CN101661111B - 利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法及短信控制传送型无缆地震仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法及短信控制传送型无缆地震仪。为解决现有无缆地震仪没有实时质量控制问题，地震仪控制和数据传送方法是在现有无缆地仪采集站中引入手机单元，利用手机短信对无缆地震仪采集站进行状态控制和数据传送。地震仪的采集站由主控单元、采集单元、存储单元、GPS单元、电源管理控制单元和手机单元组成。具有能减少测量工作量，布设采集设备更加灵活简便，方便采用定时放炮同步采集模式，有利于提高施工效率，回收数据灵活，能自动生成SPS文件，自动计算厘米级精度的坐标，以非常简单廉价的方式解决了无缆地震仪没有实时质量控制难题，大大提高了无缆地震仪的使用范围和施工效率的优点。

Description

利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法及短信控制传送型无缆地震仪

技术领域

本发明涉及一种地震仪，特别是涉及一种利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法及短信控制传送型无缆地震仪。

背景技术

1、地震仪器现状

高精度数字地震仪是用来记录人工或天然地震信号，然后根据这些地震信号的记录来寻找油、气、煤和其他矿产资源的地质勘探仪器，并可用于探测地球内部结构、进行工程及地质灾害预测等。

地震勘探法目前仍然是在陆地和海洋勘探石油和天然气的主要手段，同时也是其他矿产资源的重要勘探方法，并广泛应用于研究地球内部结构、工程勘探和检测、地质灾害预测等方面。其基本方法是在勘探靶区的地面上埋放数千乃至上万只地震波传感器(即地震检波器)，在海上则是用海洋勘探船拖放数根1-2km长的海上漂缆(漂缆每隔数十米包裹一个地震检波器)，然后用***或可控震源(在陆地)或高压空***(在海上)激发人工地震。地震波向地下深处传播，遇到不同性质地层的分界面就会产生反射，地震检波器拾取到反射波并将其转换成模拟电信号，然后由高精度的数字地震仪把这些模拟电信号转换成数字信号记录下来。野外勘探接收到的大量数据通过室内用高速计算机进行复杂的信号处理和反演计算，才能得到清晰可靠的地下结构图像，最终确定矿产资源的位置和深度。

用矿产资源地球物理勘探的数字地震仪按照数据传输方式可以分为三类：有线遥测地震仪、无线遥测地震仪、无缆存储式地震仪。

有线遥测地震仪的特征是完全由有线***发送指令和传送采集数据。在目前的野外实际应用中占有主导地位，占据世界地震仪市场的绝大部分份额，常用的有Sercel公司的408/428系列、ION公司的SystemⅣ、Scorpion和AriesⅡ***、德国DMT公司的Summit***、美国WestemGeco公司的Uni Q***等。目前在我国石油和天然气勘探行业使用的仪器极大部分是从国外进口的有线遥测地震仪。

利用无线***发送指令和传送采集数据的仪器称为无线遥测地震仪，一般用于特殊地表条件下施工，也占有一定市场。Fairfield公司的BOX***和Wireless Seismic公司的Wireless Seismic***均为无线遥测数字地震仪。

英国Vibtech公司(已经被Sercel公司收购，发展成Unite***)首次推出一种新型遥测地震仪***——IT***，命名为“蜂窝地震”采集***。它不同于以往的无线***，IT***采用蜂窝无线的专利技术。遥控采集部件(Remote Acquisition Unit-RAU)和它们的“本地节点”(local node)间的通信采用无需许可证的2.4GHz ISM频段。在放炮时，IT***采用蜂窝无线网络来遥控传感器数据到记录部件，然后再通过光缆线将地震数据送到中央记录***。

无缆存储式地震仪是一种特殊类型的地震仪，其特征是：没有大线，没有地震数据传输；每个采集站接收放炮数据后自动存储，再用专门的数据回收***把所有放炮数据从采集站中取出来；有部分仪器利用无线***对所用的采集站发送发炮等命令，但不接收数据，不监视采集站的工作状态。

