地球物理探測儀數(shù)據(jù)采集的新型智能化處理探究

張昌銀 李蛇根

摘? 要：在長期的地質(zhì)測量工作中，地球物探儀器已經(jīng)有了很快的發(fā)展。國內(nèi)外地學測量儀器的先進程度毋庸置疑，智能化也日新月異，使用成本也在不斷增加。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術、計算機技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的測量儀器數(shù)據(jù)處理方法也在不斷更新迭代。文章圍繞地質(zhì)測量活動中，如何改進現(xiàn)有測量設備的數(shù)據(jù)處理方式，在長期的實踐中總結出一種地質(zhì)測量數(shù)據(jù)的采集和傳輸方法，可以減少儀器設備的更新，對地學儀器的深度改造提供了一定的借鑒意義。

關鍵詞：地學儀器;物聯(lián)網(wǎng)技術;智能化處理;數(shù)據(jù)采集

中圖分類號：P631 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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(zhì)測量對于我國的找礦事業(yè)做出了巨大的貢獻。盡管時下地質(zhì)行業(yè)出現(xiàn)了低迷的狀況，但是，找礦對于國民經(jīng)濟的基礎性作用不可低估和否定。長期從事野外作業(yè)的地質(zhì)工作人都有這樣的親身體驗：野外工作條件差，環(huán)境艱苦，長途跋涉;儀器負重搬運等等。這些雖然地質(zhì)工作人員已經(jīng)習慣，但是如果不能很好地解決這類問題，對于今后的年輕人來說，這類專業(yè)的就業(yè)前景不容樂觀。

隨著計算機技術、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、無人機遙測等新興產(chǎn)業(yè)的興起，傳統(tǒng)的地學測量儀器，也應該引入這一新理念來對儀器進行升級改造。

1 數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的升級

本部門采購了一批地球物理探測儀器，例如：JW-1激電測量儀（專用找水儀），該儀器是一款擁有多項創(chuàng)新技術的全新產(chǎn)品，支持Wi-Fi連接技術，Windows系統(tǒng)，遠程控制，測量數(shù)據(jù)實時成圖。能有效提高和監(jiān)控數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理效率。

傳統(tǒng)找水儀在使用時一直使用人工讀取數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，繪制地質(zhì)圖譜，通過比對，進行地下水成因分析，形成地質(zhì)報告。

近年來，類似的人工讀取數(shù)據(jù)的現(xiàn)象已經(jīng)被數(shù)據(jù)無線傳輸取代。當然，前提就是將所采集的數(shù)據(jù)進行前期處理，以便獲得有效、可靠的數(shù)據(jù)信息。借助于無線傳感網(wǎng)，或者現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術，進行批量數(shù)據(jù)采集與傳輸。這就要求設計人員在傳統(tǒng)儀器中進行改進，將傳感器升級，將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行升級。

在大數(shù)據(jù)時代背景下，行業(yè)和企業(yè)需要管理和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量日趨龐大，并且要求實時傳輸。結合現(xiàn)代通信技術和網(wǎng)絡技術搭建的數(shù)據(jù)管理和增值服務通信平臺，將成為行業(yè)、企業(yè)數(shù)據(jù)管理和自動識別技術之間的橋梁和依托。

項目組成員通過學習，對本單位傳統(tǒng)的儀器進行了部分改進，力圖使數(shù)據(jù)采集與傳輸實現(xiàn)智能化手段。嘗試中獲得了許多新體驗，有了應用心得，并對新儀器的使用起到了借鑒的作用。

2 數(shù)據(jù)集成運算與分析

傳統(tǒng)的測量儀器所檢測的幾乎都是模擬形式的物理量，這些物理量首先需要轉換成電磁量方能便于后期處理。測量儀器經(jīng)過多年的電子化已經(jīng)完成了自動化過程，從測量的自動化，到數(shù)據(jù)轉換的數(shù)字化，再到批量數(shù)據(jù)處理的智能化，升級換代使得測量技術發(fā)生了革命性的改變。然而，隨著網(wǎng)絡技術、無線傳感物聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術的應用，地學測量儀器也將迎來了新生。

目前傳感器的發(fā)展也是飛速的，每天都有新型傳感器得到應用。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，傳統(tǒng)物探儀器需要更換帶有傳輸能力的無線傳感器，同時可以增加網(wǎng)絡傳輸層，這樣，測量區(qū)域的延伸可以大大減輕地質(zhì)野外人員的高強度的勞動量，從而讓他們有更多的精力用于分析數(shù)據(jù)結論，形成測量報告。

