УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Полезная модель относится к области сейсмической разведки, а именно к автономным регистраторам сейсмических сигналов.
Известно устройство автономной регистрации сейсмических сигналов, содержащее герметичный корпус, внутри которого расположены приемник сигналов глобальной спутниковой системы позиционирования, блок временной синхронизации, блок управления, включающий блок регистрации сейсмических данных и съемный носитель информации. Указанный корпус в своей верхней части включает неразъемно установленный, герметично закрываемый стакан, включающий держатель указанного съемного накопителя информации. Кроме того, указанный корпус в своей верхней части снабжен радио - и свето-прозрачным окном, в створе которого расположены дополнительно введенные устройства индикации режимов работы устройства и антенна закрепленного в верхней части указанного корпуса приемника сигналов глобальной спутниковой системы позиционирования. Торцевые стороны корпуса снабжены разъемами для подключения сейсмоприемников, источника питания и персонального компьютера (патент РФ №90223, G01V 1/16). Каждый из элементов устройства включает в себя электрические соединения, при этом все электрические соединения между указанными блоками выполнены внутри упомянутого корпуса. Питание всех блоков устройства осуществляется от источника питания, расположенного вне корпуса, например, аккумулятора. Корпус изготовлен из алюминиевого сплава и выполнен с учетом требований по эксплуатации в полевых условиях, в широком диапазоне механических и климатических воздействий с обеспечением пыле - и влаго-защищенности (в соответствии с требованиями IP67).
К недостаткам данного устройства следует отнести ограниченный возможностями аккумуляторов срок автономной работы устройства и обусловленная этим необходимость периодической замены, а также обслуживания аккумуляторов. В сложных полевых условиях, в труднодоступных местах проведения работ, особенно в зимний период времени, это приводит к повышению трудозатрат и существенному удорожанию работ в целом.
Известна также установка для наземной регистрации сейсмических данных, представляющая собой автономный блок, с расположенными внутри него электронными блоками, включающими модуль геофонов, регистратор сейсмических данных, часы (патент РФ №2352960, G01V 1/16, прототип). Кроме того, устройство содержит внешний соединитель, электрически соединенный, по меньшей мере, с одним из упомянутых геофонов, часов, источником питания, сейсмическим регистратором. Регистратор сейсмических данных, расположенный внутри корпуса, содержит долговременную память и выполнен с возможностью сохранения сейсмических данных за продолжительный период времени. Источник питания помещен внутрь корпуса или может быть прикреплен к корпусу снаружи и может состоять из топливного элемента или солнечной батареи. Указанный автономный блок не требует внешних связей или управления во время регистрации и обеспечивает автономную, непрерывную регистрацию сейсмических данных.
К недостатком известного устройства следует отнести то, что в нем не в полной мере решена задача длительной автономной бесперебойной работы регистратора сейсмических данных в труднодоступных районах, в условиях зимнего периода (при низких отрицательных температурах), что усложняет проведение работ в этих районах и повышает их стоимость.
Задачей полезной модели является повышение производительности труда при проведении сейсмических исследований и надежности работы в сложных климатических и геоморфологических условиях.
Техническим результатом полезной модели является организация бесперебойного энергообеспечения устройств автономной регистрации сейсмических данных в течение всего срока их эксплуатации в полевых условиях, за счет отсутствия необходимости технического обслуживания питающих аккумуляторных батарей, вне зависимости от метео и физических условий эксплуатации.
Указанный технический результат достигается за счет того, устройство регистрации сейсмических сигналов, включающее расположенный в герметичном корпусе блок автономной регистрации сейсмических сигналов, подключенный к внешнему или встроенному источнику питания, включающему солнечную батарею, согласно полезной модели, дополнительно включает контроллер заряда, входы которого связаны с солнечной батарей, а выходы подключены к питающей указанный блок автономной регистрации сейсмических сигналов аккумуляторной батарее, при этом указанная солнечная батарея характеризуется выходным напряжением, превышающим величину напряжения, необходимого для заряда указанной аккумуляторной батареи, и пиковой мощностью в n число раз большей мощности, необходимой для энергоснабжения блока автономной регистрации сейсмических сигналов.
