文 献 综 述
1.1 概述
地震法资源勘探业已成为地球资源勘探的主流方法，地震陆地资源勘探系统是地下资源（石油、煤炭、天然气、页岩气等）的专业勘探设备，由人工地震源、地震检波器阵列、基于嵌入式微处理器的前置数据采集器阵列、海量数据存储器、数据传输系统、中央工作站、工作站系统控制软件、数据库等环节及软件组成。地震检波器阵列感知地下的地震回波，前置数据采集器采集地震检波器感知的回波，并将数据存储至海量数据存储器中；数据传输系统将存储器中的数据上传至中央工作站存储并由专门软件处理分析。
目前，地震波数据采集技术已非常成熟，专用的高分辨率ADC已商品化，随着勘探系统向高密度、大采集道方向发展，一套勘探系统的采集道数已达10万道（10万个采集器），由此带来以下问题：①传统的有线传输方式下，电缆密度大大增加，成本上升，敷设困难加大，且引起系统可靠性问题；②数据量大幅增加，给数据传输带来巨大的压力；③检波器（采集器）定位及采集同步难度加大。因此，地震波数据采集技术的研究重点转向基于无线网络技术的同步数据采集及检波器高精度定位。本课题正是基于此背景而设立。
1.2地震勘探数据采集系统关键技术的国内外研究现状
- 地震波高分辨率数据采集技术的发展状况
地震陆地资源勘探包括反射法、折射法和地震测井。三种方法在陆地和海洋均可应用。目前地震勘探方法发展到今天，已经并持续融入到当代最尖端的科学技术当中，可以解决油气地质表层大的问题能力在不断的增强，除了能清楚的知道地下地层分布和组成构造结构，准确圈定各种构造圈中闭外，在寻找当中和发现隐蔽油气圈闭和直接找油气等功能方面也取得显着的效果。地震勘探的发展历程主要始于19世纪中叶。1845年,R.马利特曾用人工激发的地震波来测量弹性波在地壳中的传播速度。这可以说是地震勘探方法的萌芽。在第一次世界大战期间，交战双方都曾利用重炮后坐力产生的地震波来确定对方的炮位。反射法地震勘探最早起源于1913年前后R.费森登的工作,但当时的技术尚未达到能够实际应用的水平。1921年，J.C.卡彻将反射法地震勘探投入实际应用，在美国俄克拉荷马州首次记录到人工地震产生的清晰的反射波。后来又产生了折射法，折射法地震勘探始于20世纪早期德国L.明特罗普的工作。30年代末，苏联Г.А.甘布尔采夫等吸收了反射法的记录技术，对折射法作了相应的改进。早期的折射法只能记录最先到达的折射波，改进后的折射法还可以记录后到的各个折射波，并可更细致地研究波形特征。50～60年代，反射法的光点照相记录方式被模拟磁带记录方式所代替，从而可选用不同因素进行多次回放，提高了记录质量。70年代，模拟磁带记录又为数字磁带记录所取代，形成了以高速数字计算机为基础的数字记录、多次覆盖技术、地震数据处理技术相互结合的完整技术系统，大大提高了记录精度和解决地质问题的能力。从70年代初期开始，采用地震勘探方法研究岩性和岩石孔隙所含流体成分。总体来说分为五代：模拟光点记录地震仪，模拟磁带记录地震仪，数字磁带地震仪，早期遥测地震仪，24位遥测地震仪。中国于1951年开始进行地震勘探，并将其应用于石油和天然气资源勘查、煤田勘查、工程地质勘查及某些金属矿的勘查。总体来看，我国的地震陆地资源勘探技术较国外水平还有较大差距，投入的研究不够多，主要是跟踪与应用国外的现金技术，以引入并改进为主。
九十年代，地震勘探的分辨率有了很大的提高，地震勘探技术在数据采集、数据处理和资料解释方面都取得了长足的进展。在野外采集方面主要有以下措施：第一，仪器采用频谱整形滤波器，弥补大地对高频成分的吸收，提高仪器相对高频信号的动态范围和信躁比；第二，仪器采用24位模数转换器，使瞬时动态范围提高到114分贝；第三，将检波器埋在低降速带以下的井中，以克服低降速带对高频的强烈吸收和避免地表高频的干扰。
目前数据采集有专用芯片组和自己设计ADC转换芯片两种方式。自主设计的方式可以达到数据采集精度的要求，但是设计难度大、技术要求高，可靠性难以超越专业芯片组；采用专业芯片组的方式，因为专业芯片组是专门针对地震勘探数据采集设计的，适应性强，易于实现高可靠、高品质的数据采集，因而成为国际上地震勘探数据采集的主流方案。
2）地震数据采集节点采集数据的无线传输技术的发展状况
无线数据传输一般有ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、红外、2G/3G/4G等技术[6]。ZigBee技术实现成本较低、节点功耗低、可靠性强等优点在工业使用上优势明显。红外技术的实现和操作简单，成本低廉，但红外光线要求发射和接收端之间没有物体阻隔，可移动性差，无法灵活地构建网络。蓝牙技术在计算机、手机外设方面应用广泛，但其协议较复杂、开发成本高、节点功耗大，在工业上运用较少[8]；Wi-Fi技术适合多媒体应用，其本身实现成本高，功耗大，传输距离大于100米，安全性相对较差。2G是指（2-Generation wireless telephone technology）第二代手机通信技术规格，以数字语音传输技术为核心。一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息；只具有通话和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信在它的某些规格中能够被执行。3G(3rd Generation)是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。4G(the 4th Generation mobile communication )第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术。是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。 4G系统能够以100Mbps的速度下载，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。 很明显，4G有着不可比拟的优越性。
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