本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種系留氣球搭載型無線遙測地震儀系統(tǒng)，為解決復(fù)雜地表勘探難問題，其由三大部分組成：中央控制操作系統(tǒng)CCOS、系留氣球搭載無線發(fā)射/接收站TRCB和無線采集站W(wǎng)AS；系留氣球通過系留纜索連接到系留設(shè)施平臺上，系留纜索具有銅導(dǎo)線作為電力供應(yīng)線，給搭載在系留氣球上的無線發(fā)射/接收站TRCB提供電能；在導(dǎo)線的空隙處嵌入光纖，作為中央控制操作系統(tǒng)CCOS和搭載系留氣球上的無線發(fā)射/接收站TRCB之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。其充分利用了高空系留氣球通信技術(shù)和VHF多信道接收技術(shù)，使得與采集站W(wǎng)AS之間成為無障礙“可見”，提高了數(shù)據(jù)通信提供的有效覆蓋范圍，實現(xiàn)了復(fù)雜地表的無線遙測技術(shù)，并使無線遙測數(shù)字地震儀實現(xiàn)了在復(fù)雜地表的實時數(shù)據(jù)采集和回收。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種地震儀，特別是涉及一種系留氣球搭載型無線遙測地震儀系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
高精度數(shù)字地震儀是用來記錄人工或天然地震信號，然后根據(jù)這些地震信號的記錄來尋找油、氣、煤和其他礦產(chǎn)資源的地質(zhì)勘探儀器，并可用于探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、進行工程及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測等。地震勘探法目前仍然是在陸地和海洋勘探石油和天然氣的主要手段，同時也是其他礦產(chǎn)資源的重要勘探方法，并廣泛應(yīng)用于研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工程勘探和檢測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測等等方面。 用礦產(chǎn)資源地球物理勘探的數(shù)字地震儀按照數(shù)據(jù)傳輸方式可以分為三類有線遙測地震儀、無線遙測地震儀、無纜存儲式地震儀。有線遙測地震儀的特征是完全由有線系統(tǒng)發(fā)送指令和傳送采集數(shù)據(jù)。在目前的野外實際應(yīng)用中占有主導(dǎo)地位，占據(jù)世界地震儀市場的絕大部分份額，常用的有Sercel公司的408/428系列、ION公司的System IV、Scorpion和Aries II系統(tǒng)、德國DMT公司的Summit系統(tǒng)、美國WesternGeco公司的Uni Q系統(tǒng)等。利用無線系統(tǒng)發(fā)送指令和傳送采集數(shù)據(jù)的儀器稱為無線遙測地震儀，一般用于特殊地表條件下施工，也占有一定市場。Fairfield公司的BOX系統(tǒng)和Wireless Seismic公司的Wireless Seismic系統(tǒng)均為無線遙測數(shù)字地震儀。但這些儀器均存在由于無線數(shù)據(jù)傳輸帶寬不足而限制了儀器道數(shù)等問題，所以較少投入實際使用。無纜存儲式地震儀是一種特殊類型的地震儀，其特征是沒有大線，沒有地震數(shù)據(jù)傳輸；每個采集站接收放炮數(shù)據(jù)后自動存儲，再用專門的數(shù)據(jù)回收系統(tǒng)把所有放炮數(shù)據(jù)從采集站中取出來；有部分儀器利用無線系統(tǒng)對所用的采集站發(fā)送同步放炮等命令，但不接收數(shù)據(jù)，不監(jiān)視采集站的工作狀態(tài)。系留氣球無線電通信已有幾十年的歷史。限制氣球技術(shù)發(fā)展的兩個最大難題是氫氣的危險性和沒有理想的球體材料，隨著高分子復(fù)合材料的研制成功和大量氦氣源的開發(fā)利用，為系留氣球技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用帶來了生機。測控技術(shù)、光纖通信及計算機等多項技術(shù)的合理采用，又為系留氣球技術(shù)的日趨完善創(chuàng)造了條件。系留氣球從本質(zhì)上講是一種運載工具，利用它的浮力作用可以提升長波通信天線，也可構(gòu)成加載多種設(shè)備的空中平臺，美、蘇即使在具有航天飛機、衛(wèi)星、各類航空飛行器等強大空問優(yōu)勢的情況下，仍沒有放棄系留氣球技術(shù)的研究和應(yīng)用，并把系留氣球視為重要的補充和應(yīng)急手段.系留氣球的服務(wù)領(lǐng)域不僅限于通信.在其它軍事和民用方面均有廣泛的用途，系留氣球以其經(jīng)濟性、可靠性、靈活性、簡易性等優(yōu)點確立了自身的發(fā)展地位。氣球是一種無推進裝置的輕于空氣的航空飛行器，它靠浮升氣體產(chǎn)生的靜浮力升空。所謂系留氣球即利用纜索將升空的氣球及其攜帶的設(shè)備系留、懸停在空間一定的位置上。系留氣球區(qū)別于自由式氣球，后者升空后不受限制，可隨風(fēng)飄移。系留氣球通信系統(tǒng)一般由系留氣球、系留纜索、系留設(shè)施、有效載荷、監(jiān)測控制和后勤保障設(shè)備等若干部分組成。系留氣球囊體內(nèi)充以密度比空氣小的氫氣或氦氣，根據(jù)工作要求提供足夠的浮力。球體的外型一般有球型、水滴型和飛艇型。現(xiàn)代的系留氣球多設(shè)計成飛艇樣的流線型，尾部有三或四個尾翼，也稱穩(wěn)定器，排列形式有“十”字型、“Y”型和倒“Y”型幾種。