使用无线遥测技术的地震检测系统技术方案

一种包含多个排列在监测地形的阵列中的地震检波器部件的地震检测系统，其中每一个所述的检波器部件包含用于得出代表该检波器处的地球表面的地震移动的数字数据的装置，以及用于根据命令从中央控制接收命令信号和发送该数字数据到所述的中央控制的无线遥测装置。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于使用地震检波器的地震检测。对于使用地震检波器阵列并结合一系列爆炸或由振动设备施加给地面的一连续振动所进行的陆地表面物理监测技术是众所周知的。虽然所获得的结果是有价值的，但传统的技术要慢、劳动强度大、费用高。而且有必要在以前需要监测的地形网格上配置多个地震检波器。每一个检波器串被分别连接到一中央控制部件。随着监测过程的进行，后面的检波器必需被断开，重新放置到前面，并再连接。该过程是非常费力的，而连接的复杂性必然会导致很高的出错概率。当考虑到一典型的三维地震阵列包含将近750km电缆时就会明白问题的严重性。本专利技术的一个目标是提供一种装置，以简化这些过程，并由此能以很大的系数降低监测的时间和费用。相应地，从一个方面，本专利技术提供了一种包含多个在使用时在监测地形排成阵列形式的地震检波器部件的地震检测系统；这些检波器部件包含用于得出代表该检波器处的地球表面的地震移动的数字数据的装置，和用于根据命令从中央控制接收命令信号并发送所述的数字数据到中央控制的无线遥测装置。在本专利技术的一优选形式中，地形被分成了多个单元，其中每一个包含多个地震检波器部件和单元访问节点。在给定的单元的检波器部件通过无线遥测技术以一定的频率与相应的单元访问节点通信，其中在相邻的单元处使用不同的频率。单元访问节点可以通过无线、电缆或光纤连接与中央控制进行通信。在每一个单元内的通信最好是高频(最好是2.4GHz)低功耗，这可使得一有限数量的频率可在整个地形处可再利用。用于得出所述的数字数据的装置可包含被耦合到模-数转换器上的测速模拟检波器。每一个地震检波器部件最好提供有一个用于短期存储所述数据和永久存储识别该检波器部件的唯一代码的存储器。最好，每一个检波器部件具有一个前置放大器和一个从中央控制板远程运行的前置放大器控制装置。该前置放大器控制装置可运行以控制作为该检波器部件与被监测的地震信号源之间距离和时间的函数的增益和/或该前置放大器的运行时间窗。每一个检波器部件也可附加有物理地体现在内部或外部的唯一识别码，或以电的形式标记在形成该检波器的一部份的微处理器上，或例如以机器可读的条形码的形式作为一个外部显示，所有这些都可以利用已有硬件通过无线的方法读取。该无线遥测装置最好是数字式的，并包含一专用的无线系统，或由一蜂窝无线系统来提供。另一方面，本专利技术提供了一种进行地震监测的方法，其中把很多检波器部件放置在感兴趣地形的阵列中，产生一地震信号(或一系列地震信号)以生成由检波器部件采集的地震数据，每一个检波器部件的数据被存储在该检波器上，并且，同时或稍后，使用无线遥测技术将所述的数据传送到中央位置。现在仅以举例的形式，参照附图描述本专利技术的一个实施例，其中附图说明图1是地震监测系统的示意图；图2是说明在该系统中使用的一种形式的地震检波器部件的方框图；图3是说明无线频率定位的一监测区域的示意图；图4是在该系统中使用的中央控制的方框图。参照图1，对一感兴趣地形的区域的物理监测通过在已知的位置，典型地是在规则的阵列中放置多个检波器部件或远程检测部件(RAU 10)而进行。在本专利技术的该系统中，通过无线遥测技术，每一个RAU 10可从中央控制部件(CCU 12)接收信号并向其传送数据。该阵列可如在14处所指示的分成单元，其中每一个带有一个发送器/接收器或作为RAU 10与CCU 12之间中继的单元访问节点。这种划分可能是地形的特性所决定的，但是在任何事件中都是有利的，因为它允许在RAU 10中使用低功率源，这样会降低尺寸和费用。