朱俊波

（中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司海洋物探分公司，天津 300457）

地震是對人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生極大威脅的自然災害之一，科學地質勘探方式的采用能夠對地震的發(fā)生時間與發(fā)生地點進行預測，從而減少地質災害的影響，采用GPS 時鐘同步法能夠達到良好的地質勘探效果。

1 GPS 時鐘同步法地震勘探儀器使用優(yōu)勢分析

地震勘探活動一般是在地形條件比較復雜的環(huán)境下開展的，在山區(qū)中較多，因此要求勘探儀具有輕便與靈活的特點，具有較為簡單的操作方式，能夠在山地、叢林、沼澤、水湖等較為復雜的地理環(huán)境下進行地震勘探工作，并在勘探的同時進行實時地數(shù)據(jù)采集與記錄。GPS 時鐘同步法地震勘探儀器具有兩個組成部分，分別是采集記錄與處理單元即DCPU 與定時啟動放炮單元即BLU。與傳統(tǒng)的地震勘探儀器相比，GPS 時鐘同步法地震勘探儀器的運用沒有設置中央控制單元，將采集工作與記錄工作進行了有效融合，采用了定時自動啟動放炮裝置，在單元之間與爆炸機之間能夠實現(xiàn)有效的一致性。具有比較大的容量存儲空間，具有顯著的應用優(yōu)勢。

2 GPS 時鐘同步法在地震勘探過程中的運作方式

2.1 數(shù)據(jù)的同步采集與單元處理

GPS 時鐘同步技術具有多種組成，其中DCPU 的運用能夠有效采集并記錄地震勘探過程中的數(shù)據(jù)并對其進行有效處理，能夠實現(xiàn)比較高效穩(wěn)定的運作，在石油與天然氣的地震勘探行業(yè)中有著廣泛的應用空間，能夠實現(xiàn)從沙漠到深海的勘探，震源激發(fā)方式具有炸藥、震源車、氣槍激發(fā)等多種震源激發(fā)方式，在接收方式上，陸地為檢波器接受地震波，深海為拖纜接收地震波，目前比較流行的是節(jié)點接收地震波。

采用嵌入式計算機進行模塊化操作，以計算機（DIMM-PC）作為中心，建立計算器操作的智能儀器，在儀器中要求具備控制、定時與數(shù)據(jù)采集功效，能夠對地震勘探過程中相關的數(shù)據(jù)資源進行實時采集、及時調整與記錄，并對數(shù)據(jù)進行有效地存儲與整理。在具體的操作過程中主要包括了五個部分，分別是模擬部分、CPU 部分、GPS 時鐘與觸發(fā)、電源等。在部件的運作過程中以大功率的太陽能電池作為供電系統(tǒng)，運用GPS技術進行定位與時間追蹤等，在地震勘探相關信息的輸入上運用了紅外線設備與快速功能鍵鍵盤。實現(xiàn)了計算機信息數(shù)據(jù)在不同電子設備上的連接與存儲等。具體如下圖1 所示。

圖1 GPS 時鐘同步智能爆炸控制系統(tǒng)

2.2 模擬部分

模擬部分充分調整并經(jīng)過放大系統(tǒng)接收到檢波數(shù)據(jù)，在對其進行濾波處理之后進行數(shù)字化處理，同時將電池的電壓與溫度等相關信息進行數(shù)字化處理，采用模塊化設計方式，根據(jù)所需要的程序調整菜單中的一些選項，提升排列布置中的便捷性。為了在道數(shù)使用過程中減少功能消耗，需要設置合理的技術相關指標。在道模塊中具有輸出保護電路、輸出開關電路、前置放大電路與A/D 電路等多種形式，高精度信號源的使用需要和道模塊中的輸入開關電路互相配合，以此來檢查儀器并測試地震道中的性能情況。