天然地震台站的观测均采用无缆式记录***(早期用纸剖面直接记录)，在地震勘探领域，最早的无缆***是七十年代由Amoco公司研制的SGR(Seismic Group Recorder)，早期的SRG***是“盲放(shoot blmd)”的，即SGR的地面单元中安装有磁带机，一旦地面单元布设后，地震数据记录在磁带上，无法知道地面单元是否工作正常。这种方法虽然不被很多人所接受，但由于他能明显提高生产效率，在巅峰时期，曾经有20个野外队装备了这种仪器。当时在“盲放”时，大约有1％的地震道会有问题，这在目前的有线***中也是允许的。

美国ION公司(原I/O公司)在1999年推出了RSR(Remote Seismic Recorder)远程地震信号记录仪，能实现6个模拟检波器通道的地震数据采集。RSR***能与ION公司的IMAGE***兼容，二者可以组成有线无线混合采集***。ION公司在2002年将RSR***升级到VectorSeis SYSTEMⅣ***的远程记录仪，称为VRSR2。VectorSeis SYSTEMⅣ中央控制***有控制单元(称为V2)、射频天线、中央收发器和中央收发器控制器构成。V2通过射频天线与所有的VRSR2构成射频遥测***，通过采集指令启动VRSR2采集站的数据采集，检测VRSR2的状态。与RSR的功能和结构基本相同，但不再支持模拟检波器，而是采用了三分量的MEMS数字检波器。

无缆存储式地震采集站由于没有实时监视记录和常用的现场质量监控手段，所以还不能被工业界普遍接受，在我国使用也存在不符合地震作业规范等问题，到目前为止，还没有无缆存储式地震采集站在我国进行实际地震勘探作业。但由于地震勘探的精度要求使得地震仪器的道数越来越多，据国内外专家估计，随着地震勘探精度的需求，油气工业界很快就需要30000道到50000道的仪器，到2025年，也许我们需要25万道的地震采集仪器。而对于50000道以上的有线采集仪器，电缆的管理和维护是非常困难的，也需要花费大量的成本。所以目前很多专家预测无缆存储式地震采集站将是下一步地震勘探仪器的发展方向。

由于无缆存储式地震仪器的研制相对比较容易，目前国内外有不少大学、研究机构和公司进行了此种地震采集站的研制工作。国内有东方地球物理公司的GPS授时地震仪、中国科学院地质与地球物理研究所的海底地震仪和金属矿勘探无缆存储式地震仪、吉林大学的无缆遥测地震仪。国外有美国ION公司的FireFly无缆地震采集***、法国Sercel公司的Unite***、美国Ascend Geo公司的Ultra无缆陆地地震采集***、美国OYOGeospace公司的GSR(Geospace Seismic Recorder)***、美国Firfield公司的Z***、美国Seismic Source公司的Sigma***。

目前，中国所有的大型地震勘探仪器均依赖于从美国、法国等发达国家进口。由于无缆存储式地震采集站还没有被我国地球物理勘探界所接受，目前还没有国内的企业采购这种地震仪。国产的无缆存储式地震仪器也处于研制阶段，还没有正式的产品问世。

2、当今无缆存储式地震仪器的不足之处

常规无缆存储式地震仪主要由控制单元、采集单元、存储单元、时间同步单元和电源管理控制单元等组成。当今的无缆存储式地震仪有下列三大问题：

①大部分无缆存储式地震仪的采集站不能接收控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到中心站：如东方地球物理公司的GPS授时地震仪、中国科学院地质与地球物理研究所的海底地震仪和金属矿勘探无缆存储式地震仪、吉林大学的无缆遥测地震仪、法国Sercel公司的Unite***(自主存储模式)、美国OYO Geospace公司的GSR***、美国Firfield公司的Z***、美国Seismic Source公司的Sigma***(自主式采集模式)，而美国ION公司的FireFly无缆地震采集***、美国Ascend Geo公司的Ultra无缆陆地地震采集***和美国Seismic Source公司的Sigma***(无线网络模式)则采用专用的无线网络实现激发同步和返回采集站的状态信息。

②所有无缆存储式地震仪的采集站不能发送数据到中心站实现数据的实时质量控制：这是到目前为止还不能解决的难题。没有数据的实时质量控制，就不能在现场知道地震数据采集的质量，包括激发能量的强弱、采集站工作是否正常、检波器工作是否正常等。目前在野外施工中，每天可以激发几百炮记录，如果到室内回放后发现有大量的不正常工作数据，再进行补炮将花费大量人力和物力。所以，这种仪器的施工方法还没有被我国的地震勘探界所接受。

