[發明專利]無纜存儲式地震儀低功耗電源管理系統及管理方法

有效

• 申請號: 201410778327.1
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104391321A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 林君;石照民;許琳琳;趙玉江;張曉普
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V1/20
• 分類號: G01V1/20;G01R31/40;H04L29/06;H04W84/18
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域：

本發明涉及一種地球物理勘探電源管理系統及管理方法，尤其是一種無纜存儲式地震儀低功耗電源管理模塊及管理方法，特別是適用于野外長時間工作的基于GSM、GPRS以及北斗等通信技術的遠程無纜存儲式地震儀低功耗電源管理方法。

背景技術：

地震勘探是地球物理勘探中一種重要的方法，地震儀作為地震勘探中的數據采集系統，廣泛應用于地下資源勘探如油氣資源、金屬礦等，以及測井系統等工程應用中。當前地震儀主要有三類：有線遙測地震儀，無纜存儲式地震儀和無線遙測地震儀。其中有線遙測地震儀在當前地質勘探中占據主導地位，并占據了地震儀市場的絕大多數份額。常用的有線遙測地震儀主要有美國ION公司的System?IV、Scorpion和Aries?II系統，法國Sercel公司的408/428系列以及德國DMT公司的Summit系統等。使用有線遙測地震儀進行數據采集回收，大量的電纜大大增加了地震儀的運輸成本，排列布線需要大量人工，尤其在復雜的山區地帶，增加了人力成本，并且在復雜的野外環境中，電纜極易損壞，排查維修工作冗雜，同時也限制了采集道數的增加。無纜存儲式地震儀由于摒棄了大量的電纜，運輸成本和人力成本大大降低，提高了施工效率，同時由于不存在電纜損壞的問題，大大減少了排查故障的時間和工作量，近年來得到了快速的發展。

無纜存儲式地震儀摒棄了大量的電纜，提高了施工效率，但也導致其無法采用外部電源供電。當前無纜存儲式地震儀采集站主要采用鋰電池供電，這就引入了如何降低系統功耗，提高電池使用效率的問題。而由于無纜地震儀各采集站數據采集的同步化是通過GPS接收機定位模塊實現的，GPS接收機的功耗較大，且系統作長時間記錄時，為減小累積時鐘誤差對數據同步質量的影響，采用恒溫晶振取代普通晶振，而恒溫晶振的功耗也比普通晶振大得多，這直接導致了無纜地震儀單個采集站功耗比普通遙測地震儀采集站功耗大得多。除此之外，為了實現對地震儀工作狀態的實時監控，提高地震儀采集的數據質量，無纜存儲式地震儀引入了GPRS模塊、北斗模塊以及Wi-Fi模塊等，通過不同條件下運用不同通信技術對地震儀進行實時監控，實現了全方位覆蓋，保證在惡劣條件下也可以實現地震儀的可測可控，但引入的模塊也大大增加了地震儀的功耗大小，因此研究如何降低無纜存儲式地震儀的系統功耗具有很大的必要性。

同時在野外進行實驗時，無纜存儲式地震儀只需在較短的施工階段處于正常工作狀態，即處于采集狀態，此時功耗最大；當處于長時間的停止施工階段，地震儀不需采集數據，此時控制地震儀進入低功耗模式或關機狀態可以大大降低無纜地震儀的系統功耗，提高電池的使用效率。而在進行野外采集實驗時，往往需要大量的無纜存儲式地震儀采集站排列布置在大面積區域內，而通過人工逐個手動控制地震儀開關機來實現降低采集站功耗的目的是不現實的，因此引入一種遠程控制地震儀實現低功耗的方法是十分必要的。

楊泓淵等在《電測與儀表》2009年第01期總第46卷第517期中公開了《無纜遙測地震儀采集站的低功耗設計》，文中選用低功耗元器件進行硬件電路設計和優化軟件設計兩方面入手來降低地震儀采集站功耗，以ARM為動態功耗管理的主控中心，雖然能從一定程度上降低地震儀采集站的功耗，但ARM功耗遠大于MSP430單片機功耗；該設計未使用遠程通信方式實現地震儀采集站低功耗，當有數百臺地震儀在野外大面積區域工作時，其實用性必然受到一定程度的限制。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足提供一種適用于野外長時間工作，基于GSM、GPRS、北斗等通信技術的無纜存儲式地震儀低功耗電源管理模塊；

本發明的另一目的是提供一種適用于野外長時間工作，基于GSM、GPRS、北斗等通信技術的無纜存儲式地震儀低功耗電源管理模塊的管理方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

無纜存儲式地震儀低功耗電源管理系統，包括由北斗上位機4、手持終端2或GPRS網絡服務器3通過GSM基站或北斗衛星與地面無線連接的無纜存儲式地震儀采集站1-1、采集站1-2、采集站1-3……采集站1-n組成，其特征在于，無纜存儲式地震儀采集站內設有的低功耗電源管理模塊，是由電源5經開關電路7分別連接北斗模塊10、主控單元12、GPRS模塊9、采集單元13和GPS定位單元14，電源5經電壓轉換電路6與單片機8連接，單片機8經單刀雙擲模擬開關11分別連接GPRS模塊9和主控單元12，單片機8經單刀雙擲模擬開關11分別連接北斗模塊10和主控單元12，主控單元12分別連接采集單元13和GPS定位單元14，單片機8控制開關電路7構成。