這種流線型帶尾翼的系留氣球能始終迎著風(fēng)向，最大限度地減小風(fēng)阻，從而減小地面系留載荷。目前，國外系留氣球的容積由幾十至上萬立方米，長度幾米至七十余米，球體的最大直徑一般不超過二十米，系留氣球的工作空間為對流層，升高高度數(shù)百至六千米。系留纜索的作用是栓系氣球，使氣球懸停在空中一定高度上并兼有傳輸信息和供應(yīng)電力等功能。系留設(shè)施是系統(tǒng)的操作、控制和維護中心。因系留設(shè)施的規(guī)模和架設(shè)要求不同，可分為固定式和移動式兩種，移動式又分為車載和船載兩種形式。 有效載荷指由氣球攜帶用來執(zhí)行不同任務(wù)的設(shè)備，可是各種聲、光、電、磁裝置，有效載荷懸掛于氣球下方的防風(fēng)罩內(nèi)。用于通信的有效載荷主要是通信天線、收發(fā)信機和轉(zhuǎn)發(fā)器等。監(jiān)測控制設(shè)備用來對氣球周圍氣象環(huán)境、氣球飛行姿態(tài)和有效載荷工作狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。包括各種傳感器、執(zhí)行控制部件、顯示記錄和自動管理設(shè)備，通過有線和無線信道來實行遙測與遙控。后勤保障設(shè)備包括電力，氣源供應(yīng)及維修工具等，并要求有提供氣象預(yù)報和實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)外通信聯(lián)系的手段和能力。保障設(shè)備除建為固定方式外，也可全部建成運載式的，以提聞系統(tǒng)的機動性能。系留氣球系統(tǒng)具有覆蓋面積大、投資少、效率高、操作護方便和生存能力較強等許多優(yōu)點。其作為依靠自身浮力支撐的運載工具，與飛機、飛艇、遙控飛行器等相比的突出特點是，留空時間長，可全天候執(zhí)行任務(wù)，提供了一種連續(xù)工作的手段。但系留氣球也存在自身的弱點和局限性，受惡劣氣象和環(huán)境條件的限制，必須有可靠的補給保障，適合于在定點或機動性強的區(qū)域工作。目前在地球物理領(lǐng)域還未見系留氣球系統(tǒng)的實際應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種系留氣球搭載型無線遙測地震儀系統(tǒng)。更確切是一種基于系留氣球搭載發(fā)射站和接收站的無線遙測數(shù)字地震儀系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)系留氣球搭載型無線遙測地震儀系統(tǒng)由三大部分組成中央控制操作系統(tǒng)CCOS (Central Control & Operation System)、系留氣球搭載無線發(fā)射 / 接收站 TRCB(Transmitter & Receiver on Captive Balloon)和無線米集站W(wǎng)AS (Wireless Acquisition Station);系留氣球通過系留纜索連接到系留設(shè)施平臺上,系留纜索具有銅導(dǎo)線作為電力供應(yīng)線，給搭載在系留氣球上的無線發(fā)射/接收站TRCB提供電能；在導(dǎo)線的空隙處嵌入光纖，作為中央控制操作系統(tǒng)CCOS和搭載系留氣球上的無線發(fā)射/接收站TRCB之間的數(shù)據(jù)傳輸通道。系留氣球為VHF/UHF通信提供的有效覆蓋范圍，可以近似地用公式S (km) = 3. 57H1/2 (m)來計算。工作高度600至6000m的覆蓋半徑為87至277km，覆蓋面積則為2. 4至24萬平方公里。系留氣球通信系統(tǒng)布置靈活，投資少，技術(shù)相對簡單，便于維修。因為空中電波傳播損耗比地面小，相對同一作用范圍，系留氣球上一臺發(fā)射機可相當(dāng)?shù)孛嫒舾膳_發(fā)射機的作用。系留氣球搭載無線發(fā)射/接收站TRCB傳送指令無線采集站W(wǎng)AS，無線采集站W(wǎng)AS向系留氣球搭載無線發(fā)射/接收站TRCB傳輸采集到的地震數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)的最大特點是把普通無線遙測儀器的發(fā)射站和接收站安裝在高空系留氣球上，使得與采集站W(wǎng)AS之間成為無障礙“可見”，提高了數(shù)據(jù)通信提供的有效覆蓋范圍。實現(xiàn)了復(fù)雜地表的無線遙測技術(shù)，并使無線遙測數(shù)字地震儀實現(xiàn)了在復(fù)雜地表的實時數(shù)據(jù)采集和回收。作為優(yōu)化，系留氣球搭載的無線發(fā)射/接收站TRCB由控制模塊CM、電源模塊PM、無線發(fā)射機T (Transmitter)和多通道無線接收機R(Receiver)和GPS模塊等組成；控制模塊CM根據(jù)中央控制操作系統(tǒng)CCOS的指令實現(xiàn)對無線發(fā)射機T和多通道無線接收機R的控制，無線接收機R接收來自中央控制操作系統(tǒng)CCOS的指令和無線采集站W(wǎng)AS的數(shù)據(jù)，無線發(fā)射機T向無線采集站W(wǎng)AS發(fā)射來自中央控制操作系統(tǒng)CCOS的指令。GPS模塊用于獲得和提供定位數(shù)據(jù)。電源模塊為上述負載提供供電。其中本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭建，許璟華，劉光鼎，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京吉奧菲斯科技有限責(zé)任公司，北京通特潤華科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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