③采集站的GPS只用于授时同步，大部分常规存储式无缆地震采集站没有进行定位或定位精度不够：由于各采集站要进行同步数据采集，授时型GPS接收机可以提供1pps授时信号输出，可以达到RMS20nS的精度，足以满足仪器要求的同步精度。但由于GPS单点定位精度较低，一般为±10m，有SA影响时为±100m，不能满足地震勘探的精度要求。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术上述缺陷，提供一种利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法，本发明目的还在于提供用于实施该方法的短信控制传送型无缆地震仪。

为实现上述目的，本发明利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法是在现有无缆地仪采集站中引入手机单元，利用手机短信对无缆地震仪采集站进行状态控制和数据传送。其与国内外现无缆地震仪的不同之处是引入了手机单元，以非常简单廉价的方式解决了无缆地震仪没有实时质量控制这个难题，使得无缆地震仪发生了本质的变化，大大提高了无缆地震仪的使用范围和施工效率。

作为优化，由主控单元、采集单元、存储单元、GPS单元、电源管理控制单元和手机单元组成的无缆地仪采集站，通过多GPS站联合定位实现cm级定位。其是利用多GPS站联合定位技术实现厘米级定位精度。采集站需要GPS用于授时同步，授时型GPS接收机可以提供1pps授时信号输出，可以达到RMS20nS的精度，足以满足仪器要求的同步精度。由于GPS单点定位精度较低，一般为±10m，有SA影响时为±100m，而地震勘探的定位精度要求在分米级，所以用单个GPS定位不能满足要求。而本发明的优势是几十或几百平方公里的范围内，可以布设几百甚至几万个GPS站点进行测量，从而形成大型GPS站点网络，利用这个大型GPS网络进行测量误差消除后，可以达到厘米级的定位精度。总之，针对现有常规无缆存储式地震仪存在的上述三大问题，我们引入利用手机短信对无缆地震仪(存储式无缆采集站)进行状态控制和数据传送，利用多GPS站联合定位技术实现cm级定位，使得无缆存储式地震仪具有状态控制功能、数据传送功能和cm级的定位功能，实现无缆存储式地震仪的更新换代。

作为优化，无缆地仪采集站利用手机短信接收控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到中心站，并实现采集数据的传送。

用于实施本发明所述方法的短信控制传送型无缆地震仪是无缆地震仪的采集站包括主控单元、采集单元、存储单元、GPS单元和电源管理控制单元，其特别之处在于还包括通过短信对无缆地震仪采集站进行状态控制和数据传送的手机单元。利用手机短信完成数据传送功能一条手机短信可以发送160个字节，所以我们可以利用手机短信实现整道记录的数据或其中部分数据的发送和传送。在正式生产前的激发和接收参数试验时，需要把整道记录的数据传送到中心站，这时可以用多个短信实现整道数据的传送。在正式生产时，为了进行质量监控，则可以只用一个短信传送部分数据或只传送质量监控信息即可。

作为优化，所述主控单元提供串口分别与手机单元和GPS单元连接，提供FIF0存储器接口连接采集单元，并连接存储单元；电源管理控制单元为手机单元、GPS单元、采集单元、主控单元和存储单元提供电源支持并进行供电管理；GPS单元用于授时同步，并通过多GPS站联合定位实现cm级定位；所述采集单元提供1～8通道的模拟检波器信号输入，程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益，并实现4、2、1、0.5、或0.25的采样率。现有GPS单元是单个GPS定位，定位精度较低，一般为±10m，不能满足地震勘探的定位精度要求(分米级)。而本发明的优势是几十或几百平方公里的范围内，可以布设几百甚至几万个GPS站点进行测量，从而形成大型GPS站点网络，利用这个大型GPS网络进行测量误差消除后，可以达到厘米级的定位精度，从而满足地震勘探的定位精度要求。

作为优化，所述采集单元由可选择输入测试信号或模拟检波器信号的多路开关、前置放大器、Δ-∑调制解调器、连接主控单元的数字滤波器和测试信号发生器组成；多路开关选择输入来自检波器或来自测试信号发生器的信号、将输入的信号送入前置放大器放大，Δ-∑调制解调器将经前置放大器放大的模拟信号转换成数字信号，数字滤波器对转换的数字信号进行滤波处理，并将处理后的信号输入主控单元。

