1、2007年4月,地震勘探仪器及可控震源的发展,内 容 提 要,一、地震勘探仪器的发展概况二、地震勘探仪器技术现状三、主流地震仪器及其在华北探区的应用情况四、地震勘探仪器的基本发展规律五、地震勘探仪器关键技术六、地震勘探仪器未来技术发展七、可控震源技术的发展,2007年4月,地震勘探仪器发展概况,地震仪器的发展过程可分为六代。 第一代是模拟光点记录地震仪器。生成模拟波形的纸记录。所采集地震数据特点是信号的动态范围小（仅20dB左右），记录信号的频带窄（仅20Hz左右），可记录的地震道数一般在24道以下。 第二代为模拟磁带记录地震仪器。其生产资料是为可重复利用的模拟磁带。本代仪器的核心贡献就是实现
2、了生产记录的重复利用，其它关键技术没有实质性突破，所以记录地震信号的动态范围较小（仅40 dB左右），记录地震信号的频带在100Hz以下，能够记录的地震道数一般在48道以下。,2007年4月,第三代是数字磁带记录地震仪器。这类仪器是将地震信号进行数字化后再记录到磁带。其创新点是采用了前置放大、瞬时浮点放大和模/数转换技术，实现了由模拟到数字的变革。新技术的应用，使得瞬时动态范围可达70dB以上，地震信号的频带可达到250Hz左右，记录的地震道数一般在240道以内。这一类型的仪器包括Sercel SN338、DFS-V等。 第四代是遥测数字地震仪器。这类仪器与第三代仪器有同样的原理，所不同的是它
3、们在计算机管理下实施远程控制来完成地震数据采集。这代仪器的瞬时动态范围和接收信号的频带仍与前一代仪器相当。这代仪器实现了数字信号传输。由于数字信号传输电缆的重量不再受接收地震道数的限制，系统的采集能力也得到了空前的提高，一般在2ms采样时能有1000道左右的实时采集能力。这一类型的仪器包括Sercel SN368、OPSEIS-5500/5586等。,地震勘探仪器发展概况,2007年4月,第五代是二十世纪九十年代才推出的采用技术的24位AD型遥测数字地震仪器，其代表是如今广为流行的SN388、IMAGE、408UL等。这代仪器的核心技术就在于用24位AD转换器取代了先前的瞬时浮点放大器和14或
4、15位AD转换器，且在不考虑检波器的瓶颈作用时，技术的应用使得系统的瞬时动态范围上升到110dB或更多，可记录地震信号的频带达800Hz或更高。随着计算机技术的发展以及数字处理技术在地震勘探仪器上的应用，仪器的集成度和采集能力进一步得到提高，其2ms的基本采集能力一般都在5000道左右。,地震勘探仪器发展概况,2007年4月,第六代是二十一世纪初开始面向勘探市场的全数字地震仪器，其代表是系统IV（VC或VR）和408UL 、428DSU。与前一代仪器相比根本不同是：系统中包含了以MEMS技术为核心的加速度数字传感器，使得系统的瞬时动态范围在90dB以上，而且从0500 Hz都能等灵敏度和等相位
5、响应地震信号。这代仪器的关键技术就是突破了传统模拟检波器长期以来制约系统瞬时动态范围进一步提高的瓶颈作用，真正实现了完全数字化，不怕电磁干扰，有万道以上实时采集能力。它是今后实现宽频带万道多波高精度采集的方向。,地震勘探仪器发展概况,2007年4月,地震勘探仪器技术现状,从技术水平上看，当今世界各大地球物理公司拥有的主流地震勘探仪器都是采用技术的24位A/D型，实时采集能力可达几千甚至万道，所应用的数字存储技术、网络遥测技术、数字传感技术、数据通讯技术、计算机软、硬件技术、电子工程技术、材料工艺技术等均属国际先进水平，各项物理特性和技术指标也是同期高科技电子装备中最高和最好的。目前，正在全面推
6、行的以MEMS技术为基础的地震勘探仪器，仍在不断跟踪世界最新电子工程技术，并更加突出硬件资源的标准性、通用性以及软件技术的个性化，也即地震勘探仪器的核心技术越来越多地体现在系统应用软件水平和功能上。这就是当代地震勘探仪器的基本技术现状。,2007年4月,地震仪器及其在华北探区的应用情况,地震勘探仪器生产厂商目前主要有法国的Sercel,美国的I/O,加拿大的GEO-X、 Fairfield等四家公司。在用的仪器主要有Sercel的SN388、408UL，I/O的IMAGE、SYSTEM ， GEO-X的ARIES、Fairfield公司的无线BOX仪器。按照数据传输及控制采集的方式，地震仪器可
