[0001] 本实用新型涉及地震仪电子技术领域，特别涉及一种微动采集设备及无线遥测系统。

[0002] 在自然条件下，地球表面的任何地方均存在一种微小的振幅和特定的周期振动，这些信号在物探中通常称之为微动，微动没有特定的震源，由不同方向的入射波集合而成。利用台阵观测系统记录地面微弱振动，再利用数据处理方法从微动数据中提取瑞雷波相速度频散曲线，进而反演获得地层横波速度结构信息，这种地球物理探测方法通常称为微动探测。微动探测利用天然源即可实现，无需人工震源，避免了有源地震对环境造成的损坏，是资源勘探的重要技术手段。

[0003] 目前，基于线缆的集中式勘探仪器和无缆存储式仪器均可用于微动探测。集中式勘探常利用线缆将各拾震器连接在数据采集器上，再将拾震器分散布设台阵观测系统，这种仪器不足在于收到线缆的约束，使得野外微动台阵布线困难，尤其是复杂地形地区，人力成本高，无法满足大范围台阵布设及复杂地形微动探测的需求。

[0004] 无缆存储式仪器是一种自主式节点数据采集站，在施工过程中，采集的数据存储在采集站中，施工结束后，将仪器中存储的数据进行下载，再根据要求合成最终需要的数据文件。

[0005] 首先，无缆存储式仪器设备轻便，野外布设方便、高效，不受地表等自然环境的影响，能够适用各种复杂地表条件需求，可用于微动探测需求。但普通的无缆存储式仪器是难以用于微动探测的，这是由于微动信号振动幅值很微小，任何自然现场和人为因素对信号幅值的影响很大，采集的数据中难免会携带周围环境的干扰，如车辆通信、人类活动、施工振动、天气变化等，普通的无缆存储式仪器中的信号采集系统可能的零点漂移、电缆干扰等引起噪声，甚至有些设备自身噪声信号已近湮没了能表征地层信息的微动信号成分，导致无法进行有效的微动勘探，因此数据采集系统的硬件设计显得极为重要。

[0006] 其次，目前已有的无缆存储式仪器通常是当施工结束后，导出数据再进行数据解释分析，但这种工作模式缺乏远程、实时、可靠的监控记录和野外现场质量监控手段。因此也不利于微动探测，同时考虑到微动探测的影响因素众多，现场人员无法及时评价数据质量，为了保证数据质量，需进行冗长的数据采集时间，从而降低了施工效率，甚至会导致返工。

[0007] 为了解决现场微动数据质量监控，远程遥测终端控制器作为分布式监控系统中常用的一种，其应用越来越普及。遥测是将天然源背景噪声信号近距离采集传输至远距离的计算机工作站来实现远距离测试的技术。在地震勘探系统中，遥测系统包括拾震器、通信设备和数据处理设备。数据采集设备和信号传输技术是遥测的两项关键技术，数据采集设备的采样精度、可靠性以及通信系统的传输速度和抗干扰能力等决定了遥测系统的性能。

[0008] 目前，遥测系统中的通信设备常用的三种近距离无线传输技术有ZigBee、蓝牙(Buletooth)和WiFi，这三种无线传输技术均存在一些不足，如传输范围小、数据传输率低、覆盖范围有限和移动性不佳等状态。虽然WiFi具有传输速率快，在野外可以用架设基站的方式来拓扑无线局域网络的覆盖面积，通过采集站中集成WiFi模块与基站建立连接，但是在实际勘探应用汇总基站架设繁琐，尤其是对大范围的微动台阵观测系统，需要更多的基站，将严重影响施工进度，同时在地形复杂的野外环境下，其传输速度及可靠性难以得到有效保证。实用新型内容