作为优化，前置放大器为CS3301A或CS3302A型，调制解调器为CS5371A或CS5372A型，数字滤波器为CS5376A型，测试信号发生器为CS4373A型。

作为优化，所述手机单元使用GSM、CDMA或3G手机芯片，并用串口与主控单元连接；GPS单元采用OEM GPS接收模块；存储单元采用8G的SD卡；所述主控单元由ARM系列CPU、SDRAM存储器、USB接口和以太网接口组成。

作为优化，手机单元利用手机短信接收控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到中心站，并实现采集数据的传送，从而实现接收指令功能和返回工作状态信息功能的控制指令有：

(1)用于开启采集站，进入记录状态，返回开机状态的开机指令：中心站发送开机指令，采集站收到开机指令后使得处于休眠状态的采集站进入记录状态，准备采集数据，并向中心站返回开机状态，说明开机成功，并返回电源状态、存储器剩余空间等信息。

(2)用于使采集站进入体眠状态，等待开机指令的休眠指令：除保持CPU处于最低状态下和保持手机处于待机状态下外，关闭其他所有电路，等待开机指令。

(3)用于使采集站进入关机状态，在一定时间后自动进入休眠状态的关机指令：关机指令有时间参数T，表示除保持CPU处于待机状态下外，关闭其他所有电路，在T分钟后主动转为休眠状态，等待开机指令。

(4)用于对采集站设置采集参数的采集参数设置指令：该指令对采集站设置采集参数，包括采样率、记录长度、前置放大器增益、数据存放格式等。

(5)用于通知采集站和***机进入定时同步采集状态的数据定时同步采集指令：该指令有参数T1、T2和dT，命令采集站在T1时间开始，按时间间隔dT进行数据采集，直到T2时间为止。T1、T2为年月时分秒格式的时间，dT的单位为秒，当dY＝0时，无间隔连续采集；当T1＝T2时，只采集一次。

(6)用于采集站检测电源状态，并返回结果的电源状态指令，返回电源状态：中心站发送电源状态查询指令，采集站返回电源状态。当电源管理模块发现电源只能工作XXX分钟时，将自动发送电源状态到中心站，其中XXX可以事先用指令设定。

(7)用于采集站检测存储器状态，并返回结果的存储器状态指令，返回存储器状态：中心站发送存储器状态查询指令，采集站返回存储器剩余空间状态。

(8)用于采集站同步采集GPS坐标，并返回坐标的GPS采集指令，返回GPS坐标：中心站发送GPS坐标采集指令，所有采集站将同步采集GPS坐标，便于在室内进行多GPS站联合定位处理。

(9)用于采集站完成采集单元检测，返回结果的采集单元检测指令，返回采集单元状态：中心站发送采集单元检测指令，采集站收到后完成采集单元检测，并返回采集单元状态信息。

(10)用于设置数据格式和传送数据的数据传送指令。

作为优化，所述数据传送指令：

有参数：F(标识)，Data_Format_F(数据格式标识)，Trace_No1(起始道号)，Trace_No2(终了道号)，dNo(道号间隔)，T1(起始时间)，T2(终了时间)，dT(采样间隔)。

F(标识)为数据传送指令标识码，由2位(用F₁F₂表示)组成：

F₁＝0表示传送已经采集的数据；

F₁＝1表示对采集站进行设置，传送即将采集的数据；

F₂＝0表示传送整道记录的数据，此时T1和T2可以不填；

F₂＝1表示传送记录数据中从T1到T2的数据；

F₂＝2表示传送记录数据中的初至波部分数据，此时T1和T2可以不填。

F₂＝9表示不需要把数据传送到中心站进行质量监控，这时只要传送每道记录的能量值进行质量控制即可，使用本指令，每条短信可以传送40炮记录的能量值，当正常生产并且非常顺利时可以使用本指令。

Data_Format_F(数据格式标识)为传送的数据格式标识码：

Data_Format_F＝0表示采用符号位传送数据，此时一条短信最多可以传送1280个数据。

Data_Format_F＝1表示采用1个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送160个数据。

