[发明专利]一种基于北斗短报文通信的地震数据采集方法及地震仪器

说明书

本发明公开了一种基于北斗短报文通信的地震数据采集方法及地震仪器。包括节点单元应急状态实时自主检测、判定、编码、接力传送步骤，节点单元位置坐标集群同步高精度定位步骤，失踪节点单元自主播报位置和身份步骤；以低功耗长距离无线接力通信技术为支撑，实现节点单元的应急状态和坐标定位参考量的大范围按序接力传送；以动态监测和实时报警技术为依托，实现节点单元应急状态的实时自主报告和远程质控；以无线充电和数据下载技术为基础，实现无触点充电和数据交互；以太阳能充电为辅助，实现长期失踪节点单元自主播报位置和身份。本发明既能实时远程质控，还能真正无桩号施工，并兼有太阳能充电、无触点充电和通信等功能。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别涉及油气地震勘探中实施地震数据采集的地震仪器技术。

背景技术

近几十年的地下矿物发现和探明手段证明，地震勘探是寻找地下矿藏特别是油气资源的最有效方法。所以，油气地震勘探技术得到了长足的发展，目前正在蓬勃兴起的是高精度、高密度、宽频带地震勘探技术。

地震仪器是实现地震波传感、采集和记录的核心装备，也是决定油气地震勘探综合成效的关键因素。所以，近百年来不断根据物探技术发展需求和电子工程科学发展成果研发一代比一代更先进的地震仪器，就成为满足精细化油气地震勘探的必然选择。当前，地震仪器技术发展进入新的时期，广泛应用最新科学技术的发展成就，研发高度自动化、智能化的新型地震仪器已经成为油气地震勘探技术发展的新常态。

为了适应高精度、高密度、宽频带地震勘探技术发展需求，近些年研发推出了大量的节点式地震仪器，目前节点式地震仪器已经成为满足复杂地表高精度、高密度、高效率地震勘探的首选。虽然时下的节点式地震仪器对于满足低成本、高效率、绿色环保油气勘探有着不可替代的优势，但就高度的自动化、智能化需求而言仍有许多不足。例如，因为通信能力问题当下的节点式地震仪器没有任何一款可以实时向控制中心报告工作状态，致使出现致命问题(如电池电量过低)时，无法得到及时解决而损失地震数据；因为卫星定位高程测量精度等问题当下的节点式地震仪器没有任何一款可以实现真正意义上的无桩号施工；因为不能自主补充电能在电量耗尽后，无法发出位置信息和应答搜寻指令而造成设备丢失；因为充电或数据下载回路都通过站体上的裸露触点构成，触点容易磨损或污染导进而致接触不良；等等。

在已公开的专利文件中，以北斗卫星系统作为通信平台的地震仪器有多种，其中CN104793531A“无缆地震仪远程监控系统及方法和野外工作方法”，就是典型的代表。CN104793531A提供的方法是,由地面控制中心的上位机经UART、北斗指挥机和北斗卫星与父节点位置地震仪通信，父节点位置地震仪通过WiFi与采集站构成无线组网。但是CN104793531A提供的方法和技术，因为采用WiFi技术作为采集站组网通信的基础，而且是通过卫星实现远程交互式双向通信，需要开销大量的时间、信道、电源等资源，在地震道足够多时(万道以上)，无法满足低功耗、全实时、低成本、全自动等的需求。因此，如果能发明一种可实现低功耗、全实时、低成本、全自动的卫星通信地震仪器，解决现有技术固有的不足，便为高效率、低成本地震勘探提供新的支撑。

在已有的位置坐标高精度定位技术中，都是采用参考点与定位点一对一的工作模式，或参考点与定位点通过电台通信模式，或通过星际差分模式来实现，这就要求有足够多的通信信道或足够多的参考站或足够多的经济投入，对于万道以上的地震测网，这些技术缺乏实用性和经济性。如果能发明一个参考站能同步为万道级的地震道提供实时动态差分定位技术，实现节点单元位置坐标的高精度定位，便为地震勘探无桩号施工提供可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于北斗短报文通信的地震数据采集方法及地震仪器，解决当前节点式地震仪器不能实时反馈影响地震数据采集质量的工作状态、不能满足无桩号施工、不能自主充电、不能无线非接触式下载数据、不能借助RFID进行身份识别等技术问题，进而为满足复杂地表高精度、高密度、宽频带地震勘探技术的发展需求提供装备保障。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：