[发明专利]具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字VSP系统，具体涉及的是一种具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法。

背景技术

近年来，垂直地震剖面(VSP)勘探越来越受到国内外石油、天然气等行业的青睐。VSP系统具有分辨率高和信噪比高的特点，但施工过程相对比较复杂，而且仪器效率低下，其主要原因在于：首先，检波器布置在井下，需要辅助装置(如推靠臂)来配合其实现与井壁充分接触，因而仪器结构复杂、体积庞大，而且稳定性不高；其次，在勘探过程中，必须手动设置每个检波器的物理连接位置和通信地址，如此一来，操作过程较为繁琐，容易出错；再者，常规仪器通常不能扩展与剪裁，各支检波器之间也不能任意组合级联、相互替换，修理非常困难，系统维护成本高。因此，优化VSP系统结构，提高仪器灵活性，降低施工难度，一直都是各地球物理勘探公司极力想解决的一项关键技术瓶颈。

针对VSP系统不能任意组合级联检波器、施工困难、稳定性差等问题，国内外相关科研单位和应用单位曾对VSP常规仪器做了部分改进工作，在一定程度上增强了系统的灵活性。纵观国内外VSP相关设备，目前主要有模拟和数字系统两大类。

模拟VSP系统多数是由地面地震勘探设备直接改进而来，为提高其抗干扰能力和稳定性，通常将检波器、模拟传输电缆、承重钢缆、密封气管等设计为统一整体，整个检波器串不可扩展与剪裁、不可更换检波器相对位置，而且在使用过程中，如果其中一支检波器异常，一般需要更换整支检波器串，因此检波器的维护成本极其高。

而随着集成电路和数字信号处理技术的发展，部分科研单位对数字VSP系统进行了初步尝试，设计了一种基于直流电机的推靠臂结构，并将传输总线、承重钢缆、电源总线等融合为单一电缆，极大降低了仪器的体积和重量，各传感器拾取到的地震信号在检波器中转换成数字信号后，由电缆中的串行通信总线(如RS485)传输到地面数据采集站。相比模拟VSP系统而言，数字VSP系统可以避免由于直接传输模拟信号而产生固有的道间串音、工频干扰，且检波器可以在施工过程中临时拆卸与组装，极大降低了仪器搬运与施工成本。

然而，现有的数字VSP系统仍然存在着检波器之间不可相互替换的缺点。从数字VSP系统工作原理来说，要想获得清晰的可用于数据分析的单炮地震记录，在施工之前，操作者必须清楚每个检波器的物理布置位置和通信地址，且在整个施工过程中，不能随意改变。如果因为某种原因而交换其中某两支检波器的物理连接位置，而恰好此时又在数据采集过程中，不能进行相应参数设置，则会导致采集到的单炮记录出现同相轴混乱的现象。更重要的是，由于每支检波器具有固定的通信地址，如果其中一支损坏，在将其替换后，必须要对所有检波器的通信地址进行重新配置，整个过程极其繁琐，需要专业拆卸工具，人力成本较高，且不适合施工人员现场操作。

综上原因，由于数字VSP系统中的检波器串不能任意组合级联、且相互替换不灵活，因此也造成了仪器施工效率低下、系统维护困难，而由此带来的后果则是给各应用单位带来了非常巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统及其地址配置方法，主要解决现有数字VSP系统中的检波器串由于不能任意组合级联、相互替换而导致仪器施工效率低、系统维护困难、企业经济损失大的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

具有检波器动态地址配置功能的数字VSP系统，包括地面数据采集站及N支内部均设有相互连接的主控CPU和RS485收发器的检波器，N为大于1的自然数，还包括均设置在检波器内部的RS485前端接口、单刀双掷模拟开关和RS485后端接口，其中：

N支检波器首尾依次连接构成检波器串；最前端的检波器中的RS485前端接口外部通过RS485通信总线与地面数据采集站连接，该检波器中的RS485后端接口外部通过RS485通信总线与后部的检波器中的RS485前端接口外部连接；

所述RS485前端接口同时与RS485收发器的差分输入端和单刀双掷模拟开关的COM端口连接；

所述RS485后端接口与单刀双掷模拟开关的NO端口连接；

所述单刀双掷模拟开关的IN控制端与主控CPU的通用输出引脚连接。

进一步地，所述地面数据采集站以及N支检波器之间均通过铠装电缆连接，而检波器中的RS485前端接口和RS485后端接口均与铠装电缆中的RS485通信总线连接。

作为优选，所述RS485收发器的型号为ADM2582E。