Data_Format_F＝2表示采用2个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送80个数据。

Data_Format_F＝3表示采用3个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送53个数据。

Data_Format_F＝4表示采用4个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送40个数据。

Trace_No1和Trace_No2分别表示需要传送数据的起始记录道号和终了道号，dNo表示道号间隔。

T1，T2是以样点数分别表示的起始时间和终了时间，传送数据从第T1个样点开始，到第T2个样点为止，dT表示重采样间隔。

本发明利用手机短信进行控制和数据传送的无缆地震仪的采集站由六大单元组成：主控单元、采集单元、手机单元、GPS单元、电源管理控制单元和存储单元。与国内外无缆地震仪的不同之处是引入了手机单元，这使得无缆地震仪发生了本质的变化，大大提高了无缆地震仪的使用范围和施工效率，主要优势表现在：(1)利用手机短信对无缆地震仪进行数据传送，从而可以满足地震采集数据质量实时监控的要求，这是其他无缆地震仪都没有解决的难题，本发明以非常简单廉价的方式解决了这个难题；(2)利用手机短信完成无缆地震采集站开机、关机和休眠状态的转换，并可以随时了解电源工作状态，这大大降低了电源的损耗，延长了采集站的工作时间；(3)利用手机短信完成地震数据的同步采集，大大提高采集的灵活性和效率；(4)利用手机短信完成GPS数据的同步采集，便于在室内进行多GPS站联合定位处理，并且可以随时知道采集站的位置，便于查找；(5)利用手机短信进行采集站工作状态监测和设置，随时了解采集站的工作状态；(6)利用手机短信可以利用商业网络进行工作，这时，原则上可以把中心站设置在世界上的任何地方进行控制和操作。也可以租用商业部门的车载移动基站或建立自己的专用移动基站以方便管理、提高效率和节约成本。

采用上述技术方案后，本发明利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法及短信控制传送型无缆地震仪与现有无缆地震仪技术相比具有显著的地震勘探施工流程优势，能适用更加灵活的观测***设计方法，在试验阶段可以传送所有或部分采集数据，进行实时数据分析；具有能减少测量工作量，布设采集设备更加灵活简便，方便采用定时放炮同步采集模式，有利于提高施工效率，回收数据灵活，能自动生成SPS文件，自动计算厘米级精度的坐标，以非常简单廉价的方式解决了无缆地震仪没有实时质量控制难题，大大提高了无缆地震仪的使用范围和施工效率的优点。

附图说明

图1是本发明短信控制传送型无缆地震仪采集站的电路原理图；

图2是发明短信控制传送型无缆地震仪采集站中采集单元的电路原理图。

具体实施方式

本发明利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法是在现有无缆地仪采集站中引入手机单元，利用手机短信对无缆地震仪采集站进行状态控制和数据传送。由主控单元、采集单元、存储单元、GPS单元、电源管理控制单元和手机单元组成的无缆地仪采集站，还通过多GPS站联合定位实现cm级定位。无缆地仪采集站利用手机短信接收来自中心站的控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到中心站，并实现采集数据向中心站传送。

如图所示，用于实施本发明方法的短信控制传送型无缆地震仪是无缆地震仪采集站由主控单元4、采集单元3、存储单元1、GPS单元2和电源管理控制单元5和通过短信对无缆地震仪采集站进行状态控制和数据传送的手机单元6组成。也就是利用手机短信进行控制和数据传送的无缆地震仪采集站以非常简单廉价的方式解决了无缆地震仪没有实时质量控制这个难题，使得无缆地震仪的特性发生了本质的变化，大大提高了无缆地震仪的使用范围和施工效率。

主控单元可以由ARM系列CPU(根据不同的道数采用不同功能的型号，在单站单道时可以用C51CPU，原则是够用就行以降低功耗)、SDRAM存储器、USB接口和以太网接口等组成。还提供串口分别与手机单元和GPS单元连接，提供FIFO存储器接口连接采集单元，并连接存储单元。GPS单元用于授时同步，并通过多GPS站联合定位实现cm级定位；所述采集单元提供1～8通道的模拟检波器信号输入，程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益，并实现4、2、1、0.5、或0.25的采样率。电源管理控制单元的功能是：把12V的电池电压转换为5V，3.3V，2.7V，1.8V等供给主控单元、采集单元、GPS单元、手机单元和存储单元；随时根据主控模块的指令关闭和开启各单元的供电；检测电源剩余容量并及时报警。存储单元选用8G的SD卡。

