湖煤田的应用分析[D]. 付小虎.西安科技大学 2018
[4]DDR2 SDRAM控制器的设计与实现[D]. 段岑林.西安电子科技大学 2018
[5]分布式地震数据采集同步技术研究[D]. 荣文钲.西南科技大学 2017
[6]基于FPGA的数字检波器系统设计与实现[D]. 陈译.苏州大学 2016
[7]基于SOPC的以太网MAC控制器设计[D]. 胡兵.电子科技大学 2016
[8]小型地震采集系统的研制与开发[D]. 王宏伟.西安石油大学 2015
[9]地震勘探仪器中电源技术的研究与实现[D]. 郝宾宾.中国地质大学（北京） 2014
[10]大型地震数据采集系统中的时钟同步设计[D]. 魏佳楠.清华大学 2014
本文编号：3605154
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?５０８ＸＴ地震勘探系统??５０８ＸＴ系统如图１．丨所示，地｜自丨设备的核心足集数器（ＣＸ－５０８）?，?ＣＸ－５０８保留??／上一代系统４２８ＸＬ中交叉站、电源站和自主采集节点的功能，即ＣＸ－５０８能够实现??
大型地震勘探系统电源站关键技术研究?第二荦地菝勘探系统电源站的总体设讣??第二章地震勘探系统电源站的总体设计??２．１地震勘探法简介??地震勘探的目的是分析地下岩层的构造，较为简单的地震勘探系统吋由人Ｉ：可控??震源、检波器、采集站和数据中心Ｍ成。??首先，人匚可控震源在地面激发地震波，其震动频率可调、震动幅度４控。地震??波在地卜＇的传输示意如图２．１所示，在传输过程中，根据岩层性质的＋?Ｎ，地震波会??产生不卜彳的变化，最先回到地而是祈射波，不卜］岩层的反射波会在不Ｎ的时间点返卜丨??地面｜２８１，最终被检波器记录。??４?３?ｙ?１［???—ｆａｔ??」＇ｖ，＇入，?繼“、）！＞??图２．１地籐波传播示意图??检波器的作用足采集反射Ｍ地而的地震波，利用声波信９产生的震动ＬＩ：检波器屮??的金属线圈产生位移，从而使线圈切割磁力线，产生电信号，震动幅度对丨、Ｖ：石电信９??的大小迎过Ａ／Ｄ将采集的模拟电信号转换为数字信采集站会对该数字信９??进行处理，滤除信号的噪声，提高信噪比，使所采集的信号史具分析意义，最终将处??理好的数字信号发送给数椐屮心｜３（＞１。??数据中心负责Ｔ发指令，将数据进行存储，并根据接收到的数据进行绘图，从而??得到清晰直观的地Ｆ构造。数椐屮心迎常还￥要根椐小Ｍ节点丨叫仏的数据，对路径延??迟进行补偿，减小不同节点间的传输延迟，保证最终记录的各个采集站节点的数据具??有同时性。??综上，地震勘探系统的示意如图２．２所示，图中的检波点包含检波器和采集站，??－??
第二章地震勘探系统电源站的总体设计?大型地震勘探系统电源站关键技术研究??相邻的检波点间使用线缆相连接，数据中心连接最近的检波点，所有数据均会经过该??节点传送至数据中心。图示结构系统的传输能力有限，当勘探项目需要大规模的检波??点时，便需要传输能力更强的勘探系统。??数据中心??一??图２．２地震勘探系统示意图??２．２系统的拓扑结构分析??地震勘探系统的拓扑结构至关重要，是系统通信的基础，拓扑结构的影响主要有??以下几点：??首先，随着系统中节点数量的增加，系统的数据量会显著增大，不科学的拓扑结??构会导致关键节点的传输能力无法满足庞大的数据流量，从而导致系统的通信速率降??低；其次，科学的拓扑结构更有利于实现系统中节点的时钟同步，从而提高数据的有??效性；最后，不同的拓扑对应不同的结构冗余方式，合理的结构冗余有助于提高系统??的鲁棒性。??２．２．１?ＵｎｉＱ系统的拓扑??如上文所述，ＵｎｉＱ地震勘探系统的组成部分有可控震源、采集站、电源站、交??叉站、移动定位测试系统和采集设计管理工具［２５］。［２４】??ＵｎｉＱ系统采用了多回路的方式，当链路出现问题时，可以实现电源和数据的自??动路由，提高了系统的容错能力。当采集链中间断开时，采集站数据分别从两侧的电??源站进行回传；当电源站链路中间断开时，电源站数据经另一侧的电源站回传至交叉??站，再回传至数据中心；电源站供电的冗余由太阳能面板供电和电瓶供电组成。具体??冗余的实现方式如图２．３所示。??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]新时期地震勘探采集项目成本管理及对策[J]. 张强. 商讯. 2020(11)
[2]地震检波器检测技术及应用探讨[J]. 齐孟颖. 石油和化工设备. 2020(03)
[3]折射波法在地矿勘探中的应用研究[J]. 冉根领. 世界有色金属. 2020(04)
[4]浅谈矿产地质勘查工作的新手段与新方法[J]. 孙亮. 世界有色金属. 2019(22)
[5]地球物理勘探技术发展现状与实际应用研究[J]. 于治通,田健,辛志翔. 世界有色金属. 2019(23)
[6]浅析地质找矿勘探技术的未来发展趋势[J]. 温彬,康元欣,李红. 中国金属通报. 2020(01)
[7]陆上节点地震勘探仪器同步授时的实现方法[J]. 乔顺刚,易碧金,何琼莹,段晋华,范小培. 物探装备. 2019(04)
[8]固态锂电池界面问题的研究进展[J]. 毕志杰,赵宁,石川,郭向欣. 电源技术. 2019(04)
[9]以太网PHY芯片中百兆收发电路设计与实现[J]. 霍卫涛,王宏亮,金鹏飞. 信息通信. 2018(11)
[10]石油勘探开发技术的发展趋势[J]. 刘彪. 石化技术. 2018(07)
博士论文
[1]地震勘探传感节点的同步数据采集及传输技术研究[D]. 郝学元.南京邮电大学 2017
[2]大规模陆上地震仪器中高速可靠数据传输方法的研究[D]. 马毅超.中国科学技术大学 2011
硕士论文
[1]基于过采样的数字CDR的设计及验证[D]. 姚飞.西安电子科技大学 2019
[2]地震勘探系统中电源站的研究与设计[D]. 顾少燃.苏州大学 2019
[3]地震勘探在吐哈煤田、三塘湖煤田的应用分析[D]. 付小虎.西安科技大学 2018
[4]DDR2 SDRAM控制器的设计与实现[D]. 段岑林.西安电子科技大学 2018
[5]分布式地震数据采集同步技术研究[D]. 荣文钲.西南科技大学 2017
[6]基于FPGA的数字检波器系统设计与实现[D]. 陈译.苏州大学 2016
[7]基于SOPC的以太网MAC控制器设计[D]. 胡兵.电子科技大学 2016
[8]小型地震采集系统的研制与开发[D]. 王宏伟.西安石油大学 2015
[9]地震勘探仪器中电源技术的研究与实现[D]. 郝宾宾.中国地质大学（北京） 2014
[10]大型地震数据采集系统中的时钟同步设计[D]. 魏佳楠.清华大学 2014
本文编号：3605154
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