常用的無線傳輸技術有：藍牙（Bluetooth）技術，Wi-Fi技術，ZigBee技術，射頻識別（RFID）技術等。地學儀器一旦引入了這些技術，將如虎添翼，更加能夠顯示出地學儀器的威力，對于那些惡劣環(huán)境下的測量，將獲取更有價值的數(shù)據(jù)。本項目組正在嘗試引入ZigBee技術，主要是這種傳輸技術的低功耗的優(yōu)點更加適合地質(zhì)野外作業(yè)的需要。

地學儀器的改造升級需要走的路還將很長，需要一線測量技術人員以及儀器設計人員結合實際需要，進行不斷地改良和完善。

3 儀器內(nèi)部模塊的改進與設想

常用的地球物理勘探儀器有：電法測量儀，磁法測量儀器，重力測量儀器，核磁共振儀等。各種物探儀器在找礦領域都有各自的測量方法和手段，也各具特色。

現(xiàn)在我國國內(nèi)物探找水儀有兩種，一種是核磁共振找水儀，這種儀器性能好、精度高，價格也十分昂貴;另一種是常用的天然電場找水儀，價格親民，是干旱地區(qū)打井用戶的幫手，為普通百姓解決干眼問題提供了很大幫助。大家通常所說的打井找水儀就是這種。儀器本身分析的地下構造，變層破碎帶的，是看不出來水量的，通過地下構造來分析含水條件，打井用戶都知道變層的地方是含水條件最好的，再結合地質(zhì)工作人員的實際經(jīng)驗和當?shù)氐牡刭|(zhì)條件、巖性的統(tǒng)一分析，來判斷水量的多少。

儀器內(nèi)部模塊的改進設想是：在所測量獲取數(shù)據(jù)的同時引入傳輸技術，并集合測量經(jīng)驗將批量數(shù)據(jù)進行軟件數(shù)據(jù)處理，形成自動出圖，判斷含水層，含水層深度，儲水量等特征參數(shù)。這部分工作目前初步成效顯著，在具體應用案例中有成功案例。

4 案例分析：以物探儀找水測井技術為例

物探儀在打井找水中是利用地下水的良好導電性、激化效應等物理屬性來尋找地下水的位置、深度、水位線及出水量等信息，也俗稱“找水儀”“測水儀”。

物探（找水）儀原理，以天然電場作為場源，以地下巖石礦石（地下水）電性差異為基礎，經(jīng)過測量天然大地電磁場中的若干個不同頻率的電磁場產(chǎn)生的變化規(guī)律，來研究電場與不同地質(zhì)體產(chǎn)生的異常來達到解決地質(zhì)問題的一種電法勘探儀器。

我國第十五次李四光地質(zhì)科學獎獲得者，吉林大學儀器科學與電氣工程學院林君教授，曾經(jīng)是我們讀大學期間的導師。在畢業(yè)三十周年聚會活動時有幸和他交流，得知他這些年一直從事測井儀器的研制和開發(fā)，并取得了豐碩的成績。所完成的項目眾多，其中有：內(nèi)蒙古四子王旗農(nóng)田灌溉水源地探測——（1）泉掌水庫No.2測點灌溉井探測，

（2）只灘灌溉井探測，（3）德勝溝測點No.2灌溉井探測等項目。在閱讀林君老師的文集時獲得了許多心得體會。在今后的測量工作中會結合這些新技術對測量進行優(yōu)化，尤其是數(shù)據(jù)采集和處理。

5 結束語

地質(zhì)測量對于我國的找礦事業(yè)做出了巨大的貢獻。盡管時下地質(zhì)行業(yè)出現(xiàn)了低迷的狀況，但是，找礦對于國民經(jīng)濟的基礎性作用不可低估和否定。長期從事野外作業(yè)的地質(zhì)工作人都有這樣的親身體驗：野外工作條件差，環(huán)境艱苦，長途跋涉;儀器負重搬運等等。本文從上述幾個方面闡述了地球物理探測儀數(shù)據(jù)采集的新型智能化處理方法。這些也僅是筆者在實際工作中的一些探索性思考，有些正在實施，有些還有待于設計人員不斷地探索完善。希望在地學測量領域能夠同步科技的前沿技術，使得國產(chǎn)地學儀器能夠躋身測量領域的國際前沿。為我國地質(zhì)測量事業(yè)貢獻出應有的力量。

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