所述采集单元由可选择输入测试信号或模拟检波器信号的多路开关31、CS3301A或CS3302A型前置放大器32、CS5371A或CS5372A型Δ-∑调制解调器33、连接主控单元4的CS5376A型数字滤波器34和CS4373A型测试信号发生器35组成；多路开关31选择输入来自检波器7或来自测试信号发生器35的信号、将输入的信号送入前置放大器32放大，Δ-∑调制解调器33将经前置放大器32放大的模拟信号转换成数字信号，数字滤波器34对转换的数字信号进行滤波处理，并将处理后的信号输入主控单元4。前置放大器采用Cirrus Logic公司的CS3301A时适用于动圈式检波器，采用CS3302A时适用于水听器，可以程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益。

Δ-∑调制器采用Cirrus Logic公司的CS5371A(单通道)或CS5372A(双通道)，数字滤波器则选用CS5376A。CS5371A/CS5372A和CS5376A是Cirrus Logic公司专为地球物理勘探而设计的AD转换套片，二者组合可以实现24位模数转换，并提供4、2、1、0.5、或0.25的采样率。2片CS5372A或4片CS5371A和1片CS5376可以实现4通道的模拟地震信号数据采集。

所述手机单元使用GSM、CDMA或3G手机芯片，并用串口与主控单元连接，关闭除手机短信以外的所有功能，能降低运行成本和能耗；存储单元采用8G的SD卡。GPS单元可以选用Fastrax公司IT03OEM GPS接收模块，特点是尺寸小(22x23x2.7mm)、功耗超低(＜[email protected])、灵敏度非常高(-156dBm(跟踪))、精确的1PPS授时信号输出可以达到RMS20nS的精度和价格低廉。

手机单元利用手机短信接收控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到中心站，并实现采集数据的传送，从而实现接收指令功能和返回工作状态信息功能的控制指令有：

1)用于开启采集站，进入记录状态，返回开机状态的开机指令；

2)用于使采集站进入休眠状态，等待开机指令的休眠指令；

3)用于使采集站进入关机状态，在一定时间后自动进入休眠状态的关机指令；

4)用于对采集站设置采集参数的采集参数设置指令；

5)用于通知采集站和***机进入定时同步采集状态的数据定时同步采集指令；

6)用于采集站检测电源状态，并返回结果的电源状态指令；

7)用于采集站检测存储器状态，并返回结果的存储器状态指令；

8)用于采集站同步采集GPS坐标，并返回坐标的GPS采集指令；

9)用于采集站完成采集单元检测，返回结果的采集单元检测指令；

10)用于设置数据格式和传送数据的数据传送指令。

所述数据传送指令：

有参数：F(标识)，Data_Format_F(数据格式标识)，Trace_No1(起始道号)，Traee_No2(终了道号)，dNo(道号间隔)，T1(起始时间)，T2(终了时间)，dT(采样间隔)。

F(标识)为数据传送指令标识码，由2位(用F₁F₂表示)组成：

F₁＝0表示传送已经采集的数据；

F₁＝1表示对采集站进行设置，传送即将采集的数据；

F₂＝0表示传送整道记录的数据，此时T1和T2可以不填；

F₂＝1表示传送记录数据中从T1到T2的数据；

F₂＝2表示传送记录数据中的初至波部分数据，此时T1和T2可以不填。

F₂＝9表示不需要把数据传送到中心站进行质量监控，这时只要传送每道记录的能量值进行质量控制即可，使用本指令，每条短信可以传送40炮记录的能量值，当正常生产并且非常顺利时可以使用本指令。

Data_Format_F(数据格式标识)为传送的数据格式标识码：

Data_Format_F＝0表示采用符号位传送数据，此时一条短信最多可以传送1280个数据。

Data_Format_F＝1表示采用1个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送160个数据。

Data_Format_F＝2表示采用2个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送80个数据。

Data_Format_F＝3表示采用3个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送53个数据。