[0009] 本实用新型的目的在于解决上述背景技术中存在的问题，提高微动勘探的准确性。

[0010] 为实现以上目的，本实用新型采用一种微动采集设备，其连接在拾震器的输出端，包括数据采集模块、数据处理模块、网口转发模块、GPS模块和数据存储模块，拾震器输出端连接数据采集模块，数据采集模块和GPS模块均与数据处理模块连接，数据处理模块、网口转发模块和数据存储模块均连接至嵌入式Linux系统平台。

[0011] 本实用新型进一步改进点在于，数据采集模块包括至少一路同步采集通道，每路同步采集通道包括带通滤波器和ADC转换芯片，带通滤波器和ADC转换芯片经可变增益放大器连接。

[0012] 本实用新型进一步改进点在于，所述数据存储模块包括Flash模块和用于供U盘插入的USB接口模块。

[0013] 本实用新型进一步改进点在于，所述网口转发模块连接有服务器。

[0014] 另一方面，本实用新型提供一种微动探测无线遥测系统，包括服务器、用户客户端和由上述的微动采集设备组成的微动台阵观测系统；

[0015] 所述微动采集设备与服务器之间的数据传输通道，以及服务器与用户客户端之间的数据传输通道均通过互联网通信方式建立。

[0016] 本实用新型进一步改进点在于，所述数据传输通道为socket通信传输通道。

[0017] 与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：本实用新型中的微动采集设备通过增加GPS模块接收GPS卫星标准的时间信号，通过GPS卫星标准的时间信号自动地、实时地对内部时钟信号进行校正，其同步误差小于15ns，可在长时间数据采集中确保各微动采集设备进行数据采集的同步性。

[0018] 微动探测无线遥测系统采用互联网通信方式建立微动采集设备与服务器之间的网络连接，以及服务器与客户端之间的网络连接，构成的无线遥测系统不受地域、地形以及传输距离的限制，只要有通信网络覆盖，就能远程监控微动采集设备的数据采集工作，及时反映现场设备的工作情况。

[0023] 为了更进一步说明本实用新型的特征，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的保护范围加以限制。

[0024] 实施例一

[0025] 如图1所示，本实施例公开了一种微动采集设备，该微动采集设备用于连接在拾震器10的输出端，对拾震器10输出的微动信号进行采集。微动采集设备包括数据采集模块1、数据处理模块2、网口转发模块3、GPS模块4和数据存储模块5，拾震器10输出端连接数据采集模块1，数据采集模块1和GPS模块4均与数据处理模块2连接，数据处理模块2、网口转发模块3和数据存储模块5均连接至嵌入式Linux系统平台6。

[0026] 其中，数据采集模块1将从拾震器10所采集的微动信号发送至数据处理模块2；GPS模块4用于通过接收GPS卫星的标准信号，并以GPS卫星的标准信号为基准，对其内部时钟信号进行实时地、自动的校正，从而利用校正后的时钟信号同步数据采集模块1采集的数据，可在长时间的数据采集中确保各微动采集设备数据采集的同步性，并在数据采集模块1实时采集的数据包中添加GPS时间戳信息。

[0027] 数据存储模块5用于存储嵌入式Linux系统平台6运行所需的Linux系统文件，并将数据采集模块1采集到的微动信号进行存储；网口转发模块3用于在有可用网络时，将采样数据添加微动采集设备编号信息后，打包发送至服务器。

[0028] 具体地，数据采集模块1包括至少一路同步采集通道，每路同步采集通道包括带通滤波器和ADC转换芯片，带通滤波器和ADC转换芯片经可变增益放大器连接。

[0029] 较佳地，本实施例中采用三路同步采集通道，均采用32-bitADC芯片及频率特性相同的元器件，以降低仪器自身的量化噪声，提高仪器信噪比，使得获取的微动信号更加精确，各采集通道的频率特性曲线一致，各通道具有良好的一致性。

[0030] 具体地，数据存储模块5包括Flash芯片和用于供U盘插入的USB接口模块。其中，Flash芯片用于存储嵌入式Linux系统平台6运行所需要的Linux系统文件并将采样数据暂存，U盘用于将采样数据实时写入U盘中。

