[发明专利]多传感器组合的地震深井综合观测系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及地震监测技术，尤其涉及多传感器组合的地震深井综合观测系统。 

【背景技术】

地震科学是一门以观测为基础的科学，观测资料的真实性直接决定了科研与应用的成效。地震监测通常分为微震、强震、前兆观测，其中前兆观测又包含地磁、地电、地形变、地应力、地下流体(含物理和化学)等观测。 

井下观测是避开地面各种干扰源，提高观测数据质量的有效途径，也是得到地下温度、地磁、应变、倾斜等参量的直接手段。而地震深井综合观测是利用一口深井实现多种观测手段的综合观测，包括多分量应变仪、倾斜仪、温度仪、地磁仪、宽频带地震仪、强震仪、孔隙压计等，这类系统的建立为探测近震源地下介质的物性、应力等，对于研究区域构造动力环境变化具有重大意义。 

地震深井综合观测，不仅可以有效避开地表的人类活动对地震观测的干扰，减少地表岩石风化、天气变化的影响。同时，还能够解决大、中型城市“地震监测盲区”的问题。另一方面，在同一观测环境中安装的不同地震观测传感器，可开展不同测项间的比对分析，更加客观地对异常信息进行深入分析，利于异常来源辨别。 

目前，地震深井综合观测系统主要分为两类：一类是将地震观测项目传感器 集成到一个探头内，传感器信号通过一根电缆将模拟信号传输到地面上，由地面的数据采集器采集；将地震观测项目传感器集成到一个探头内的地震深井综合观测系统的缺点是： 

1)、所有信号都由单根电缆传输，且该信号为模拟信号，则相互之间的干扰是很难消除的； 

2)、随着线缆的长度越长，信号衰减越大，放置到井下的深度不能很深，限制了该系统的应用范围； 

3)、所有的传感器、采集器均由一个电源供电，一旦单个传感器或设备出现故障，很可能会影响到其他部分工作，另外地线也是共用的，相互之间的干扰和串扰不可避免。 

另一类的地震深井综合观测系统是将地震观测项目传感器及其数据采集器集成到一个探头内，传感器测量出来的电信号直接由套管内的采集器数字化，然后通过总线方式传输到地面上的设备。虽然该种方式可做到信号远距离传输，解决了放置井深的问题，但由于所有的传感器、采集器还是采用单一电源、单一共地，没有从根本上解决信号串扰、温度干扰的问题，一旦单个传感器或设备出现故障，可能会影响到其他部分工作，且地线也是共用的，相互之间的干扰和串扰不可避免。 

现有的常规综合观测系统，系统在综合避雷、授时、定向、调零、标定等方面也都存在着一定的不足。 

【发明内容】

本发明提供一种采用模块化、分舱室设计，并采用双系统备份设计，一个观测项的设备布设为一个舱室，各测项设备分别处于不同的设备舱室内，模块之间 无电信号连接，传输距离远，信号可靠性高的多传感器组合的地震深井综合观测系统。 

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是： 

多传感器组合的地震深井综合观测系统，包括GPS天线、综合控制器、数据传输及存储单元和井底综合观测探头，所述综合控制器通过电缆分别与GPS天线和井底综合观测探头连接；所述数据传输及存储单元与综合控制器之间串口连接，数据传输及存储单元通过综合控制器的调制信号控制井底综合观测探头的数据采集；所述综合控制器分别接收GPS天线的GPS射频信号和井底综合观测探头传送的地震数据流信号并分别转换成数字形式的GPS秒脉冲、GPS时戳串口信号和地震数据流串口信号传到数据传输及存储单元；所述井底综合观测探头包括第一舱室、第二舱室、第三舱室、第四舱室、第五舱室、第六舱室和第七舱室，第一舱室、第二舱室、第三舱室、第四舱室、第五舱室、第六舱室和第七舱室呈直径等同的管状结构且依次由上及下的两两之间设有互相串联连接呈一体的密封连接器，第一舱体内设有两个单独与综合控制器连接的井下短周期地震仪，第二舱体内设有两个单独与综合控制器连接的二分量倾斜仪，第三舱体内设有两个单独与综合控制器连接的水温仪，第四舱体内设有一个单独与综合控制器连接作为主测系统的第一四分量应变仪，第五舱体内设有一个单独与综合控制器连接作为备测系统的第二四分量应变仪，第六舱体内设有两个单独与综合控制器连接的三分量地磁仪，第七舱体内设有两个单独与综合控制器连接的空隙压计；所述井底综合观测探头与综合控制器之间的电缆内分别设有与舱室内的每个传感器连接采用RS485半双工双向通讯方式的通讯线芯，一根整体的电缆内包含 有多根独立屏蔽结构的通讯线芯，每个通讯线芯由两根电源线和一对信号线组成。