Data_Format_F＝4表示采用4个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送40个数据。

Trace_No1和Trace_No2分别表示需要传送数据的起始记录道号和终了道号，dNo表示道号间隔。

T1，T2是以样点数分别表示的起始时间和终了时间，传送数据从第T1个样点开始，到第T2个样点为止，dT表示重采样间隔。

本发明无缆地震仪施工流程(以***激发地震勘探为例)：

在决定某一区块需要进行地震勘探后，常规流程是：①根据地质要求先进行观测***设计；②对激发和接收因素进行试验，确定最佳方案；③进行测量工作，把所有检波器和炮点位置用木桩和小旗做好标记；④布设采集设备；⑤放炮激发采集数据；⑥数据处理和分析。施工流程如下：

(1)根据地质要求先进行观测***设计：由于无缆地震采集站没有笨重的电缆，总体重量大大减轻，而且没有电缆长度的限制，使得地震勘探观测***的设计更加灵活。

(2)对激发和接收因素进行试验，确定最佳方案：在实际施工中，需要激发几十甚至上百炮确定激发药量、激发井深等激发因素和检波器组合方式和埋置方式等接收因素。特点是每次激发间隔较大，有充裕时间进行数据收集。这时可以用短信按需要把所有或部分采集数据发送到中心站，便于进行实时数据分析。

(3)测量工作：与常规地震勘探不同之处是无需把所有检波器和炮点位置用木桩和小旗做标记，只需要对控制点做标记，大部分点可以借助普通GPS进行定位，或利用控制点进行目测定位即可，精确的坐标可由采集站中的GPS确定，这将大大降低测量成本，减少工作量，提高工作效率。

(4)布设采集设备：由于无缆地震采集站没有笨重电缆的限制，采集站的布设就非常简单。布设后按启动开关打开电源；采集站进行自检和GPS定位；向中心站发送自检结果和坐标信息(向中心站报到)；中心站发关机指令使采集站进入关机状态，关机结束时间设定在预计布设完所有采集站的时间；所有采集站在设定的时间同时进入休眠状态，等待开机指令。

(5)放炮激发采集数据；一旦所有采集站布设完成后(当然***激发等其他准备工作均已经就绪)，先发送数据传送指令，设定数据传送方式；然后发送数据定时同步采集指令进行定时启动放炮，按同步时间记录数据，大大提高施工效率。

(6)回收数据：当存储器充满数据后，需要把采集站放到中心站进行数据回收，可以采用USB接口或网络接口与中心站服务器连接完成数据回收，然后进行数据编排，计算GPS网络***高精度坐标，生成SPS文件。

(7)数据处理和分析：采用与常规处理一样的数据处理和分析方法。

总之，本发明装置可用于人工和天然地震信号采集，由六大单元组成。即主控单元、采集单元、手机单元、GPS单元、电源管理控制单元和存储单元。与国内外无缆地震仪的不同之处是引入了手机单元，以非常简单廉价的方式解决了无缆地震仪没有实时质量控制这个难题，使得无缆地震仪发生了本质的变化，大大提高了无缆地震仪的使用范围和施工效率。利用手机短信对无缆地震仪(存储式无缆采集站)进行控制和数据传输，利用多GPS站联合定位技术实现厘米级定位，解决了常规存储式无缆地震仪存在的问题：①采集站不能接收控制指令实现工作状态的控制；②采集站不能发送数据到中心站实现数据的实时质量控制；③采集站的GPS只用于授时同步，大部分常规存储式无缆地震采集站没有进行定位或定位精度不够。

Claims (4)

1.一种利用短信进行地震仪控制和数据传送的方法，其特征在于在现有无缆地仪采集站中引入手机单元，利用手机短信对无缆地震仪采集站进行状态控制和数据传送；由主控单元、采集单元、存储单元、GPS单元、电源管理控制单元和手机单元组成的无缆地仪采集站，通过多GPS站联合定位实现cm级定位；无缆地仪采集站利用手机短信接收控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到中心站，并实现采集数据的传送。

2.一种用于实施权利要求1所述方法的短信控制传送型无缆地震仪，无缆地震仪采集站包括主控单元、采集单元、存储单元、GPS单元和电源管理控制单元，其特征在于还包括通过短信对无缆地震仪采集站进行状态控制和数据传送的手机单元；

