[發明專利]震動源實時定位與分析系統

有效

• 申請號: 201210104509.1
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN103364823A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 徐善輝;郭建;劉光鼎;劉寧;姜明威;張正峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所;北京吉奧菲斯科技有限責任公司
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/22;G01V1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種震動源實時定位與分析系統，其特征在于由野外震動數據采集網絡和室內數據分析系統兩大部分組成；其中野外震動數據采集網絡由三部分組成：室外震動監控站FMU、室內數據回收單元IDCU和定位服務器LS；

所述室外震動監控站是整個系統的最前端，負責采集震動數據，并實時將數據發送至室內的數據回收單元；所述室內數據回收單元負責接收所有野外震動監控站采集的震動數據并向上傳遞給定位服務器進行位置解算；所述定位服務器負責從室內數據回收單元上傳的各震動監控站震動數據出發，快速解算出震動發生的位置及震動能量大小。

2.根據權利要求1所述系統，其特征在于所述室外震動監控站由采集模塊AM、檢波器Sensor、控制模塊CM、電源模塊PM和GPS模塊等共同組成；

其中：檢波器Sensor用于采集震動信號，采集模塊AM通過專用接口連接檢波器Sensor；控制模塊使用ARM芯片作CPU，使得每個監控站成為一個網絡節點，順利實現室外震動監控站，室內數據回收單元與定位服務器之間的同步和數據回傳工作；電源模塊負責協調遠端供電、外接直流供電和內置鋰電池供電三種供電方式，給監控站中其他模塊提供合適的工作電壓；GPS模塊提供位置與授時信息。

3.根據權利要求1所述系統，其特征在于所述室外震動監控站為單分量監控站或者三分量監控站：其中：三分量監控站通過連接三分量檢波器采集空間三維分量上的震動數據，并通過三個信道處理并向上傳輸震動數據；

所述定位服務器的硬件是普通PC機或者是服務器或者是工作站或者是其他具有網絡功能及一定計算能力的任意硬件類型的計算機。

4.根據權利要求1所述系統，其特征在于所述室內數據回收單元是一個具有ARM芯片的網絡節點，由高速交換模塊SM、控制模塊CM、電源模塊PM和GPS模塊等組成；其對于野外監控站的網絡連接使用專屬的網絡接口和傳輸方式；同時，對于服務器方向，數據回收單元上傳數據時使用通用的網絡連接和傳輸方式。

5.根據權利要求1所述系統，其特征在于所述野外震動監控站和室內數據回收單元通過局域網傳輸震動采樣數據和各種控制指令；

物理層的網絡連接為可選擇使用的無線連接或者有線連接：有線網絡連接為4芯同軸電纜或者雙絞線或者光纖進行網絡連接；無線連接為WiFi無線網絡連接。

6.根據權利要求1或者2或者3或者4或者5所述系統，其特征在于所述定位服務器首先使用傳統的多站直達P波走時定位法初定震動位置；初定位后隨即使用多種方法進行位置修定，以獲得更高精度的震動位置信息；震動位置修定的核心是三維地震波走時的迭代反演，同時以折射波的定位信息作為約束條件，當野外監控站為三分量時，多波走時和極化分析方法的定位信息都可以作為迭代反演的初始模型或約束條件。

7.根據權利要求1或者2或者3或者4或者5所述系統，其特征在于所述定位服務器上預置了有關監控區域的三維彈性波速度模型；該模型是通過前期的人工地震勘探并結合已知的地質資料或其他勘探方法建立起來的。

8.根據權利要求1或者2或者3或者4或者5所述系統，其特征在于所述定位服務器除確定震動平面位置及地下深度外還可以根據其所獲取的地震波信號振幅強弱，對震動點震動能量大小進行等級評定；服務器最終以圖形界面的方式給定在監控區域的直角坐標系統中某位置處某強度大小的震動發生提示。

9.根據權利要求1或者2或者3或者4或者5所述系統，其特征在于所述定位服務器中的定位系統是一個具有交互性的軟件平臺：用戶可以根據監控區域的環境及所使用的監控站等設備的特點對位置解算及能量評定的計算過程進行合理的配置：包括初定位使用的波型，迭代反演時參與走時計算的波型等等；此外，定位系統還具有干擾識別能力：監控區域內真實發生了一定強度的地面或地下震動時，必然能被大部分的野外監控站的震動傳感器所感知，當服務器中發現僅某個或及少數的野外監控站返回的數據中有震動波形時，極可能噪聲或人為碰觸所致；系統根據用戶配置選擇對這種情形是否需要位置及能量解算。

10.根據權利要求1或者2或者3或者4或者5所述系統，其特征在于所述定位服務器可以對同一時刻或間隔較短的多點震動進行定位分析；當野外監控站的布設呈有規律的網格狀分布時，同一時刻發生在不同網格點內的震動可以視為若干小的震動定位系統，分別進行位置解算。