7、以分类为：有线传输式的网络仪器无线数据传输仪器数据存储式独立型地震仪器全数字式和其它专用仪器其它类型的地震仪器,2007年4月,1、有线数据传输仪器: 这种仪器由采集站、大线、仪器主机组成。采集站采集地震数据，仪器主机实时回收数据，并对数据进行处理后，用绘图仪绘出图形以及存储到磁带上。采集站与采集站之间、采集站与仪器主机之间的信息交换和采集数据的传输媒体是专用大线（或称为数传电缆）。大线和交叉线内的数据线对的数量及数传线阻抗随不同的仪器而各异。采集站和交叉站的供电方式亦随仪器不同而各异，基本上分为集中供电和分散供电两种供电方式。,2007年4月,有线传输式的网络仪器：应用的技术特点：有线网络，
8、专用数传电缆、省电台。集中或分散供电。传输媒体和工作方式：大线及交叉线，实时控制。记带、绘图。关键词：电缆、传输速率应用场合：陆地或山地代表：408UL；IMAGE； ARAM-ARIES；SI-2000,2007年4月,有线数据传输仪器：GEO-X ARAM-ARIES,网络仪器的先驱,2007年4月,有线数据传输仪器： Geo-X: ARAM-ARIES,ARAM24是加拿大GEOX公司生产的陆用有线遥测地震仪器。24位A/D转换器，并首次将网络技术和重采样技术应用到地震采集系统。可以说它是网络仪器的先驱。该系统的采集站为单站8道、分布供电，每站配有太阳能充电的24伏电池。该系统拥有诸多象
9、重采样、网络节点遥测等独特技术。正是重采样技术和网络节点遥测技术的应用，使得较低的数传率就能满足较高的道容量，野外施工十分方便；不同测线间可以用采集站互联，可视需要任意布设排列，为排列过河流、公路等障碍提供了便利。此外，本系统的操作软件也相当完善，有比其它仪器更为直观和简捷的二维或三维观测系统的布设能力。除采集站和电缆各为独立单元外，本类仪器的关键特性、软件构成与408UL相当，其适合工区和作业环境也十分广阔。其换代产品是 ARAM ARIES，它的主要特点是保留了原ARAM24系统中的核心技术有线网络遥测系统（实现多路径遥测和多通道遥测等功能）并进行了改进，另外，该系统的采集站与ARAM24
10、采集站相比，优势主要表现在系统更轻便、道能力更强、质量控制更完善、网络遥测技术应用得更成功、传输率和单站道数可以随道距作相应调整等；主机具有自动动态GDC功能。中央记录单元：由主机箱体（由多个嵌入式PC机及采集模块组成）、磁带机及绘图仪几部分构成。道能力（2ms采样）：标准配置：4800道；扩展配置：12000道；系统排列测试功能：采集站脉冲测试、谐波畸变测试、共模抑制比测试、串音测试、增益精度测试、等效输入噪音测试、及检波器串脉冲、阻值、阻抗、畸变、漏电、噪音、模拟串音及检波器类型等测试。分散供电，每站一组电池，内部电池加外部太阳能电池板。2006年7月，东方公司开始引进该型仪器，在07-0
11、7年度的河西务、任北项目中，华北2322队使用了该型仪器。,2007年4月,有线数据传输仪器： SERCEL - 408UL,2007年4月,有线数据传输仪器： Sercel- 408UL,408UL：408UL是SERCEL公司九十年代末期推向勘探市场的一种站、线一体化产品，可连接三分量模块，外部检波器及集成在一起的普通检波器和数字检波器。这种仪器采用了网络遥测技术并以采集链形式使采集站和电缆成为一体。网络遥测技术的应用使得其排列的布设更为方便，又因其首次采用了采集链作为地面设备的基本单元，所以就进一步减轻了排列的总体重量，同时也为今后一体化检波器电缆和采集站提供了基础。本系统仍然是有线遥测
12、数字地震仪器，因其特别适合作不规则排列地震数据采集因而较SN388有更为广阔的工区适用范围。它是实现采集站和电缆一体化的网络地震仪，中央记录单元由采集箱体、工作站（每套系统的人机操作界面（HCI）最多可配5台工作站，每台工作站最多可配3个显示屏）、磁带机、绘图仪构成。采用Unix操作系统、窗口环境。 华北探区在2004-05年度2150队任丘城区、2322队高阳高密度采集试验和2005-06年度2311队马西-八里庄项目中都应用了该型仪器。,2007年4月,有线数据传输仪器： I/O SYSTEM IMAGE,SYSTEM 2000的换型产品，有线与无线兼容以及蛇形排列施工。它采用传统数据传输