[0031] 具体地，本实施例中的微动采集设备的工作过程为：

[0032] 微动采集设备上电后，启动嵌入式Linux系统平台6，初始化完成后，发送GPS指令到GPS模块4，GPS模块4在获取指令后，进入搜索GPS信号状态，当成功获取到GPS时间信号后，发送反馈信号到嵌入式Linux系统平台6，并通过接收到的GPS卫星的标准时间信号对其内部时钟信号进行校正。

[0033] 嵌入式Linux系统平台6对数据处理模块2进行采样参数配置，该采样参数包括采样开始时间、采样时长、采样率和采样通道增益。当采样参数配置完成后，数据采集模块1开始从拾震器10输出端口采样数据，并将采集到的采样数据发送到数据处理模块2，数据处理模块2依据GPS模块4的时钟信号，在采样数据中添加GPS时间戳信息，并整合3个通道的采样数据。嵌入式Linux系统平台6再读取数据处理模块5中的采样数据，将采样数据分别发送到数据存储模块5和网口转发模块3，数据存储模块5根据时间戳信息将数据写入数据文件的指定位置，并将数据文件存储在U盘中，网口转发模块3在采样数据中添加微动采集设备的编号信息后，再打包成数据包发送至服务器。

[0034] 需要说明的是，如图3所示，数据处理模块2采用FPGA芯片，FPGA芯片型号为ALTERA EP3C55F484，该芯片IO引脚分配主要用于数据采集模块、GPS模块和相应指示灯功能，FPGA芯片具有时钟频率高、内部延迟小、运行速度快等优点，利用FPGA自定义系统功能，可实现现场快速响应，并运用乒乓缓存技术，克服系统性能波动带来的存储速率的影响，进一步保证微动采集设备的实时性与可靠性。

[0035] 实施例二

[0036] 如图2所示，本实施例公开了一种微动探测无线遥测系统，包括服务器30、用户客户端40和由7台上述微动采集设备20组成的2重圆微动台阵观测系统；所述微动采集设备20与服务器30之间的数据传输通道，以及服务器30与用户客户端40之间的数据传输通道均通过互联网通信方式建立。

[0037] 本实施例采用客户端/服务端(C/S)方式架构，服务器端在系统执行过程中执行中间转换层功能，客户端包括用户客户端和采集设备客户端，用户客户端具有数据监控功能，用于对采集设备客户端进行监控，该采集设备客户端由微动采集设备组成的微动台阵观测系统。客户端/服务端利用4G通信技术的M2M互联网通信方式，建立方便快捷的socket通信方式，应用于采集设备客户端与服务器端之间的数据传输通道，以及用户客户端与服务器中间的数据传输通道。

[0038] 应当理解的是，本实施例中服务端与客户端之间的互联网网络还可以通过3G、5G等通信技术建立。

[0039] 需要说明的是，本实施例中的微动探测无线遥测系统由于采用3G、4G、5G等通信技术建立系统网络连接，由于移动通信技术具有抗干扰能力强、传输速率高、网络覆盖面广以及接入时间短、建设成本低等特点，使得微动探测无线遥测系统不受地域、地形、距离等限制，只要有4G信号覆盖，就能远程监控数据采集工作，及时反映现场设备工作情况，对于设备温度、电量、存储空间等异常情况可设置报警，及时维护、提高效率，并提供历史数据查询，通过图表进行显示。

[0040] 具体地，微动探测无线遥测系统的工作过程为：

[0041] 当微动采集设备连接到服务器端socket后，微动采集设备将设备状态信息包括数据采集状态、采集设备的温度、电量、存储空间信息打包发送到服务端。服务器端接收到采集设备状态信息后，按照采集站编号暂存该信息，所述的数据采集状态包括采样开始时间、已采样时长、采样率和通道增益。服务端检查是否有建立成功的用户客户端，若有则将更新的设备状态信息转发至用户客户端。

[0042] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。