基于5G和工业物联网的地震智能节点采集系统设计示意图

项目长 赵改善

    □杨尚琴 姚秋明 林庆富

    随着5G时代的到来，无线节点仪实时传输有了可能。

    2019年12月，中国石化结合5G时代的工业物联网通信技术，启动重点科研攻关项目“智能地震节点采集系统设计及关键技术验证”，开展5G智能节点采集系统的设计研发工作。

    “智能地震节点采集系统将进一步解放生产力，让地震采集生产方式由现在的劳动密集型转向技术密集型。”项目长赵改善说。

    调研奔现场，协同搞攻关

    2020年1月，物探院研发团队奔赴山东济南商河采集现场调研。时值隆冬，大雪纷飞，但仍未阻挡大家对智能地震数据采集节点仪的研制热情。

    物探院地球物理软件研究所所长宋志翔说：“传统有线数字地震仪关键技术一直掌握在国外厂商手中，如果我们的5G通信地震采集系统研制成功，将不再受制于人。”

    在现场调研中，研发团队针对施工过程中的关键技术和注意事项，结合5G智能地震数据采集节点仪的性能特点，力争设计出更轻便、结构更合理、充电数传更高效快捷的智能地震数据采集节点仪。

    设计研发工作启动不久，就赶上疫情防控进入特殊时期。为保障项目进度，项目组采取线上线下协同办公的方式，对调研报告进行总结分析，就智能地震数据采集节点仪的适用性进行不均衡地质资源分布分析；沙漠、浅海、戈壁、山地及平原等复杂地质环境分析；野外实际使用流程分析等。

    他们总结了目前市面上节点仪存在的几大关键问题：人力运输难度大，不易携带；内部模块较重，单人托举费力；电源与数据接口外露，存在风险；外部连接器不易收纳与安装；充电拿取不方便等。

    研发团队进行线上论证，得到了多种智能地震数据采集节点仪的2D和3D方案，最终择优提出了兼顾美观及现场要求的设计方案。

    精心打磨，“工艺品”诞生

    工欲善其事，必先利其器。研发团队凭借锲而不舍的精神，终于在2020年7月成功设计出SmartPoint智能地震数据采集节点仪。

    他们对应用环境、使用流程等进行分析，综合考虑野外实际业务需求、设备美观、便携性等因素，从7种设计方案中优选出一种方案进行细节设计与结构优化，历时半年，于2020年9月向当代好设计评审委员会提交了评审材料。

    SmartPoint智能地震数据采集节点仪为圆柱体，体积相对较小，携带方便，回收和运输时更加节省空间，四边切削的部分可当作辅助扣手。

    节点仪的4个方向有4条凹槽，充电时，智能地震数据采集节点仪能很好地插入充电底座，与底座结合牢固，内部的散热片也巧妙地隐藏在凹槽内。节点仪顶部设置了一个防水透气阀门，内部与外部气压保持平衡。充电与数传采用触点的形式，极大地改善了产品使用的体验感，为操作人员带来方便。

    2020年12月，凭借卓越且适用的外观设计，SmartPoint智能地震数据采集节点仪荣获2020年当代好设计优胜奖。

    持续发展，助力高效勘探开发

    研发团队用工匠精神打磨每一次结构设计、适配与调整，经受住了5G模组专业定制，以及12次制版、改版的考验。

    近一年的时间，研发团队通过不断试验和调整，完成了工业设计及硬件开发。

    5G智能地震数据采集节点仪的研制成功具有重要意义。在未来的地震勘探中，技术人员只要将其嵌套到采集系统中，就能获得高精度的地震资料。

    ■点  评

    集中国内科技公司、高校和自主研发的力量，项目研发团队依托北斗导航、5G通信等国产自主可控技术，融合应用新一代信息通信技术，攻克了物探数据采集中的无线通信协议、数据传输与存储标准、高精度时间同步与空间定位、高速大容量数据通信、低功耗等技术难关。

    这种基于实际应用场景需求的5G智能地震节点仪，实现了智能地震节点仪的自主同步与定位、实时无线数据采集-传输-存储与质控、节点状态远程监控与采集控制等功能，支持盲采、实时、准实时多种采集模式。

    新一代智能地震节点仪的研制成功，将推动地震采集技术的进步和变革，大幅降低野外用工成本、提升地震采集作业效率，提高复杂地表和人文设施作业区的适应性。

    ——石油物探技术研究院原副院长、总工程师  赵改善

    ■ 项 目

    智能地震节点采集系统设计及关键技术验证

    ■ 获  奖

    近日，SmartPoint智能地震数据采集节点仪荣获国际设计大奖——2020年当代好设计优胜奖。该节点仪是石油物探技术研究院设计研发的面向5G通信技术和工业物联网技术的地震数据采集设备。

    ■ 意 义

    SmartPoint智能地震数据采集节点仪的设计研发应用了先进的5G通信、工业物联网、大数据和人工智能等技术，具有低功耗、多种高精度时间同步技术、实时质控、海量带道（高宽带）等优势。该仪器使常规地震勘探变得高效便捷，其应用场景涵盖有缆和节点采集系统，未来可应用于环境监测、安防安保、地质灾害测防、电力保护、国防等领域。