2.3 數(shù)字部分

數(shù)字部分的運作能夠對運行過程中所需要的多種指標進行定時與測試，在最終存儲到計算機系統(tǒng)之前需要經(jīng)歷數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)編排與緩沖等多個階段，最終將息存儲到計算機系統(tǒng)中的指定程序之中。具有時序邏輯、控制邏輯、數(shù)字濾波部分與FIFO 存儲部分等，在數(shù)據(jù)采集過程中具有計算機接口、前放測試與采樣率等多種程序，其中控制邏輯的運用能夠在數(shù)據(jù)實現(xiàn)串并與轉換之后將其運送到計算機系統(tǒng)之中進行相應處理，對計算機系統(tǒng)中發(fā)出的一些定時信號與控制命令及時進行處理。

2.4 GPS 時鐘與定時觸發(fā)部分

GPS 時鐘與定時觸發(fā)部分的運用能夠利用GPS 提供多種信號，通過儀器的數(shù)據(jù)采集提供運行所需要的同步、觸發(fā)、定時與停止等信號，GPS 數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)儀器中地理位置、經(jīng)緯度、高程、時間與日期等相關信息的獲取。并且生成時間代碼與位置代碼，為計算機文件的形成提供多種信息數(shù)據(jù)，將其運用到文件頭段的寫入過程中，在后期處理過程中為其提供數(shù)據(jù)支撐與依據(jù)，包括GPS OEM 板與時鐘發(fā)生器、實時鐘與觸發(fā)電路等多種形式，實現(xiàn)串行口與CPU 之間的通信。

2.5 電源部分

電源部分的實現(xiàn)能夠利用外接的12V 太陽能電池組提供設備運行過程中所需要的各種能源，同時利用太陽能板進行充電。電源中涵蓋了電池充電部分與電流變換器部分，能夠滿足數(shù)字電路與模擬電路運行中對電源的需要。

2.6 CPU 部分

CPU 部分指的是模塊化的DIMM-386IE 板，在監(jiān)視儀工作過程中，使用串行口作為紅外線接口，接受勘探到的地理位置并采集文件號等，在GPS 通訊口的設置過程中選擇另外一個通訊口，同時在鍵盤口位置處設置快速功能鍵與標準PC 鍵盤，以此實現(xiàn)軟件的升級操作并對大量的數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場分析與有效處理，對設備的運行情況進行充分診斷與調試。為了實現(xiàn)地震勘探信息的有線傳輸與無線傳輸，在設備中設置內置網(wǎng)口，將其直接與網(wǎng)絡設備相連。通過DCPU 的運行采用無線登錄的方式與互聯(lián)網(wǎng)進行相連，最終向基地發(fā)送DCPU數(shù)據(jù)信息。

3 GPS 時鐘同步智能爆炸控制單元即BLU

GPS 時鐘同步智能爆炸控制單元即BLU 的運用能夠實現(xiàn)地震勘探過程中炮點位置與爆炸時間的測算，并對其進行記錄，在此基礎上產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘，對爆炸等信息進行定點記錄與觸發(fā)，為遙控爆炸機的產(chǎn)生提供相應的預備與后爆等多種信息，并記錄爆炸信息中的工作狀態(tài)、TB 延遲情況與井口時間等相關信息，最終在充分處理完相關信息之后再啟動爆炸機。在組成上主要包括了DCPU 部件、顯示部件與爆炸控制部件等幾個組成部分。

BLU 的運用能夠實現(xiàn)DCPU 的相關功能，同時在運用過程中能夠結合控制炮點的需要嚴格控制起爆的功能，顯示相關的數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行有效分析。在運用中能夠實現(xiàn)GPS 通訊、放炮的定時啟動、定位炮點信息并充分記錄炮序號。能夠基于其運行情況及時記錄地震勘探過程中所需要的GPS 信息、TB 時間點與井口位置等，并在此基礎上充分分析放炮的質量，將以上的相關信息最終匯集到數(shù)據(jù)回收器之中留待使用。

4 結語

目前地震勘探采集過程中對精度的要求來越來越高，小道距技術得到了快速地發(fā)展，在進行地震數(shù)據(jù)的傳輸與記錄過程中存在著大面積與多道距記錄的問題，使用GPS 時鐘同步技術要求各個采集點之間能夠相互獨立進行工作，在比較遠距離與大面積數(shù)據(jù)采集過程中具有較高的應用價值，能夠降低數(shù)據(jù)傳輸與野外勘探過程中的成本，具有較強的理論可行性與實際可行性。