所述主控单元提供串口分别与手机单元和GPS单元连接，提供FIFO存储器接口连接采集单元，并连接存储单元；电源管理控制单元为手机单元、GPS单元、采集单元、主控单元和存储单元提供电源支持并进行供电管理；GPS单元用于授时同步，并通过多GPS站联合定位实现cm级定位；所述采集单元提供1～8通道的模拟检波器信号输入，程序设置0dB、6dB、12dB、18dB、24dB、30dB或36dB的前放增益，并实现4、2、1、0.5、或0.25的采样率；

所述采集单元由可选择输入测试信号或模拟检波器信号的多路开关、前置放大器、Δ-∑调制解调器、连接主控单元的数字滤波器和测试信号发生器组成；多路开关选择输入来自检波器或来自测试信号发生器的信号、将输入的信号送入前置放大器放大，Δ-∑调制解调器将经前置放大器放大的模拟信号转换成数字信号，数字滤波器对转换的数字信号进行滤波处理，并将处理后的信号输入主控单元；

前置放大器为CS3301A或CS3302A型，调制解调器为CS5371A或CS5372A型，数字滤波器为CS5376A型，测试信号发生器为CS4373A型；

所述手机单元使用GSM、CDMA或3G手机芯片，并用串口与主控单元连接；GPS单元采用OEM GPS接收模块；存储单元采用8G的SD卡；所述主控单元由ARM系列CPU、SDRAM存储器、USB接口和以太网接口组成。

3.根据权利要求2所述短信控制传送型无缆地震仪，其特征在于手机单元利用手机短信接收控制指令实现工作状态的控制和把工作状态返回到中心站，并实现采集数据的传送，从而实现接收指令功能和返回工作状态信息功能的控制指令有：

1)用于开启采集站，进入记录状态，返回开机状态的开机指令；

2)用于使采集站进入休眠状态，等待开机指令的休眠指令；

3)用于使采集站进入关机状态，在一定时间后自动进入休眠状态的关机指令；

4)用于对采集站设置采集参数的采集参数设置指令；

5)用于通知采集站和***机进入定时同步采集状态的数据定时同步采集指令；

6)用于采集站检测电源状态，并返回结果的电源状态指令；

7)用于采集站检测存储器状态，并返回结果的存储器状态指令；

8)用于采集站同步采集GPS坐标，并返回坐标的GPS采集指令；

9)用于采集站完成采集单元检测，返回结果的采集单元检测指令；

10)用于设置数据格式和传送数据的数据传送指令。

4.根据权利要求3所述短信控制传送型无缆地震仪，其特征在于所述数据传送指令：

有参数：F标识，Data_Format_F数据格式标识，Trace_No1起始道号，Trace_No2终了道号，dNo道号间隔，T1起始时间，T2终了时间，dT采样间隔；

F标识为数据传送指令标识码，由用F₁F₂表示的2位组成：

F₁＝0表示传送已经采集的数据；

F₁＝1表示对采集站进行设置，传送即将采集的数据；

F₂＝0表示传送整道记录的数据，此时T1和T2可以不填；

F₂＝1表示传送记录数据中从T1到T2的数据；

F₂＝2表示传送记录数据中的初至波部分数据，此时T1和T2可以不填；

F₂＝9表示不需要把数据传送到中心站进行质量监控，这时只要传送每道记录的能量值进行质量控制即可，使用本指令，每条短信可以传送40炮记录的能量值，当正常生产并且非常顺利时可以使用本指令；

Data_Format_F为传送的数据格式标识码：

Data_Format_F＝0表示采用符号位传送数据，此时一条短信最多可以传送1280个数据；

Data_Format_F＝1表示采用1个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送160个数据；

Data_Format_F＝2表示采用2个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送80个数据；

Data_Format_F＝3表示采用3个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送53个数据；

Data_Format_F＝4表示采用4个字节传送数据，此时一条短信最多可以传送40个数据；

Trace_No1和Trace_No2分别表示需要传送数据的起始记录道号和终了道号，dNo表示道号间隔；

T1，T2是以样点数分别表示的起始时间和终了时间，传送数据从第T1个样点开始，到第T2个样点为止，dT表示重采样间隔。

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