13、方式，但是其道容量却是最大的。中央记录系统由主机箱体、磁带机、绘图仪和MLI线接口构成。其特点是体积小、重量轻、采用VME工业标准总线易于升级、6000道实时记录能力(2ms，有线)、4个处理器执行控制和数据处理(1台主处理器用于系统控制，3台嵌入式PC分别用于排列布设，QC控制及数据库管理)、图形用户接口；绿山MESA输入模块，SPS格式输入/出、参数设置和编辑可在同一窗口环境下进行、有线/无线采集由同一用户界面控制、排列状态实时监控、采集站状态及故障显示清晰、明了；初值拾取功能，易于验证炮点偏移；“蛇形排列”功能易于排列绕过降碍（河流、公路等）进行数据采集；“测线冗余”功能便于大线意外断开
14、（或局部被损）时实现数据绕行传送，节省施工时间及费用；系统主机可升级为支持VectorSeis三分量数字检波器及未来电子设备的应用。系统排列测试功能：动态范围测试、等效输入噪音测试、共模抑制比测试、串音测试、谐波畸变测试、采集站脉冲测试、检波器性能测试、大线故障检测、采集站电瓶测试。华北探区2005年在高阳南项目中使用该型仪器收到很好效果。,2007年4月,SYSTEM-IV 特点：基于野外单元的设计Windows 2000 操作系统单用户特殊风格的图形用户接口用户操作助手独立的记带、绘图及QC预装绿山(GMG)、Pelton软件XP 开发工具通用软件编码数据库,支持VectorSeis 单分
15、量或3分量采集基于RSR的站内存储式无线遥测第一台系统能力为5000单元(15,000道)具有理论上无限的道能力市场上单道重量最轻的系统可由激发源控制启动数据采集可控震源作业时可交替或串级扫描支持炸药/气枪震源,有线数据传输仪器： I/O SYSTEM-IV,VectorSeis数字传感器 SmartNet 智能网络遥测SmartPower 智能电源管理 每个A单元支持3个野外单元(9道) 集成Pelton激发源控制 30,000道全数字(TrueDigital )激发源控制采集启动 华北探区在2004-05年度固安和2006-07年度肃宁-河间项目使用了该型仪器。,2007年4月,有线数据传
16、输仪器： Sercel 428XL,428xl采用服务器/客户机构架，除了完善了408xl的网络存贮、远程质量监控、GPS导航、GPS向导和多系统混合施工等功能外，增加了LAUX428的GPS定位授时、远程操作访问、多方协同操作、小折射仪功能。可通过ESQC-PRO远程实时监控，可远程操作控制采集，可在地形图上实时显示设备、车辆，在GPS导航方式下，仪器被动工作，遥爆系统在确定井口坐标后，主机按照SPS文件自动选择炮点和对应排列和激发采集，LAUX内置GPS系统，通过接收GPS数据，确定每条测线座标，也可与GPS时钟同步，配合主机的GPS完成采集系统同步，在不适合使用常规遥爆系统的情况下，可以
17、使用GPS授时完成系统同步。LUX428内置有二个BLASTER 控制器 ，通过使用以太网传输控制信号和数据，安装E428软件的笔记本电脑和爆炸机组成的便携式系统就是一台小折射仪器。,2007年4月,有线数据传输仪器： Sercel 428XL,地面设备与408比较：FDU428重量为0.35kg,与FDU408 0.415kg比较，重量更轻。FDU428功耗为120mW,与FDU408 140mW比较，功耗更小。电缆数传率可达16.383MHz,增加一倍，相应地单线采集道数达2000道2ms。东方物探公司于2006年购置一套12000道的Sercel 428XL并投入唐海项目使用。,2007
18、年4月,mini 428XL,up to 10,000 Ch,2,000 Ch,up to 100,000 Ch,Mega-Channels,有线数据传输仪器： Sercel 428XL,2007年4月,有线数据传输仪器： I/O SCORPION,4个G级的以太网构架基于PC的LINUX操作系统平台与系统四采集站相比，AU2采集站体积小，功耗低加电快，系统可靠性增强（缺少AU2详细资料）DataBridge无线联接数据重传功能可实现数字传感器（digital VectorSeis）与常规检波器同时采集主机实时30，000道采集，最大记录长度64S2msRAID级5硬盘存贮Enhanced s
