專利名稱：一種利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用人工源電磁法獲取地下電性參數(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的 方法，屬于地球物理電磁學(xué)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)近年地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，造成人民生命財(cái)產(chǎn)的巨大損失。據(jù)報(bào)導(dǎo)全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn) 有25萬(wàn)余處；國(guó)土資源部和中國(guó)氣象局雖然在天氣預(yù)報(bào)中都會(huì)發(fā)出警報(bào)，但只是限于宏觀 的指出，缺乏更具體地點(diǎn)和發(fā)生時(shí)間的預(yù)警監(jiān)測(cè)，而采用人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)則存在很大的生命 危險(xiǎn)性。外部入射的電磁波在地球介質(zhì)中傳播時(shí)，將感應(yīng)出反映地下介質(zhì)信息的電場(chǎng)和磁 場(chǎng)分量，測(cè)量、分析和研究這些電磁場(chǎng)得到地下電性參數(shù)分布的方法，稱之為電磁測(cè)深法。 電磁測(cè)深法根據(jù)所用的場(chǎng)源不同分為兩大類一類是利用天然電磁場(chǎng)源進(jìn)行電磁探測(cè)的方 法，稱為大地電磁測(cè)深法，如大地電磁測(cè)深法(MT法)、聲頻大地電磁測(cè)深法(AMT法)；另 一類是利用人工源電磁場(chǎng)源進(jìn)行電磁探測(cè)的方法，稱為人工源電磁測(cè)深法，如無(wú)線電磁法 (WEM法)、可控聲頻電磁法(CSAMT法)、瞬變電磁法(TEM法)等。由于電磁測(cè)深法可以得 到地下電性參數(shù)的特性，使之成為目前國(guó)際研究地下地球物理構(gòu)造，進(jìn)行石油天然氣、金屬 礦產(chǎn)資源勘探和地震預(yù)測(cè)的重要手段。國(guó)際上利用電磁波研究深層地質(zhì)構(gòu)造已有半個(gè)世紀(jì)的歷史。在20世紀(jì)50年代 初，提出的大地電磁測(cè)深法(簡(jiǎn)稱MT法)理論，利用天然電磁源作為信號(hào)源，探測(cè)地球深部 結(jié)構(gòu)。由于MT法存在抗干擾能力弱，探測(cè)精度低的缺點(diǎn)，后來(lái)又出現(xiàn)了 AMT法、CSAMT法、 TEM法等多種電磁測(cè)深法。大地電磁探測(cè)法具有探測(cè)范圍廣、探測(cè)深度大、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但 是，其抗干擾能力弱，探測(cè)精度低。20世紀(jì)70年代，發(fā)明了人工源電磁探測(cè)法，通過(guò)采用人 工發(fā)射的高信噪比信號(hào)(CSAMT/AMT法)，具有抗干擾能力強(qiáng)，精度高的優(yōu)點(diǎn)，但是探測(cè)范圍 小，探測(cè)深度小。近年來(lái)，一直在研究探索一種既具有大地電磁探測(cè)法信號(hào)覆蓋范圍廣、探 測(cè)深度大、成本低，又具有人工源電磁探測(cè)法抗干擾能力強(qiáng)、探測(cè)精度高特點(diǎn)的電磁探測(cè)方 法。2004年，我國(guó)科技工作者首先提出了廣播式大功率人工源電磁法(簡(jiǎn)稱WEM法)，為解 決上述問(wèn)題提供了有效手段。首先，WEM法發(fā)射的超低頻電磁波信號(hào)比同頻天然場(chǎng)信號(hào)大 一到兩個(gè)量級(jí)，信號(hào)的幅度、相位十分穩(wěn)定，信噪比高，可以有效地消除干擾；其次，WEM法 發(fā)射的超低頻電磁波信號(hào)原理上可以覆蓋全國(guó)乃至周邊部分國(guó)家，省去傳統(tǒng)人工源電磁法 (CSAMT法、TEM法)需要攜帶笨重發(fā)射設(shè)備的問(wèn)題，只須攜帶接收設(shè)備，適合大范圍探測(cè)；第 三，超低頻無(wú)線發(fā)射中心發(fā)射的超低頻電磁波信號(hào)不僅覆蓋廣又很穩(wěn)定，在空域和時(shí)域上 一致性強(qiáng)、相關(guān)性好，而且功率強(qiáng)，適合大面積組網(wǎng)接收。由于超低頻無(wú)線發(fā)射中心發(fā)射的 超低頻信號(hào)具有對(duì)含水土壤、山體巖石和干燥砂石電阻率1000米以內(nèi)的探測(cè)能力，而對(duì)于 山體泥石流等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)通常只需監(jiān)測(cè)1000米深度以內(nèi)山體電阻率分布情況，因此，利 用人工源超低頻技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)在原理上是可行的，也就是說(shuō)，根據(jù)監(jiān)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)附 近的地下地質(zhì)電性參數(shù)變化、分辨高電阻率和低電阻率界面的變化等因素，以及即使無(wú)雨，地質(zhì)松動(dòng)也會(huì)引起山體深部電阻率發(fā)生變化的情況，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)山 體活動(dòng)及泥石流的危險(xiǎn)程度的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。但目前尚未發(fā)現(xiàn)利用人工源超低頻技術(shù)進(jìn)行地 質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于人工源低頻技術(shù)原理和發(fā)展，提出了一種利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的方法，以提高地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)的質(zhì)量。本發(fā)明提出的利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的方法，包括設(shè)立地 質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心和若干地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心，主要有以下步驟A.設(shè)置超低頻無(wú)線發(fā)射中心，該發(fā)射中心由監(jiān)測(cè)中心控制，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)射 覆蓋全國(guó)的超低頻探測(cè)信號(hào)，信號(hào)頻率為30 300Hz，信噪比20dB ；B.確定地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)作為預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在各地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)設(shè)置地質(zhì)災(zāi)害監(jiān) 測(cè)儀，該檢測(cè)儀由監(jiān)測(cè)中心或監(jiān)測(cè)分中心控制，工作頻率范圍為0. 1 1000Hz，通過(guò)GPS導(dǎo) 航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，根據(jù)收到的指令，接收超低頻信號(hào)、監(jiān)測(cè)地質(zhì)參數(shù)，并將測(cè)得的地質(zhì) 參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心或監(jiān)測(cè)分中心；C.