[发明专利]一种基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统

权利要求书

1.一种基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，设有一个显控中心站和多组采集节点，显控中心站作为主节点，采集节点作为从节点；其特征在于：

所述的显控中心站由上位机、超宽带天线A、超宽带无线模块A、震源触发器、智能电池与稳压模块A组成，上位机与超宽带无线模块A之间采用USB方式连接，超宽带无线模块A与震源触发器之间采用串口连接；显控中心站的上位机中安装电源管理软件和网络设备监控功能的软件，上位机用于人机交互并控制整个无缆网络地震仪系统和存储地震数据，管理智能电池与稳压模块A、采集节点位置显示和采集节点状态显示；所述的震源触发器用于连接震源，并产生同步采集信号，使所有采集节点同步运行；所述的显控中心站的超宽带无线模块A与每个采集节点中的超宽带无线模块B在开机后能自组织无线物联网，无线物联网在显控中心站与每个采集节点之间起桥梁作用，负责同步各个采集节点，获取用于各采集节点定位的“主从”或“从从”节点之间的双程旅行时的信息，完成采集节点之间的通信和数据传输功能；

所述的多组采集节点是按无线通信频率编成14组，并在每组内指定一个采集节点作为汇聚节点，每组中的采集节点两两之间按照ID顺序进行双程旅行时测距，组内其他所有汇聚节点再把数据发送到显控中心站，汇聚节点和显控中心站由指定的固定信道通信；

所述的多组采集节点中每个采集节点设有单片机模块、超宽带天线B、超宽带无线模块B，信号调理与数据采集模块，检波器模块、FLASH模块、智能电池与稳压模块B；单片机模块通过IIC总线连接智能电池与稳压模块B，所有采集节点的超宽带无线模块B都是具有通信、同步和定位一体化的模块；采集节点用于地震数据的同步采集，传输命令、数据和采集节点位置自动解算；

所述采集节点上的超宽带无线模块B收到同步采集信号后发送采集命令和采集时长命令给单片机模块，单片机模块启动信号调理与数据采集模块采集信号，各采集节点完成采集并把数据存储到本地FLASH模块后，汇聚节点的单片机模块反馈采集的信号给显控中心站的计算机，同时将信号调理与数据采集模块转为待机状态；

所述的准实时的含义是，在每一炮采集数据结束后，显控中心站通过无线物联网收集所有的采集节点地震数据，能在20s内将所有数据显示到上位机屏幕上。

2.根据权利要求1所述的基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，其特征在于：所有的采集节点按照矩形栅格或三角形栅格结构排列。

3.根据权利要求1所述的基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，其特征在于：所述的显控中心站的上位机在人机交互工作时发送的命令包括：同步采集、传送数据、信号调理与数据采集模块采样率设置、前放增益设置、采样起始时间设置、各个采集节点与显控中心站之间的通讯路径查询、各个采集节点之间电磁波传播的旅行时间查询命令，以及采集节点是否连接、连接的路径、顺序，并对于未连接的采集节点终端以红色区分显示。

4.根据权利要求1所述的基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，其特征在于：所述的显控中心站收到各采集节点完成采集信号反馈后，后台自动发送传输数据命令给各采集节点，各采集节点通过各自汇聚节点把数据传输到显控中心站的上位机，各汇聚节点完成数据传输后超宽带无线模块B处于待机侦听状态以节省功耗。

5.根据权利要求1所述的基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，其特征在于：所述的采集节点中的单片机模块通过IIC总线读取智能电池与稳压模块B的电量、电压、电流信息，并通过汇聚节点把智能电池与稳压模块B的信息发送到显控中心站，在显控中心站显示每个采集节点的电量信息，实现实时掌握电池的电量以便及时充电。

6.根据权利要求1所述的基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，其特征在于：所述的超宽带无线模块A和超宽带无线模块B中的无线通信、同步和定位采用超宽带脉冲位置调制体制，脉冲宽度0.8ns，工作频率为3.1～10.6GHz，瞬时带宽为500MHz，分为15个信道，通信速率1～64Mbps可调；模块之间采用双程旅行时体制测距，测距精度优于±1cm，同步精度优于1μs。

7.根据权利要求1所述的基于超宽带无线模块的准实时无缆网络地震仪系统，其特征在于：所述的超宽带无线模块A和超宽带无线模块B是根据地震勘探数据类型单一、数据量大、数据传输要求高速率的特点构建通信协议，内容包括：

⑴.通信目的：传输命令和数据；

⑵.命令分为：定位，同步采集，传输数据，数据发送完成，数据接收完成，采集节点中的数据采集模块处采集待机状态，待机，显控中心站激活，信道分配；

⑶.把显控中心站放到震源激发点附近，显控中心站发送准备采集命令，各采集节点接收到该命令后，每组汇聚节点把各采集节点的距离信息发送到显控中心站；显控中心站收到所有采集节点的位置信息后，对邻近的采集节点一一发送定位请求，并得到距离信息，然后把所有距离信息发送到定位解算引擎，解算出各采集节点之间的相对位置关系，并显示在显控中心站上位机界面上，方便操作者判断解算结果是否正确，采集节点的相对位置关系是后续的地震数据处理所必需的重要支撑参数；

⑷.无线通信方式为主从方式，显控中心站的超宽带无线模块A作为通信主机，每个采集节点的超宽带无线模块B都作为通信从机，通信主机与每个通信从机分配一个ID号，通信主机控制14组通信从机，所有采集节点的通信从机按顺序依次把数据发送到汇聚节点的通信从机，14组汇聚节点的通信从机再把所有数据依次发送到显控中心站；

⑸.广播方式，一个TX同时控制N个RX，命令按广播的方式或一对多、或一对一的方式发送。