19、weep package Interleaved fleets Source Driven interleave Cascaded / phase-rotated Stored pilot Slip sweepSource Aware QC可警示操作员质量控制参数超限,AU2型常规采集站,中央主机,2007年4月,SCORPION系统施工示意图,2007年4月,有线数据传输仪器： SCORPION,质量质量控制系统：按时序显示地震道，包括以下功能： 数字AGC数字带通滤波去浮点显示TAR (真实幅度恢复)带旁路方式直接从RAID回放向量滤波交叉线实时传输6000道2msSCORPION主机可兼
20、容SYSTEM 地面站。今年3月，东方公司从I/O公司购买二台。,2007年4月,2、地震仪器分类无线数据传输仪器 顾名思义，这类仪器采集数据的传输是各采集站通过无线电台发送给主机的。仪器主机通过无线电台回收地震数据，并对数据进行处理后，用绘图仪绘出图形以及存储到磁带上。采集站与采集站之间、采集站与仪器主机之间的信息交换和数据传输的媒体是无线电。这种仪器由于采集站本身和仪器主机都安装了电台，所以省去了采集站与采集站之间、采集站与仪器之间相互连接的专用大线。因而不需要大线和交叉线。,2007年4月,无线数据传输仪器：应用的技术特点：无线有线网络有电台，无相连的专用大线。关键词：频率、带宽、区域（
21、距离）、传输速率应用场合：沼泽、海上或陆地代表：BOX；Vibtech-it,2007年4月,无线数据传输仪器： BOX,-当前无线仪器的代表-最大道能力:4000ch/1ms-4 OR 8 ch/Unit,2007年4月,无线数据传输仪器： BOX,BOX是美国FAIRFIELD公司生产的无线遥测数字仪。是TELSEIS STAR换代产品，TELSEIS STAR主要是针对水上作业设计的。采集站具有体积小、重心低等特点。它采用“窄带”传输技术，在硬件允许时主机可以同时以数十个频道接收采集数据。该仪器也使用了频率合成、站内叠加、软件相关、多频道回收等技术。单站4道，站中除采集电路外还有收发信机
22、和12伏可充电电池。由于是无线遥测系统，所以就不再有交叉站和笨重的大线等地面设备。采集站与主机的控制和通讯以及采集数据的传输是通过电台。此系统具有性能稳定、施工方便、放炮速度高等特点，是海上、湖泊、沼泽等工区勘探的优选仪器之一。BOX仪器采用了QPSK调制技术，单站四道时的最大道能力为4000道（1ms采样）；单站八道时最大道能力为8000道（1ms）。采集站的其它性能指标与其它仪器基本相当。另外其采集站可选为4或8道且水陆两用，因而较先前产品有更广泛的适应性。,2007年4月,无线数据传输仪器： BOX,无线地震仪器-BOX采用VHF，16QAM等调制传输技术,2007年4月,无线数据传输仪
23、器： Vibtech-it,TCP/IP收发数据天线,VHF 接收GPS时钟天线,Vibtech-it仪器采用无线局域网通讯技术,2007年4月,无线数据传输仪器： Vibtech-it,工作原理及采用技术ISM(2.47-2.58GMHz)802.11b网络技术GPS时钟同步,2007年4月,无线数据传输仪器： Vibtech-it,Vibtech公司的Vibtech-it仪器：它是采用蜂窝技术的网络地震仪器，目前还处于试验阶段。它采用了目前电讯的蜂窝通讯技术，采用2.4G的频率波段进行数据通讯或传输。采集站单站4道。每个蜂窝基站可以以无线的方式接收120道的地震采集数据，蜂窝基站之间及基站
24、与仪器主机之间采用光缆相连接。采集站的指标与其它仪器基本相同。,2007年4月,有线和无线混合数据传输仪器： 它是可以根据勘探工区的变化用有线/无线相互结合来进行勘探的仪器。目前只是制造厂加强中继站的功能，在原有线传输的基础上增加无线传输功能，还是以有线传输为主；或在原无线传输的基础上增加有线传输功能，还是以无线传输为主。真正混合使用起来还存在差距，所以还不是很理想。SEICEL公司的EAGLE 88系统是将原OPSEIS SAR采集站经微化后与SN388的采集站混用。JGI G.DAPS-4的无线4R或6R采集站与原采集站混用（相对较完善）。但有线与无线采集站混用后的数传方式各不相同，有的系
