利用偏振约束对最小信息准则方法自动拾取微震初至的改进

初至拾取是影响微震事件分析精度的重要因素之一。本文结合微震事件偏振特性和最小信息准则(akaike information criterion,AIC)函数特性,提出了一种利用偏振约束实现AIC初至拾取的改进方法:可以将偏振特征值拾取微震初至的应用扩展至单分量的微震数据,该方法将单分量微震数据视为三分量微震数据的一种特殊形式,利用三分量微震数据协方差矩阵的最大值序列对AIC方法进行约束,从而快速准确的拾取到微震数据的初至。文中应用该方法对不同信噪比的合成数据和实测数据进行了验证,同时与长短时平均(short time average/long time average,STA/LTA)、Maeda-AIC和偏振特征值方法进行了对比,结果显示该算法速度略低于上述3种方法,但精度和可靠性优于其他三种方法,同时与其他改进算法对比,不用设置阈值,并且选取时窗的长短对拾取结果几乎没有影响,可极大地提高算法的自动化程度。

分布式无线地震数据采集同步技术研究

针对目前分布式无线地震数据采集中由于采集节点增多、无线传输延时等因素导致的各采集节点间数据采集同步精度不高的问题,研究并设计了一种针对分布式无线数据同步采集中各个节点同步授时以及对采集数据包进行精确时间标记的方案;采用GPS(Global Positioning System)授时技术对各个采集节点时钟进行授时,同时利用GPS精准的秒脉冲对本地压控晶振器频率误差进行实时修正;采用在地震采集数据包中加入精确的时间戳信息的方法,保证了各个节点间同步误差限制在0.1μs以内;即使在GPS失效的情况下,压控晶振器和计数器联合作用仍可保证各节点同步采集稳定工作6小时。

基于嵌入式的硫化铅蓄电池修复技术研究

针对铅酸蓄电池因硫化现象而造成的无法充电或充不满电的问题,设计了一套基于AVR单片机的铅蓄电池修复仪,采用复合频率脉冲技术实现对铅酸蓄电池硫化问题的活化处理,通过采用4组不同年份及硫化程度不同已经失效的铅酸蓄电池进行了实验测试,结果表明修复后电池容量平均能恢复到额定容量90%以上,具有很高的实用价值和推广价值。

基于物联网的智能电源监控系统设计

针对地震勘探中设备供电电源数量庞大、分布广泛和管理困难等问题,设计了一种基于物联网(IoT)的智能电源监控系统。系统的电源数据采集单元实时采集电源的状态信息,通过通用分组无线业务(GPRS)无线通信技术传送到数据处理中心进行数据分析、存储和监控。数据处理中心与地图软件结合实现电源的定位。同时,客户端实现对电源状态的实时监控。实际应用表明:系统可实现电源状态的实时监控、位置跟踪和电源特性分析,可以降低电源故障率,在野外勘探中可以大大提高勘探效率。

基于Zynq的多道可定制微地震数据采集节点设计

针对隧道微地震监测系统对系统稳定性及多通道数据并行采集的需求,设计了一种基于Zynq-7000平台的多通道微地震数据采集节点。在Zynq-7000芯片的PL部分采用逻辑状态机实现外部12路ADC并行采集控制,在PS部分编写PL外设内核驱动模块及应用程序,内核空间到用户空间以及应用层多线程之间采用双缓存乒乓操作思想实现数据交互。同时该采集节点具有硬件集成度高、通道数可定制的特点。实验结果表明:该系统能够准确地采集到震动信号,具有一定的实际应用价值。

基于STM32的数字式小折射采集节点设计

针对表层结构调查浅层地震勘探中小折射仪模拟式检波器串信号保真度低、维护成本高、信号衰减严重等问题,设计了一种低功耗、可裁剪的数字式小折射采集节点。节点以高性能的STM32F405为主控单元,前端采用高保真的信号调理电路对地震信号进行预处理,采集数据经过高精度的A/D转换后,通过自定义的PPP通信协议与采集控制中心进行通信。驱动程序设计中通过预采样与时间戳的方法使分布式节点间的同步采集精度优于10μs。实验结果表明:该采集节点等效噪声水平低于1μV,道间畸变小于-100 dB,能有效提高野外地震勘探的采集精度和施工效率。

