[发明专利]一种具有实时数据传输的多功能海底地震仪及其使用方法

说明书

提供一种实时数据传输的多功能海底地震仪及其使用方法，所述海底地震仪包括仪器舱、基站连接架；基站连接架位于仪器舱下侧，通过锁紧镙栓与仪器舱紧固连接，基站连接架采用下辐射三角结构，通过基站连接架耦合单元与海底耦合。本发明采用了先进的水下姿态控制单元，先进的采集器带宽扩频技术以及专门应用于实时数据传输的软硬件设计方案实现了实时数据传输的多功能海底地震仪在水下的实时通讯功能，并且有效地克服了传统产品在水下通信中存在的低可靠性、低数据速率和高功耗等问题；且适用于浅海海洋地质观测，海底地震监测系统以及海洋生态环境长期监测。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探领域，具体为海洋勘探领域，特别涉及一种具有实时数据传输的多功能海底地震仪及其使用方法，其采用了海洋地震观测技术领域和水下声学传播技术。

背景技术

海底地震仪是一种将检波器直接放置在海底的地震观测系统。大致分来，海底地震仪可以分为沉浮式海底地震仪和基于实时数据传输的海底地震仪(以下简称具有实时数据传输的多功能海底地震仪)。

我国已在沉浮式海底地震仪研制方面取得突破，中国科学院地质与地球物理研究所在863计划十几年持续的支持下，成功研制了沉浮式高频海底地震仪。该类型海底地震仪已经广泛用于深水油气主动源（气枪）海底地震多分量地震勘探和深部地质调查，在863计划的资助下，目前每年销售该型高频沉浮式海底地震仪数十台，已经初步实现了产业化。

近年来，随着海底探测仪器的发展，海底观测台网作为一种新型平台已经引起了广泛关注，其彻底改变了人类研究海洋的途径，开创了海洋科学研究的新纪元。实传式多功能海底地震仪可以作为海底地震监测功能节点加入到海底观测台网中，海底观测台网进而可根据不同的应用场景组成海底地震监测网或者海底长期观测网。

我国是一个多地震国家，而海洋地震实时监测尚处于空白状态，基于海底观测台网组成的海底地震监测网可以对地震，海啸等灾害进行有效预防。国外拟建和在建的海底地震监测网都包含了海底地震监测功能节点，我国正在建立的海底地震监测网也包含了海底地震监测功能节点，其可为海底地震监测研究提供试验平台。

基于海底观测台网组成的海底长期观测网可使人类对海底各项物理参数以及生态指标实施实时长期观测，其可以监测破坏性地震、海底滑坡的发生并研究相应的地质灾害预警技术；其可以对地球物理观测台站空白或稀少的海域从间断性的航次考察转向连续、实时、原位、立体和长期监测，为认识地球物理场长期变化规律和地球各圈层耦合提供科学依据；其可以把人类认识最少的深海链接到实验室，在时间域中观察海洋-地球系统变化。其可以与活动平台相结合，实际网络与虚拟网络相结合，在解决科学问题和地质灾害监测需求的同时，为国防预警提供相应数据支撑。

海底观测台网作为一种新型平台逐步成为海底观测仪器的研发重点。在此方面，加拿大、日本、美国等国家发展较快，并已建立起完善的海底观测系统，其中海底地震观测均已纳入到整个海底观测网络中。我国在海底观测台网建设方面也做出了相应的研究，但起步较晚，科技部在“十二五”期间，设立国家高技术研究发展计划（863计划）重大项目“海底观测网试验系统”，以实现对深海海洋动力环境、化学环境、地球物理环境的长时间实时监测。海底观测台网的研发催生了实传式多功能海底地震仪的研发需求，实传式多功能海底地震仪可以作为海底观测平台的采集节点加入到海底观测网系统中，提供方便的对外接口作为各个海底观测系统的子系统也可单独使用。

原有实时数据传输的多功能海底地震仪中由于频带宽度受限，采用使用七通道采集器系统，分别对不同频带的地震信号进行采集，其缺点是结构复杂，检波器选型比较繁琐，增加了成本和装配复杂度。以及原有实时数据传输的多功能海底地震仪的固定装置设计沿用了沉浮式海底地震仪的沉耦架设计，其采用熔断回收式，由于沉浮式海底地震仪的沉耦架设计更多的是考虑到其回收释放的有效性，而对于固定海底海底采集站的应用环境，其结构设计存在耦合稳定性不强，不易施工布设，不能根据海底状况进行自行调节等缺点。

现场勘测的需要以及进一步向深海研究的需要，急需对现有的仪器进行改进和创新。