[發明專利]一種用于三維電磁勘探的無線網絡觀測方法和系統

無效

• 申請號: 201110357818.5
• 申請日: 2011-11-11
• 公開（公告）號: CN102404764A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 崔益安;劉海飛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W84/18;H04B17/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

技術領域

本發明涉及一種用于三維電磁勘探的無線網絡觀測方法和系統。

背景技術

電磁勘探在資源勘探特別是金屬礦產資源勘探方面有著不可替代的優勢，并且在油氣資源勘探、地下深部結構研究、地震災害監測和預測等方面也發揮了越來越重要的作用。由于勘探深度不斷加大，目的日趨復雜，迫切需要開展分辨率更高的三維勘探方法。

目前許多電磁勘探儀器如美國EMI公司的MT-24NS大地電磁系統和加拿大Phoenix公司的V-5-2000大地電磁系統等配備了多臺設備組網開展三維觀測的功能。但是由于這些儀器本身結構復雜、造價昂貴的特點，制約了大規模大面積三維數據采集的開展。高密度、面積性、大數據量的三維觀測，需要有小型化、輕便化、造價低的觀測裝置，才有可能同時投入大量的測站點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于三維電磁勘探的無線網絡觀測方法和系統，本發明的用于三維電磁勘探的無線網絡觀測方法和系統，具有易于實施，觀測效率高、靈活性強的特點。

發明的技術解決方案如下：

一種用于三維電磁勘探的無線網絡觀測系統，包括無線觀測網絡與遠程控制端設備；無線觀測網絡與遠程控制端設備無線通信連接；無線觀測網絡布置在觀測區；

無線觀測網絡由數據匯集節點和多個傳感器節點組成；相鄰的傳感器節點通過無線通信鏈路通信連接；數據匯聚節點與臨近數據匯聚節點的傳感器節點通過無線通信鏈路通信連接；

傳感器節點獲取E_x、E_y、H_x、H_y和H_z中的任1個或2個分量；其中，E_x和E_y分別為傳感器節點所在的觀測點處的電場強度的x分量和y分量；H_x、H_y和H_z分別為傳感器節點所在的觀測點處的磁場強度的x分量、y分量和z分量，傳感器節點還獲取所在測點的空間坐標信息。

所述的傳感器節點包括控制模塊、采集模塊、GPS模塊、電源模塊和通信模塊；采集模塊、GPS模塊、電源模塊和通信模塊均與控制模塊連接；采集模塊包括傳感器和A/D轉換器，傳感器為電極或磁棒。

數據匯聚節點包括控制處理模塊、存儲模塊、本地通信模塊、遠程通信模塊和電源模塊；所述的存儲模塊、本地通信模塊、遠程通信模塊和電源模塊均與控制處理模塊連接。

遠程控制端設備中具有歸一網格化處理單元，該歸一網格化處理單元基于插值將測區內隨機分布的觀測數據進行歸一網格化。(歸一網格化主要是利用地球物理勘探中常用到的最小二乘法、樣條函數插值方法、克立金法等方法進行插值)

一種用于三維電磁勘探的無線網絡觀測方法，采用前述的用于三維電磁勘探的無線網絡觀測系統；用于三維電磁勘探的無線網絡觀測方法包括以下步驟：

步驟1：數據獲取并傳輸：傳感器節點采集觀測數據和空間坐標信息，并將該觀測數據和空間坐標信息通過無線通信鏈路經數據匯聚節點傳輸到遠程控制端設備，所述的觀測數據為E_x、E_y、H_x、H_y和H_z中的任1個或2個分量；

步驟2：遠程控制端設備將接收到的觀測數據和空間坐標信息基于插值進行歸一網格化處理，獲得歸一化三維探測數據。

所述的用于三維電磁勘探的無線網絡觀測方法還包括步驟3：計算視電阻率：遠程控制端設備基于所述的歸一化三維探測數據計算視電阻率，完成三維電磁勘探。

傳感器節點采集的觀測數據為E_x和H_y；空間坐標信息為GPS數據；

視電阻率計算采用卡尼亞視電阻率計算公式：ω是被測信號的角頻率；μ是大地的磁導率(μ通常取為4π×10^-7H/m)。

傳感器節點采集的觀測數據為E_x和H_y；空間坐標信息為GPS數據；視電阻率計算采用波區視電阻率計算公式：式中r為觀測點到電偶源的距離，I為電偶源電流強度，dL電偶源長度，為觀測點與電偶源的夾角。

數據匯聚節點與傳感器節點之間以及傳感器節點之間采用數據包通信，數據包包括以下字段：傳感器節點標識碼、GPS坐標、采集時間和觀測數據。

遠程控制端設備中具有根據傳感器節點獲取的數據計算視電阻率的視電阻率計算單元。