25、统无线站与有线站向主机传递采集数据时是相互独立的，有的系统的无线站之间可相互中继传输数据，经大线和交叉线向主机传回采集数据。,2007年4月,3、 数据存储式地震仪 该型仪器把采集的地震数据存储在采集站站内，配置大容量闪烁存储器，经一段时间的施工后再用数据回收设备对数据进行一次性回收。仪器主机也是数据回收与整理部件，它通过简单的无线电台给某一个或全部采集站发送命令，或接收来自采集站的状态信息（必要时也可以接收采集的数据）。施工结束后单独回收指定采集站的地震数据，并对数据进行处理后再记录到磁带上。这种仪器由于采集站本身能够存储大量的地震数据，不需要对采集站的数据进行实时回收，省去了有线仪器的专用
26、数传电缆和无线仪器庞大的数据收集部件，且道数不受传输速率的限制。,2007年4月,GPS授时采集站和电源,数据存储式独立型地震仪器：应用的技术特点：授时,无专用数传电缆、省电台，低价，传输速率不限。-传输媒体和工作方式：大容量存储器，存储，一次性回收。高精度时钟，GPS时钟同步或授时。关键词：存储、同步频率、授时应用场合：复杂地区、特殊勘探代表： I/O-RSR、SYSTEM-IV(VR)；JGI-MS-2000；BGP-3S-1,2007年4月,日本:MS-2000独立系统GPS时钟同步数据存储数据回收数据后处理,BGP:3S-1型授时仪,GPS授时采集站和电源,2007年4月,4、全数字式
27、地震仪器 MEMS结构，检波器直接输出数字信号，信号没有模拟传输的过程。数字仪器特点：最新数字技术（MEMS+ASIC）-调制校准的数字输出在地震信号频带内的频率响应平坦、保持常相位非常低的畸变，动态范围大没有电磁干扰，如高压线或底下电缆干扰等。第一台全数字式地震仪器 SYSTEM-IV： 有线与无线混合、智能网络遥测、智能电源管理。 基于RSR的站内存储式无线遥测具有理论上无限的道能力SERCEL : 408-DSU 内置加速度信号发生器做内部测试,2007年4月,全数字式：应用的技术特点：MEMS，模拟传输路径关键词：高密度（单点）采集、MEMS、数字化、抗感应、ASIC、FPGA应用场合
28、：目前陆地，往其他领域扩展代表： I/O-SYSTEM IV；Sercel-408DSU; SI-2000,2007年4月,全数字式地震仪器：408ULDSU（Digital Sensor Unit）,MEMS+ASIC-经过调制校准的数字输出频带宽、保真度高非常低的畸变，动态范围大温度范围宽和长时间性能稳定尺寸小、重量轻、功耗低内置加速度信号发生器做内部测试,2007年4月,全数字式地震仪器： SYSTEMIV,2007年4月,水上地震仪是专门用于河流、湖泊和浅海地区的地震勘探系统，它主要由地震信号观测系统，GPS定位系统，水上震源系统以水听器和拖缆等所组成。其观测深度取决于震源系统的能量。
29、对浅部沉积物的分辨率可达cm级。,井中地震仪指VSP测井和井间地震层析成像。前者由井下VSP仪器或VSP探头和位于地面的多道组合型地震仪组成，用于确定地层速度，探测钻井附近的小断层和细结构。当用横波源时可确定裂隙分布情况。井间地震层析成像系统由井中检波器（或水听器）和位于地面的组合型地震仪组成，用于井间地质结构，矿产资源探测以及地层或岩土类型的划分。槽波地震仪具有防爆功能的地震仪，主要应用煤矿井下超前探测。由于煤层与顶、底板之间有很大的波阻抗差，因而在煤层内部可形成到达时明显迟后的低速反射槽波，或在巷道之间形成透射的槽波，用以解释工作面前方或巷道之间的煤层内部断层，煤层尖减带和陷落柱等存在情况
30、。,5、地震仪器分类其它类型的地震仪器小型地震仪，其道数一般为2496道，用于小折射、VSP或工程勘探等。DAS-1、SE24/R-24、NZ II-24、 NZ -48、 NZXP 、MARK 6等。,2007年4月,地震仪器代表性能指标列表,2007年4月,地震勘探仪器的基本发展规律,一是石油资源在国计民生中的战略位置，决定了地震勘探仪器具有广阔的市场空间。这也是地震勘探仪器能够持续发展的根本动力。 二是物探方法和技术的进步与发展为地震勘探仪器发展提供了目标，例如物探技术向着高分辨率、高信噪比、高保真度、多波多维多道等技术方向发展，地震勘探仪器就朝着低噪音、低失真、宽频响应、高速度、实时万