В качестве питающей аккумуляторной батареи устройство может включать, например, автомобильный аккумулятор.
При этом солнечная батарея характеризуется пиковой мощностью, превышающей номинальную мощность потребления блока автономной регистрации сейсмических сигналов не менее, чем в 3-6 раз, и выходным напряжением, превышающим не мене чем 1,5-2 раза напряжение заряда применяемой аккумуляторной батареи.
На фиг. 1 показана структурная схема устройства согласно полезной модели, фиг 2 иллюстрирует практическое использование устройства.
Устройство регистрации сейсмических данных, согласно полезной модели, включает солнечную батарею (панель) 1 подключенную через выполненный, например, на базе ШИМ-контроллера контроллер 2 заряда к аккумуляторным батареям 3, подключенным к блоку 4 автономной регистрации сейсмических данных.
Устройство согласно полезной модели работает следующим образом.
При проведении геофизических работ на исследуемой территории устанавливают блоки 4 автономной регистрации сейсмических данных. Питающие каждый из установленных блоков 4 автономной регистрации сейсмических сигналов аккумуляторные батареи 3 подключают к выходам контроллера 2 заряда, входы которого соединяют с солнечной батарей (панелью) 1. Пиковая мощность солнечной батареи (панели) 1 должна в несколько раз превышать номинальную мощность, потребляемую блоком 4 автономной регистрации сейсмических данных. Выходное напряжение солнечной батарей 1 также должно превышать напряжение заряда аккумуляторных батарей 3. Указанные превышения устанавливаются с учетом возможного падения выходной мощности и напряжения солнечной батареи 1 в пасмурные дни, сумеречное и ночное время. Контроллер 2 заряда регулирует (модулирует) выходное напряжение солнечной батареи 1, поддерживая его на уровне, оптимально необходимом для зарядки выбранного типа аккумуляторных батарей 3. При достижении полного заряда аккумуляторных батарей 3 контроллер 2 прерывает подачу электрического тока от солнечной батареи 1 и предотвращает разряд аккумуляторных батарей 3 на солнечную батарею 1. За счет подзарядки от солнечных батарей 1 в светлое время суток, аккумуляторные батареи 3 периодически восполняют мощность, необходимую для энергоснабжения блока 4 автономной регистрации сейсмических сигналов.
Необходимая величина превышения пиковой мощности солнечной батареи 1 относительно потребляемой мощности блока 4 автономной регистрации сейсмических сигналов зависит от географической широты, времени года и климатических условий местности проведения геофизических работ. Величина превышения выходного напряжения солнечной батареи 1 зависит от конкретного типа используемых аккумуляторных батарей 3 с применением соответствующего контроллера 2 заряда. В частности, как установлено авторами, в условиях северных широт, в летний и осенний периоды необходимо использовать солнечную батарею с пиковой мощностью, превышающей номинальную мощность потребления блока автономной регистрации сейсмических сигналов в 6-8 раз (в условиях южных широт - в 3-4 раза), и с выходным напряжением, превышающим в 1,5-2 раза необходимое напряжение заряда применяемой аккумуляторной батареи.
Устройство, согласно полезной модели, было реализовано и использовано при геофизических работах по методу глубинного сейсмического зондирования в Магаданской области (фиг. 2). В данной конкретной реализации была установлена солнечная батарея с мощностью, превышающей номинальную мощность потребления блоков автономной регистрации сейсмических сигналов в 7 раз, и с выходным напряжением, превышающим в 1,7 раза необходимое напряжение заряда питающей аккумуляторной батареи, в качестве которой был использован автомобильный аккумулятор.
Использование устройства, согласно полезной модели, обеспечило бесперебойную работу автономных регистраторов сейсмических сигналов без замены аккумуляторных батарей (автомобильных аккумуляторов) в течение всего полевого сезона (120 дней). В результате было достигнуто существенное снижение трудозатрат, связанных с проведением сейсмических работ в сложной климатической зоне Северо-Востока России.