監(jiān)測(cè)分中心同步接收超低頻無(wú)線發(fā)射中心發(fā)出的探測(cè)信號(hào)，接收所轄地質(zhì)災(zāi) 害檢測(cè)儀回傳的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行處理和分析，將結(jié)果發(fā)送至監(jiān)測(cè)中 心；D.監(jiān)測(cè)中心根據(jù)收到的各監(jiān)測(cè)分中心發(fā)出的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息的處理結(jié) 果進(jìn)行處理，對(duì)可能形成災(zāi)害的概率、時(shí)間、強(qiáng)度等信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)傳遞監(jiān)測(cè)分中 心。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，監(jiān)測(cè)中心根據(jù)各監(jiān)測(cè)分中心的要求確定發(fā)射信號(hào)的時(shí)間和頻 率，并通知各監(jiān)測(cè)分中心。本發(fā)明提出的利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的方法與傳統(tǒng)天氣 預(yù)報(bào)方式來(lái)預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害相比首先，監(jiān)測(cè)精度高，實(shí)時(shí)性好，通過(guò)比對(duì)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)不 同時(shí)間段的地質(zhì)參數(shù)，能夠及時(shí)獲取地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率、時(shí)間、強(qiáng)度等信息；其次，采用隱 患點(diǎn)布設(shè)監(jiān)測(cè)儀的方式，實(shí)現(xiàn)了全天候無(wú)人職守，節(jié)約了大量人力成本；第三，采用移動(dòng)通 信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地質(zhì)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)圖像的傳輸，實(shí)現(xiàn)了覆蓋全國(guó)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)，可以統(tǒng)一調(diào) 度，統(tǒng)一管理，采用2G/3G成熟移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，節(jié)約了建設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用。


圖1為本發(fā)明利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)方法的工作流程示 意圖。圖2為地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)儀的組成框圖。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，首先設(shè)立國(guó)家地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心和省市地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心，設(shè)置 超低頻無(wú)線發(fā)射中心，發(fā)射的信號(hào)頻率30 300Hz，信噪比可達(dá)20dB，信號(hào)可以覆蓋全國(guó)，該超低頻無(wú)線發(fā)射中心發(fā)射的超低頻電磁波對(duì)地穿透能力很強(qiáng)，對(duì)電阻率10Ω · m以下的 含水土壤不同頻率的測(cè)量深度可達(dá)20 1000米，對(duì)電阻率1000 Ω .m以上的山體巖石、干 燥砂石的測(cè)深則可達(dá)數(shù)百米到數(shù)十公里，超低頻無(wú)線發(fā)射中心根據(jù)國(guó)家級(jí)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中 心要求，在預(yù)定的時(shí)間發(fā)射預(yù)定頻率的超低頻信號(hào)，例如平時(shí)每天定時(shí)發(fā)射2次系列高端 頻率，如遇特殊情況可增加發(fā)射頻次。選擇預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)作為預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在該預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝地質(zhì) 災(zāi)害檢測(cè)儀，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀由地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)模塊、外接磁性天線、電性天線和數(shù)據(jù)收發(fā)無(wú) 線電(外接監(jiān)視探頭)及蓄電池組成，如圖2所示。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀平時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，平 時(shí)耗電極少，供電蓄電池一次充電可供監(jiān)測(cè)儀表數(shù)周或數(shù)月使用，可以實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)人值 守。地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)儀的工作頻率范圍為0. 1 1000Hz，通過(guò)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步，配 有監(jiān)視攝像頭，采用現(xiàn)有2G通信網(wǎng)絡(luò)的GPRS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)具有向3G移動(dòng)通信 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的擴(kuò)展能力，以滿足地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀分布于各地質(zhì)災(zāi) 害隱患點(diǎn)，通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接收各級(jí)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心遙控指令，完成開(kāi)關(guān)機(jī)、接收超低 頻信號(hào)并監(jiān)測(cè)地質(zhì)參數(shù)、開(kāi)啟關(guān)閉監(jiān)視探頭、地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)等信息回傳各級(jí)地質(zhì)災(zāi) 害監(jiān)測(cè)中心等任務(wù)。該地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)本地地形地貌信息，并傳回各級(jí)地質(zhì)災(zāi)害 監(jiān)測(cè)中心；根據(jù)指令定時(shí)接收發(fā)射中心的超低頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳各級(jí)地質(zhì)災(zāi) 害監(jiān)測(cè)中心，為此各級(jí)監(jiān)測(cè)中心需要具備無(wú)線遙控手段，在現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn) 控制任意制定的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀接收和回傳監(jiān)測(cè)信號(hào)的任務(wù)。