31、道采集能力方向发展。 三是用户的追求为地震勘探仪器发展明确了针对性的也是具体的物理特性内容，例如用户总是要求仪器轻巧、耐用、稳定且价廉等，地震勘探仪器便努力做到轻便、牢固、免维护、低功耗、宽工作温度范围、低成本等。,2007年4月,四是新工艺、新材料、新技术是地震勘探仪器发展进步的依托和基础，各个年代的地震勘探仪器无一不是跟踪应用了当时最先进的计算机技术、电子工程技术、数据传输技术、传感技术等，同时也采用了当时最优质的材料和最先进的工艺。 五是全球电子工业技术的规范化和标准化以及软件技术的个性化发展使得地震勘探仪器的硬件组成更为通用和简单，另一方面系统的特点和核心技术越来越多地取决于应用软件的
32、功能与性能。,地震勘探仪器的基本发展规律,2007年4月,地震仪器关键技术,一是技术。技术是一种特别的数学运算方法，于上个世纪九十年代初引入并应用到地震勘探仪器，至今这项技术仍然是先进地震勘探仪器不可缺少的关键技术。技术就是过采样技术，它通过提高采样速度来换取样点的精度。技术的应用，使地震勘探仪器的A/D转换器从传统的15位发展到24位，就使仪器的瞬时动态范围从不足80dB升至110dB以上。24位A/D转换器具有足够的分辨率，因此就不再需要模拟的瞬时放大器，进而全面提高仪器系统的技术指标，特别是系统的谐波失真度能控制在0.001%之内。正是由于技术的应用，才使地震勘探仪器能够更有效地保护和记
33、录大信号背景下的高频弱小信号，也使地震勘探有可能实现更准确和精细的成像。,2007年4月,二是数字传感技术（MEMS技术）。数字传感技术的应用便产生了数字传感器（检波器）和第六代勘探仪器，相对传统的模拟检波器言，数字传感器在技术特性上主要有以下几点实质性的进步： 1、直接以电信号平衡重力变化原理来感应地震波信号；2、传感器直接输出24位一个样点的数字信号；3、幅度与相位频率特性曲线在500Hz内是平坦的直线；4、信号失真度低于0.003%，即瞬时动态在90dB之上；5、能自动识别和校正垂直地心方向的倾斜角度。,地震仪器关键技术,2007年4月,数字传感器是加速度型，它感应的是重力的变化。由于它
34、不再有模拟检波器的机电结构和电磁感应机理，所以它的又一贡献就是不怕任何工业频率和雷电干扰。数字传感器是高度集成的独立单元，在野外一般不作组合采集，因此相比模拟检波器言，它还具有故障率低、总重量和总体积小、排列布放方便、不漏电、排查故障和建立排列容易等优点。这就减化了野外施工的劳动强度并提高了生产效率、降低了生产成本。这些拥有独特技术新型数字传感器的应用为多波三维勘探、精细目标勘探，以及解决疑难地质问题和进一步提高勘探质量与效果等提供了硬件支持。,地震仪器关键技术,2007年4月,三是网络遥测技术。近些年在地震勘探仪器上成功应用并得到发展的又一独特技术便是网络遥测技术。网络遥测技术实质上就是计算
35、机的网络通讯技术在地震勘探仪器中的推广应用。仪器系统将整个地面排列（主要由固定物理地址的站单元构成）当作一个完整的局域通讯网，每个站点就是网络的节点。实际通讯时主机便自由地在网络中对任何一个节点按数据包方式进行任意次信息交换。这项技术的应用能为野外排列提供传输路径自由选择和通讯资源自动分配，其优势就在于能随意设计排列联接关系并能在个别路径中断时重新选择其它路径来实现信息传输。也就是说野外施工时能按需要自由地选择排列连接方式，进而为跨越道路、建筑、河流等实现绕路传输提供可能，同时也可以通过缓冲存储器实现非实时传输或数据包重发。,地震仪器关键技术,2007年4月,四是硬件功能软件实现技术。当今的地
36、震勘探仪器之所以能够做得越来越轻巧紧凑，功能却越来越完备强劲，技术指标也越来越高，很重要的一点就是得益于硬件功能软件实现技术。本项技术的实质就是软件技术，其要点就是借助计算机和处理器运算速度和能力的提高，将许多过去需用大量硬件实现的数据处理和运算工作，通过软件方法在相应的处理机（器）上共享硬件资源来完成。如地震数据的相关与叠加、噪音编辑、相位补偿、格式编排、滤波等工作，均能用软件方法来实现。此项技术的应用带来的结果是，地震勘探仪器的部件特别是模拟部件越来越少，运算速度和运算精度却越来越高，同时自动检测和自动校验功能、质量分析控制功能等也越来越强。另外，地震仪器所用标准件和通用件越来越多，且硬件
37、所占的比重越来越少而软件所占的比重却越来越大。,地震仪器关键技术,2007年4月,五是高速超大规模硬件技术。除了软件技术外，地震勘探仪器的硬件技术近几年也有突破性发展，其做法是设计制造过程中充分采用功能强劲的超大规模集成电路和选用最优的新工艺、新材料，且多数情况是直接选用标准通用总成件。这样做的结果是仪器的结构越来越紧凑牢固，稳定性和耐用性更强，适应性和通用性更好，性能指标更优。正是由于新工艺和新材料的应用，使得地震勘探仪器的体积和功耗成倍下降，数据传输速率成几何级数提高（从几兆位/S上升到100兆位/S）。也正是由于超大规模集成电路的应用，使得地震勘探仪器的整体工作速度和能力成倍提高，而单个