图2说明的是可在图1系统中使用的单个RAU 10。在图2中该RAU 10使用了单一的常规地震检波器或检波器串在20处以模拟的形式通过前置放大器和过滤器站21向模-数转换器22提供速度信息。该数字化的信息被存储在24以按照从CAN 16接收的信号通过发送器/接收器26提供给CAN 16。这些控制信号以及数字信息的提供可采用任何合适的协议。该RAU 10还包含一个电源28和控制电路30。该电源28相应地包含可充电的或任意使用的电池并最好有一个太阳能板。每一个RAU 10可由一个唯一码来识别，该码被存储在24的指定区域中，如在24a处所示的。控制电路30以两种方式控制前置放大器21的运行。首先，调节作为特定RAU 10与地震信号源位置的距离的函数的前置放大器21的增益；这可在与信号源距离远时提供更高的灵敏度。随着信号源的位置的改变而RAU 10是固定不动时，可做相应的调节和改变。其次，当从地震信号源返回值衰减时，也可以随着时间改变增益，其中当信号衰减时，使用更多的前置放大以增强信号。例如，可设置一靠近地震信号源的RAU在信号的第一秒具有初始增益20，以后以1秒为间隔一直增加到21、22、23，而较远的RAU可设置为初始增益为24，并增加到25、26、27。从CCU 12有两个参数是可编程的。控制电路还可控制数字无线遥测的运行，以便功率输出是可变的，使得向任意给定的CAN 16报告的RAU 10的数量和任意RAU 10与任意给定的CAN 16的距离是可编程的，使得地震监测的设计是灵活的。这些参数从CCU 12也是可编程的。在运行中，在初始化地震信号源之前，CCU 12发送一个信号以间接激活RAU 10，在接收到信号后，每一个部件存储数据一段时间。CAN 16轮流查询相应的RAU 10导致每一个RAU发送以其标识码为起始的存储信息。通过在不同的单元使用不同的频率，可在每一个单元中同时进行轮流查询，其中CAN 16通过少数的宽带无线连接或数据电缆或光纤连接与CCU 12进行通信。做为一项修改，也可以使用每个包含两个或多个与单一存储器一起运行的地震检波器、控制电路和发送器/接收器的RAU。单元的形状和大小由无线发送器的范围、地形、障碍和较小程度的天气来决定。在一给定的单元里的RAU是运行在一套无线频率上，相邻的单元则运行在不同的频率上。遥测系统可再利用非相邻单元里的频率。图3参照含有山脊(用轮廓线37指示)的监测区对此说明。假设无线发送器具有一有限的范围，一旦在该范围之外，在另一单元中就可以使用一给定的频率。这样在轮流查询的基础上就可再利用无线频率以最小化该系统所要求的频率数。该无线系统在低功率时可特定地运行在2.4GHz的频带下，而这一级别的高频则会随着距离的增加而快速地衰减，这就导致了在无限的数量的单元里只能使用有限的频率。而2.4GHz的频带尤其合适是因为它在很多的领域内是免许可证的。在CAN从众多不同的单元里接收到信号后，系统软件通过删除较弱的信号来复制该信号。通过每个地震检波器以500Hz(2ms的采样率)的重复率生成24位的信息，就可以获得合适的分辨率。通过在RAU 10或CAN 16中使用已知的数据压缩技术就可以降低轮流查询系统的带宽要求。作为一个例子，对于以2ms为间隔的24位采样，每个检波器部件的最大数据率是12Kbps，而对于具有8个检波器部件的区域，该区基站将具有最大数据率1Mbps。有能用于该数据率的低费用的无线遥测模块；例如，哈里斯半导体有限公司的“Prism”无线芯片集能处理将近4Mbps。图4是CCU的一种相应的形式。数据是在已知类型的市场上可得到的地震检测记录部件44上捕获的。它在46处发出定时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·彭特兰·帕克，约翰·格兰特·弗拉维尔·史密斯，约翰·克里斯托弗·惠兰，戴维·詹姆斯·汉密尔顿，威廉·亚历山大·桑达姆，
申请(专利权)人：振动技术有限公司，
类型：发明
国别省市：