节点地震仪无线传输系统设计

传统的节点地震仪摆脱了笨重电缆的束缚,能够适应各种复杂地形环境下的大规模采集,但是由于在地震勘探的现场无法对数据质量进行实时监控,因此无法保证数据质量和勘探效率。针对该问题,本文基于WLAN无线通信技术设计了节点地震数据传输系统,采用WLAN中继模式扩大了网络覆盖范围,在充分分析多节点传输时造成网络拥塞、信道利用率低的原因基础上,利用传输网络结构固定、流量可控等特点,对多节点传输机制进行优化。测试结果表明,传输系统优化的多节点传输机制提高了传输效率,野外条件下平均传输速率为7.32MB/s,有效实现了对节点地震仪的实时监控。

基于FPGA的微震信号快速识别系统设计

高采样率的微震数据采集可以提高微震数据的时间分辨率,但同时也增加数据冗余。通过在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)内部嵌入FIR滤波器和STA/LTA算法内核的方法,实现了连续数据采集中对震动数据的识别,降低了连续采集过程中无效噪声数据的空间占用。研究结果表明:所设计系统能对震动数据进行快速识别,在100 k Hz的采样率下,处理1 s的数据仅需2.12 ms。同时与未加入震动数据识别的采集系统相比,在24 h测试中,数据量降低约72%,极大程度地降低了数据存储和传输的压力。

光伏发电系统最大功率跟踪控制器的实现

针对目前太阳能发电系统效率较低的问题,该文利用MSP430微控制器设计了一种太阳能光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)控制器。该设计基于改进的电压扰动观察算法,通过MSP430F5132实时采集降压斩波电路的输入功率与输出功率,并输出PWM波协同控制斩波电路的通断时间,实现整个系统的最大功率点稳定输出。通过测试,该设计各个模块协同工作,软硬件有效结合,使太阳能光伏发电系统的转换效率可达到95%以上,并具有体积小、成本低、跟踪效率高、可靠性高等优点,已成功运用在地质灾害监测供电系统中,提高了系统监测设备的长效性。

一种基于加权平均应变计的混凝土支撑轴力监测方法

传统的钢筋计监测基坑支撑梁时,由于受到混凝土徐变、收缩等影响,测量结果往往不能真实地反应混凝土支撑的受力情况,且实际的轴力监测值往往远高于设计值。针对这一问题,提出了一种基于多个混凝土应变计的加权平均监测方法。该方法将5个(可扩展)应变计等间距安装于混凝土支撑梁,通过对5个轴力监测点轴力值进行加权平均,从而求出混凝土支撑实际受外力情况。实际加载测量试验表明,本方法监测平均误差能够控制在5%以内,有效地避免了传统的钢筋计测量值过大的问题,且本方法安装中无需截断支撑梁内部钢筋,保证了支撑梁的完整性。

一种分布式滑坡体深部位移实时监测方法

针对传统的滑坡体深部位移监测中存在人工测量成本高、监测频率低、实时性不高等问题,设计了一种多点分布式深部位移实时监测方法。该方法利用低功耗微处理器、加速度传感器实现测量单元的模块化,并任意组合为测量传感器组,施工时将该传感器组垂直放入滑坡体钻孔中,实时测量滑坡体深部各单元倾斜角参数,进而利用相邻2个单元之间的倾角值计算出滑坡体内部形变值,以及确定出滑动面位置。整个测量方法具有实时性高、无人值守、可任意扩展裁剪等特点,同时能有效降低人工测量成本,实际现场应用进一步证明了该方法的有效性。

基于PTP的多节点微震数据同步采集技术研究

为了同步微震监测系统中各分布式采集节点时钟和提高其精度,提出一种基于PTP(precision time protocol)时钟协议的微震数据同步采集设计方案。该方案将计算机时钟作为系统主时钟,以STM32为处理器,IP178CH为网卡驱动设计时钟分配器,并在其中植入PTP时钟协议,然后通过时钟分配器向网络中各采集节点周期性发送同步信号,最后通过时间偏差和网络延迟时间对每个节点的RTC时钟进行校准,使其与主时钟保持一致,从而实现了节点数据同步采集,其时钟同步精度达到了μs级。

GNSS定位授时系统在浅层节点地震采集系统中的应用

阐述针对无线节点地震采集系统在无采集站、无线缆,各个节点独自工作特点,采用GNSS(Global Navigation Satellite System)定位授时系统,实现各个无线节点地震采集系统之间时钟同步。分析GNSS定位授时技术原理,并基于Cortex-M7嵌入式系统为主控单元,以S1216-BD为GNSS授时定位芯片为GPS模块,完成授时同步功能,并在上位机实验中得到标准协调世界时(Coordinated Universal Time,UTC),实际中验证其授时精度。