38、地震道设备的成本却成倍下降。,地震仪器关键技术,2007年4月,六是数据存储技术。20年以前地震数据存储用的磁带还是0.5“宽九个轨道的开盘带，最高记录密度也只有6250bpi，后来很快就推出了盒式磁带，并逐步从3480、3490，发展到今天的3580、3590、3592等。磁带的存储容量也从几百兆字节发展到十万兆字节以上，其存取数据速度也提高了几十倍甚至上百倍。数字存储技术除表现在存储容量和存取速度上，还表现在存储介质上，目前也推出了在地震勘探中实用的光盘或硬盘存储介质，使得单位时间内地震数据的存取速度和总量较过去有几十倍甚至几百倍的变化。数字存储技术对于高采样率、数千或万道施工时，满足实时
39、记录数据便是一项最佳选择。此外，数字存储技术的可靠性和安全性也是最佳的，相对过去言，所面临的数据丢失风险要小得多，这是因为新存储技术有更好的环境适应性和防错纠错能力等。,地震仪器关键技术,2007年4月,地震数据存贮技术经历了感光纸存储技术（模拟照相技术），模拟磁带存储技术，数字开盘磁带存储技术，盒式磁带存储技术，磁盘存储技术。盒式磁带存储是当前的主流地震数据存贮技术，就华北探区而言，近几年仅固安三维和内蒙赛汗3C3D 施工所用的SYSTEM 仪器采用了磁盘存储技术。不过，SERCEL 408 仪器配套的NAS磁盘存贮技术已经得到比较广泛的应用。 盒带存贮方面，目前以 IBM 3490磁带为主
40、，但每盒810M的存贮容量显然不利于数据的采集、处理与保存。赛汗3C3D采集点数为2880，若使用3490磁带，一盒带也就记录4炮。,地震仪器关键技术,2007年4月,地震仪器关键技术,IBM 3592磁带机 3590磁带机由于抗震性差，不能适应野外施工的环境要求没有能够推广开。IBM 3592磁带机数据存取速率40MB/秒，每个盒式磁带最多支持 900GB ，60GB 盒式磁带支持快速存取数据 。 经过技术攻关，在去冬今春的肃宁三维施工中，我们在国内首次成功为SYSTEM 仪器配套了3592磁带机，使用情况良好。,2007年4月,地震仪器关键技术,NAS数据存储转录系统 SERCEL 408
41、仪器配套的NAS数据存储转录系统主要由NAS盘、转录微机（工作站）和IBM3590（3592）磁带机构成。,NAS盘通过集线器（HUB）或交换机（SWITCH）直接连在网络上，磁盘空间的扩展如同在网络上添加打印机一样的简单方便，同时NAS具有磁盘阵列功能和文件服务器功能。在硬件实现上NAS盘就是安装有专用软件的便携式PC机，通过以网线连接到中央记录单元的以太网中存储数据。,2007年4月,地震仪器关键技术,Sercel提供的NAS盘型号是Nas Start 800 ，以PC SK-43G为基础，配合INTELLIQUE公司的STORIQ软件构成磁盘阵列。处理器为AMD公司生产的闪龙2400+，
42、512M主内存，安装有两块日立公司生产的串行ATA硬盘,该型号硬盘转速为7200转/分，数据缓存8M，单盘容量400G。 便携PC的主板集成10/100M自适应网卡，为了满足数据在不同系统之间的传输，在主板的PCI插槽中安装了INTEL的双口千兆网卡。 NAS盘通常设置为RAID 1模式，这样有利于保存关键性数据。RAID 1能够在不影响性能的情况下最大限度的保证系统的可靠性和可修复性上。,2007年4月,数据转录可以有两种方式： 1、现场处理机控制磁带机完成数据转录 在现场处理机所安装的处理软件中内置了地震数据的读带和写带命令。利用NFS协议可以实现现场处理机能读取NAS盘中的数据。使用网线
43、联接NAS盘和现场处理机，可以把NAS盘中的SEGD数据文件夹映射到了现场处理机中。2、NAS盘联接到专用微机完成数据转录 使用PC机机构成转录系统时，要在PC机上安装COPY PLUS软件和软件狗。,地震仪器关键技术,2007年4月,地震仪器关键技术,磁盘阵列（RAID） RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），有 RAID 0 到 6 七种基本级别和一些基本RAID级别的组合形式。出现磁盘故障时，利用记录的备份信息可以使损坏数据得以恢复。在用户看起来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区，格式化等等。总之，对磁盘阵列的操作与单个