省市級(jí)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心由監(jiān)測(cè)控制臺(tái)及監(jiān)測(cè)屏幕組成，同步接收超低頻無(wú)線 發(fā)射中心的探測(cè)信號(hào)；實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制任意所轄地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀的開(kāi)關(guān)機(jī)、數(shù)據(jù)采集、開(kāi)啟關(guān) 閉視頻監(jiān)控等；接收地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀回傳的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理和 分析，并上傳到國(guó)家級(jí)地質(zhì)災(zāi)害中心；各省市地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心之間實(shí)行數(shù)據(jù)可共享。國(guó)家級(jí)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心根據(jù)各省市地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心的要求確定超低頻無(wú) 線發(fā)射中心發(fā)射信號(hào)的時(shí)間和頻率點(diǎn)并通知各省市抵制災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心；同時(shí)國(guó)家級(jí)地質(zhì) 災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心對(duì)各地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀采集的地質(zhì)電性參數(shù)和視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)可能形成 災(zāi)害的概率、時(shí)間、強(qiáng)度等信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，并及時(shí)傳遞給省市級(jí)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心。
權(quán)利要求
1.一種利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的方法，設(shè)立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心 和若干地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分中心，主要包括以下步驟A.設(shè)置超低頻無(wú)線發(fā)射中心，該發(fā)射中心由監(jiān)測(cè)中心控制，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)射覆蓋 全國(guó)的超低頻探測(cè)信號(hào)，信號(hào)頻率為30 300Hz，信噪比20dB ；B.確定地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)作為預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并在各地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)設(shè)置地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè) 儀，該檢測(cè)儀由監(jiān)測(cè)中心或監(jiān)測(cè)分中心控制，工作頻率范圍為0. 1 1000Hz，通過(guò)GPS導(dǎo)航 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，根據(jù)收到的指令，接收超低頻信號(hào)、監(jiān)測(cè)地質(zhì)參數(shù)，并將測(cè)得的地質(zhì)參 數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心或監(jiān)測(cè)分中心；C.監(jiān)測(cè)分中心同步接收超低頻無(wú)線發(fā)射中心發(fā)出的探測(cè)信號(hào)，接收所轄地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè) 儀回傳的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行處理和分析，將結(jié)果發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心；D.監(jiān)測(cè)中心根據(jù)收到的各監(jiān)測(cè)分中心發(fā)出的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息的處理結(jié)果進(jìn) 行處理，對(duì)可能形成災(zāi)害的概率、時(shí)間、強(qiáng)度等信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)傳遞監(jiān)測(cè)分中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的方法，其特征是 監(jiān)測(cè)中心根據(jù)各監(jiān)測(cè)分中心的要求確定發(fā)射信號(hào)的時(shí)間和頻率，并通知各監(jiān)測(cè)分中心。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種利用超低頻無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防遙測(cè)的方法，主要包括設(shè)置超低頻無(wú)線發(fā)射中心，在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)射覆蓋全國(guó)的超低頻探測(cè)信號(hào)；各地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)設(shè)置地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀，根據(jù)收到的指令，接收超低頻信號(hào)、監(jiān)測(cè)地質(zhì)參數(shù)，并將測(cè)得的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心或監(jiān)測(cè)分中心；監(jiān)測(cè)分中心同步接收超低頻無(wú)線發(fā)射中心發(fā)出的探測(cè)信號(hào)，接收所轄地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)儀回傳的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行處理和分析，將結(jié)果發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心；監(jiān)測(cè)中心根據(jù)收到的各監(jiān)測(cè)分中心發(fā)出的地質(zhì)參數(shù)和監(jiān)視數(shù)據(jù)信息的處理結(jié)果進(jìn)行處理，對(duì)可能形成災(zāi)害的概率、時(shí)間、強(qiáng)度等信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)傳遞監(jiān)測(cè)分中心。
文檔編號(hào)G08C17/02GK102141635SQ20101059799
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者卓賢軍, 張佳煒, 陸建勛 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七研究院