[发明专利]一种内置电源有线地震仪器及数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内置电源有线地震仪器及数据传输方法，属于地震数据采集技术领域。

背景技术

目前，地震勘探是陆地勘探石油、天然气、煤炭资源的主要方法,而有线地震仪器又是当前地震勘探中的主力,占据地震仪市场的绝大部分份额。随着油气、煤炭资源勘探开发的不断深入，野外数据采集道数越来越大，施工地表条件也日趋复杂，这就要求地震仪器在保证采集数据质量的前提下，还具有良好的物理特性和排列稳定性、可靠安全的数据传输以及较低的功耗。

为满足科学技术发展的需要，近年来传统电池（如干电池、蓄电池等）的性能不断提高，国外也涌现出多种新型电池，如美国Ultralife公司制造的基于物理镀膜（unrivaled thinnessPVD）技术的超薄电池厚度最低可以达到0.1m。这一全固态、超薄电池提供一些用户急需的属性——持久的安全性（不能燃烧或泄漏）以及史无前例的电池能量密度（不低于700Wh/L）。美国麻省理工学院（MIT）的科学家也提出一种旨在减短电池充电时间的新技术理念，其最终目标是在使电池能在几秒钟内完成充电。这项新技术目前正在研究阶段，现在已推出能在10～20秒内完成充电的小型电池样品（使用传统技术制造的同样电池充电时间为6分钟），并有望在两年内得到突破。总体来说，新型电池的研发重点主要集中在小型化、大容量化、充电时间短和清洁能源等方面。更小、使用时间更长、充电时间更短和更加环保将会是电池的发展方向。电池技术的不断进步必将为地震勘探仪器的进一步发展提供动力和前提条件。

现在广泛使用的有线地震仪器，如法国Sercel公司的408UL、428XL，中石油东方地球物理公司控股INOVA公司的Scorpion、G3i等大都采用基于复用数据线和电源线技术的集中供电方式，即将电源站或者交叉站外接的12V电池（野外施工时，通常使用12V铅酸蓄电瓶）的电力通过数据线平均分配给多个采集站。这种供电方式虽然使得电源管理和野外布线得到了一定的简化，但它也带来两个方面的问题：一是功率损耗问题。为满足现场采集需求，通常是电源站或交叉站将其电源的12V电压经DC转换电路升压，最终通过传输线对向采集站提供电压更高的直流电源。众所周知，直流电压经过远距离传输时，会造成一定的功率损耗。如国外某地震仪器采用远距离传输方式为48个采集站供电时，在传输线上的功率损耗约为1.5W（55米道距），现在国内三维地震勘探采集道数普遍在万道左右，若采用集中供电方式，每天损耗的功率将是不容忽视的；二是数据采集可靠性问题。集中供电方式就是一台电源站或交叉站为多个采集站供电。野外采集时，若由于电瓶低电或者其它原因引起某个集中供电点不能正常供电，将会导致该供电段内的采集站全部停止工作，丢失数据。为了克服这些问题，引入一种内置电源有线地震仪器，旨在提供一种在重量、功耗、系统可靠性以及在野外使用灵活性等方面更具优势的地震数据采集系统。

发明内容

为了克服传统有线地震仪器集中式供电带来的功率损耗和数据采集可靠性方面的问题，本发明提供一种内置电源有线地震仪器及数据传输方法，旨在减轻野外采集设备总重量，避免由于集中供电而引起的功耗损耗，提高系统数据采集的可靠性及其野外使用灵活性。

一种内置电源地震数据采集系统，将接收到的地震勘探数据进行存储、管理、处理、输出，包括：主控制记录设备；交叉站和采集站；若干采集站线性串联构成采集站串联排列；所述交叉站串联在该采集站串联组中；

所述主控制记录设备，包括：控制系统执行各种功能命令的服务器；绘图仪；磁带机；大容量磁盘阵列；用于野外采集排列的管理和控制，对接收到的地震勘探数据进行处理、存储和显示、输出；

所述交叉站，包括电源管理单元；数据传输单元；测试管理单元；命令管理单元；大线接口单元：可选择性采用内置电源或外接电源，站体具有良好的防水密封性能；在网络中，每个采集站具有唯一的序列号和IP地址；完成采集大线的管理、采集数据传输（带冗余纠错和临时存储功能）以及采集站内部和野外测试的管理；

所述交叉站内置电源，采用可重复充电、能量密度大、重量低的电池，安装于交叉站站体内部；电池与电路板采取隔离安装措施；电池的正负极分别与交叉站电源管理单元的内置电源接口的正、负极相连；

所述交叉站内置电源和外置电源切换通过电源管理单元中的电源切换电路完成，在电源切换过程中交叉站稳定工作；