44、硬盘一模一样。不同的是，磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多，而且可以提供自动数据备份。 RAID通常是由在硬盘阵列塔中的RAID控制器或电脑中的RAID卡来实现的。 RAID RAID 1，又称镜像方式，也就是数据的冗余。在整个镜像过程中，只有一半的磁盘容量是有效的（另一半磁盘容量用来存放同样的数据）因而有很好的数据安全性，但存贮容量减半、速度不变。 Sercel 的NAS采用RAID 1。,2007年4月,地震仪器关键技术,磁盘阵列（RAID） SYSTEM 仪器采用了是目前应用最广泛的RAID技术，RAID 5 。它各块独立硬盘进行条带化分割，相同的条带区进行奇偶校验（异或运算），校验数
45、据平均分布在每块硬盘上。以n块硬盘构建的RAID 5阵列可以有n1块硬盘的容量，存储空间利用率非常高。任何一块硬盘上的数据丢失，均可以通过校验数据推算出来。它和RAID 3最大的区别在于校验数据是否平均分布到各块硬盘上。RAID 5具有数据安全、读写速度快，空间利用率高等优点，应用非常广泛，但不足之处是如果1块硬盘出现故障以后，整个系统的性能将大大降低。RAID 1、RAID 5阵列配合热插拔（也称热可替换）技术，可以实现数据的在线恢复，即当RAID阵列中的任何一块硬盘损坏时，不需要用户关机或停止应用服务，就可以更换故障硬盘，修复系统，恢复数据，对实现高可用系统具有重要的意义。,2007年4月
46、,地震仪器关键技术,几种存储技术的发展空间分析： 从磁带存储技术的发展来看，未来实现160MB/s的速度是可能的，速度上有潜力满足未来勘探的需要。 光盘存储技术的存取速度提高空间还很大，存储容量也很大，更大的优势是价廉、不怕电磁干扰、存储周期长。 移动硬盘存储技术是快速发展的技术，其应用领域越来越广泛，性能也越来越好，在容量和环境适应性等方面更有独特之处。,2007年4月,七是实时万道采集技术。这是一项综合技术，它包括编码技术、数据传输技术、硬件技术、软件技术、数字信号处理技术、存储技术等。一般地每隔35年仪器的道接收能力就要增加一倍，20年前2ms采样的道接收能力还在300道之内，但发展到2
47、0年后的今天，仪器的道接收能力少则几千道多的达几万道。地震勘探仪器实时接收能力的成倍增强，主要得益新工艺与新材料的应用、硬件速度的提高、数字信号处理能力的增强、存储技术的进步、数据传输技术的发展等。实质上道接收能力的强弱主要取决于地震数据的传输速度、处理速度和记录速度等。万道采集记录技术的问世使地震勘探仪器实现了超大规模地震数据采集能力，更重要的是为最大限度地丰富地震勘探资料的信息、降低勘探成本、提高施工效率等提供了可能。,地震勘探仪器未来技术发展,2007年4月,地震勘探仪器未来技术发展,除以上所述的几项关键技术外，近年来地震勘探仪器在其它方面也有某些技术创新和进步，如蜂窝通讯技术、频分复用
48、技术、16QAM技术、高精度同步控制技术、数据压缩技术、高压直流供电技术、GPS授时技术等，都在先进的地震勘探仪器系统中得到成功应用。所有这些技术的进步、发展和应用，都是地震勘探仪器的综合技术水平和能力整体提高的组成部分。,2007年4月,地震勘探仪器未来技术发展,与地球物理勘探技术一样，用作野外地震数据采集的地震勘探仪器一直也在不断发展和更新。纵观地震勘探仪器的发展历史可见，地震勘探技术、电子技术、计算机技术、通讯技术、数字信号处理技术、数据传输技术的迅猛发展以及新工艺、新材料等的不断出现是地震勘探仪器发展与更新换代的基础，勘探市场和用户的需求是地震勘探仪器发展的经济动力。地震勘探仪器的发展目标总是以不断满足用户需求、不断适应市场变化、不断跟踪世界最新技术为内容，以制造出轻便、廉价、稳定、高精度、大容量、功能齐全、软件完备、指标优越的仪器为特征，以追求通用、灵活、高度智能化、检波与采集一体化为方向，以获取高质量的地震数据资料为出发点。,
