[发明专利]一种地震勘探系统及其采集数据的处理方法

说明书

本发明具体涉及一种地震勘探系统及其采集数据的处理方法，在时间同步方面，本发明利用低电源电压和高度可靠的TCXO晶体振荡器，对整个地震数据进行时时标记，其准确性仅取决于GPS精度和数据采集系统的时钟周期，且其稳定性不会随采集节点的工作时间和空间的变化而减弱；在定位方面，利用载波相位和伪距观测双差组合的方法削弱卫星钟差、接收机钟差、电离层延迟误差和对流层延迟误差，并利用卡尔曼滤波算法消除随机干扰，提高了定位精度，可用于高密度地震勘探阵列。

技术领域

本发明属于地震勘探领域，具体涉及一种地震勘探系统及其采集数据的处理方法。

背景技术

地震勘探是目前最主要的石油勘探方法，工作时，通常将传感器节点密集地布设在数十公里的山区和其他复杂的地形勘探区域中，震源激发多处地震波，所有传感器节点实时记录地震数据，形成了密集的地震节点观测系统，实现了对地下地质构造的精细探测。采集任务结束时，所有节点进行集中地震数据下载，然后对大量地震数据进行统一处理和解释。而同步能力差的地震数据将在后期地震数据的处理中会引起相当大的错误，一方面，随着采集时间增加，采集站上晶体振荡器的频率漂移也会带来大量的时间误差累积；另一方面，同步误差随着节点数量的增加而增加。此外，定位信息的结果也极大的影响着地震勘探数据的处理，因此，需要研究用于高密度地震阵列测量的多节点时间同步和高精度定位系统。

吉林大学自主研制的GElWSK地震仪通过内置高精度GPS接收模块为采集站提供时间服务，以解决分布式传感器节点之间同步精度差的问题，但GPS设备的长期运行会消耗大量能量。另外，在某些复杂区域中并没有GPS信号，也会给地震勘探工作带来困难。Fairfield Nodal公司推出的Z-land节点地震仪是一种小型、无电缆的便携式存储式地震采集系统，采用GPS接收器和本地时钟系统实现地震数据的时间标记，以实现低能耗情况下的多节点时间同步。但由于工作温度、工作状态等的变化，长时间工作时，仪器的本地时钟会漂移并导致较大的误差。此外，上述地震仪在定位处理上定位信息精度不高。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种地震勘探系统及其采集数据的处理方法，本发明的技术方案如下：

一种地震勘探系统，包括控制中心、GPS卫星、移动站、基准站和若干采集节点，所述采集节点包括中央控制单元MCU、GPS模块、TCXO晶体振荡器、存储模块、电源、DAC模块和ADC模块；

所述电源负责为整个采集节点供电；

所述中央控制单元MCU负责管理节点的数据采集任务；

所述TCXO晶体振荡器为DAC模块与ADC模块提供时间服务和标准时间基准；

所述DAC模块和ADC模块为数据采集单元，用于采集地震数据；

所述GPS模块协同GPS卫星用于获取定位信息和时间信息；

所述存储模块包括FIFO存储器和SD卡，FIFO存储器用于零时缓存数据，SD卡用于存储最终的节点地震数据；

地震勘探时，将若干采集节点布设于野外各区域，并开启电源进行节点自检；自检合格后GPS模块接收GPS卫星同步信号，开始采集地震数据，中央控制单元MCU将采集到的地震数据存入FIFO存储器，当FIFO存储器中的数据存储达到一定容量后，中央控制单元MCU从FIFO存储器中读取数据并以数据块文件的形式存储于SD卡中；勘探结束后回收采集节点，并将各采集节点SD卡中的数据下载聚合到控制中心的数据库中进行后期数据处理。

进一步地，所述节点自检的具体流程为：采集节点执行节点自检，自检指标包括检波器电阻、灵敏度、阻尼、自然频率、排列噪声和温度；发送包含测试参数的自检消息到控制中心；控制中心接收每个采集节点的自检消息并判断采集节点是否正常；若采集节点正常则自检合格，控制中心将为每个采集节点配置采集参数并启动采集任务，否则给出警示以提醒相关人员进行故障诊断并手动修复。