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地球物理探测仪数据采集的新型智能化处理探究
「在长期的地质测量工作中,地球物探仪器已经有了很快的发展。国内外地学测量仪器的先进程度毋庸置疑,智能化也日新月异,使用成本也在不断增加。随着物联网技术、计算机技术的飞速发展,传统的测量仪器数据处理方法也在不断更新迭代。文章围绕地质测量活动中,如何改进现有测量设备的数据处理方式,在长期的实践中总结出一种地质测量数据的采集和传输方法,可以减少仪器设备的更新,对地学仪器的深度改造提供了一定的借鉴意义。(2020-9-24)」
关键词:地学仪器;物联网技术;智能化处理;数据采集
  中图分类号:P631 文献标志码:A         文章编号:2095-2945(2019)09-0043-02
  Abstract: In the long-term geological survey work, the earth geophysical exploration instrument has already had the rapid development. There is no doubt about the advanced degree of geoscience measuring instruments at home and abroad, intelligence is also changing with each passing day, and the cost of use is also increasing. With the rapid development of Internet of things technology and computer technology, the traditional data processing methods of measuring instruments are constantly updated and iterated. Focusing on how to improve the data processing mode of the existing surveying equipment in geological survey activities, this paper summarizes a method of collecting and transmitting geological survey data in long-term practice, which can reduce the renewal of instruments and equipment. It provides a certain reference significance for the deep transformation of geoscience instruments.
  Keywords: geoscience instrument; Internet of things technology; intelligent processing; data acquisition
  引言
  地質测量对于我国的找矿事业做出了巨大的贡献。尽管时下地质行业出现了低迷的状况,但是,找矿对于国民经济的基础性作用不可低估和否定。长期从事野外作业的地质工作人都有这样的亲身体验:野外工作条件差,环境艰苦,长途跋涉;仪器负重搬运等等。这些虽然地质工作人员已经习惯,但是如果不能很好地解决这类问题,对于今后的年轻人来说,这类专业的就业前景不容乐观。
  随着计算机技术、物联网、大数据、云计算、无人机遥测等新兴产业的兴起,传统的地学测量仪器,也应该引入这一新理念来对仪器进行升级改造。
  1 数据采集与传输系统的升级
  本部门采购了一批地球物理探测仪器,例如:JW-1激电测量仪(专用找水仪),该仪器是一款拥有多项创新技术的全新产品,支持Wi-Fi连接技术,Windows系统,远程控制,测量数据实时成图。能有效提高和监控数据质量,提高数据采集和数据处理效率。
  传统找水仪在使用时一直使用人工读取数据,然后再将数据进行系统分析,绘制地质图谱,通过比对,进行地下水成因分析,形成地质报告。
  近年来,类似的人工读取数据的现象已经被数据无线传输取代。当然,前提就是将所采集的数据进行前期处理,以便获得有效、可靠的数据信息。借助于无线传感网,或者现有的网络技术,进行批量数据采集与传输。这就要求设计人员在传统仪器中进行改进,将传感器升级,将数据处理系统进行升级。
  在大数据时代背景下,行业和企业需要管理和传输的数据量日趋庞大,并且要求实时传输。结合现代通信技术和网络技术搭建的数据管理和增值服务通信平台,将成为行业、企业数据管理和自动识别技术之间的桥梁和依托。
  项目组成员通过学习,对本单位传统的仪器进行了部分改进,力图使数据采集与传输实现智能化手段。尝试中获得了许多新体验,有了应用心得,并对新仪器的使用起到了借鉴的作用。
  2 数据集成运算与分析
  传统的测量仪器所检测的几乎都是模拟形式的物理量,这些物理量首先需要转换成电磁量方能便于后期处理。测量仪器经过多年的电子化已经完成了自动化过程,从测量的自动化,到数据转换的数字化,再到批量数据处理的智能化,升级换代使得测量技术发生了革命性的改变。然而,随着网络技术、无线传感物联、云计算、大数据等新技术的应用,地学测量仪器也将迎来了新生。
  目前传感器的发展也是飞速的,每天都有新型传感器得到应用。随着物联网技术的发展,传统物探仪器需要更换带有传输能力的无线传感器,同时可以增加网络传输层,这样,测量区域的延伸可以大大减轻地质野外人员的高强度的劳动量,从而让他们有更多的精力用于分析数据结论,形成测量报告。   常用的无线传输技术有:蓝牙(Bluetooth)技术,Wi-Fi技术,ZigBee技术,射频识别(RFID)技术等。地学仪器一旦引入了这些技术,将如虎添翼,更加能够显示出地学仪器的威力,对于那些恶劣环境下的测量,将获取更有价值的数据。本项目组正在尝试引入ZigBee技术,主要是这种传输技术的低功耗的优点更加适合地质野外作业的需要。
  地学仪器的改造升级需要走的路还将很长,需要一线测量技术人员以及仪器设计人员结合实际需要,进行不断地改良和完善。
  3 仪器内部模块的改进与设想
  常用的地球物理勘探仪器有:电法测量仪,磁法测量仪器,重力测量仪器,核磁共振仪等。各种物探仪器在找矿领域都有各自的测量方法和手段,也各具特色。
  现在我国国内物探找水仪有两种,一种是核磁共振找水仪,这种仪器性能好、精度高,价格也十分昂贵;另一种是常用的天然电场找水仪,价格亲民,是干旱地区打井用户的帮手,为普通百姓解决干眼问题提供了很大帮助。大家通常所说的打井找水仪就是这种。仪器本身分析的地下构造,变层破碎带的,是看不出来水量的,通过地下构造来分析含水条件,打井用户都知道变层的地方是含水条件最好的,再结合地质工作人员的实际经验和当地的地质条件、岩性的统一分析,来判断水量的多少。
  仪器内部模块的改进设想是:在所测量获取数据的同时引入传输技术,并集合测量经验将批量数据进行软件数据处理,形成自动出图,判断含水层,含水层深度,储水量等特征参数。这部分工作目前初步成效显著,在具体应用案例中有成功案例。
  4 案例分析:以物探仪找水测井技术为例
  物探仪在打井找水中是利用地下水的良好导电性、激化效应等物理属性来寻找地下水的位置、深度、水位线及出水量等信息,也俗称“找水仪”“测水仪”。
  物探(找水)仪原理,以天然电场作为场源,以地下岩石矿石(地下水)电性差异为基础,经过测量天然大地电磁场中的若干个不同频率的电磁场产生的变化规律,来研究电场与不同地质体产生的异常来达到解决地质问题的一种电法勘探仪器。
  我国第十五次李四光地质科学奖获得者,吉林大学仪器科学与电气工程学院林君教授,曾经是我们读大学期间的导师。在毕业三十周年聚会活动时有幸和他交流,得知他这些年一直从事测井仪器的研制和开发,并取得了丰硕的成绩。所完成的项目众多,其中有:内蒙古四子王旗农田灌溉水源地探测——(1)泉掌水库No.2测点灌溉井探测,
  (2)只滩灌溉井探测,(3)德胜沟测点No.2灌溉井探测等项目。在阅读林君老师的文集时获得了许多心得体会。在今后的測量工作中会结合这些新技术对测量进行优化,尤其是数据采集和处理。
  5 结束语
  地质测量对于我国的找矿事业做出了巨大的贡献。尽管时下地质行业出现了低迷的状况,但是,找矿对于国民经济的基础性作用不可低估和否定。长期从事野外作业的地质工作人都有这样的亲身体验:野外工作条件差,环境艰苦,长途跋涉;仪器负重搬运等等。本文从上述几个方面阐述了地球物理探测仪数据采集的新型智能化处理方法。这些也仅是笔者在实际工作中的一些探索性思考,有些正在实施,有些还有待于设计人员不断地探索完善。希望在地学测量领域能够同步科技的前沿技术,使得国产地学仪器能够跻身测量领域的国际前沿。为我国地质测量事业贡献出应有的力量。
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(易养)
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