本发明属于地质勘察与工程探测，具体是一种天然源面波智能综合勘察设备。
背景技术：
1、在地质勘察领域，对地下介质的结构和性质进行准确分析对于资源勘查、灾害预警和工程设计等方面都具有至关重要的意义。传统的地质勘察方法，如钻探和地震勘探，尽管在过去的几十年里取得了一定的成果，但仍然面临诸多挑战和局限性。
2、钻探方法，虽然能够直接获取地下岩层的样本，为地质分析提供直接证据，但这种方法成本高昂、周期长，且对地层破坏较大，不利于环境保护和可持续发展。同时，钻探方法还受到地质条件、设备能力和技术水平的限制，难以在复杂地质条件下进行有效勘察。
3、地震勘探方法，通过人工激发地震波并接收其反射信号来分析地下介质的结构和性质，具有覆盖范围广、分辨率高等优点。然而，地震勘探方法也面临着一些挑战。首先，地震波在传播过程中会受到衰减和散射的影响，导致数据采集范围有限，且数据解释难度较大。其次，地震勘探方法需要人工激发震源，不仅成本较高，而且可能对周围环境和生态系统造成一定的影响。
4、近年来，随着地球物理勘探技术的不断发展，天然源面波勘探方法逐渐受到广泛关注。天然源面波是指由自然因素(如地震以及风暴等)产生的在地表附近传播的波动，其携带了丰富的地质信息。与传统的地震勘探方法相比，天然源面波勘探具有无需人工激发震源、覆盖范围广和对地层破坏小等优点。
5、然而，天然源面波信号微弱、易受干扰，且传播特性复杂，给数据采集和处理带来了较大的挑战。传统的天然源面波勘察设备在能源供应方面也存在一些局限，即在能源供应方面，传统的天然源面波勘察设备主要依赖于外部电源，如发电机、电池组或电网供电。然而，在偏远地区或野外环境中，这些外部电源往往难以获取或维护成本高昂。因此，设备对外部电源的依赖成为了限制其在这些地区应用的关键因素。特别是在长时间、大规模的地质勘察任务中，能源供应问题尤为突出，不仅影响了勘察的效率和连续性，还可能对设备的安全和稳定性造成威胁。所以本发明提出一种天然源面波智能综合勘察设备，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明提出了一种天然源面波智能综合勘察设备，通过集成多种先进技术和功能，解决了传统天然源面波勘察设备在能源供应问题，提高了地质勘察的效率和准确性。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种天然源面波智能综合勘察设备，包括：
3、若干数据采集模块，用于接收和记录来自地下介质中传播的天然源面波信号；
4、数据处理模块，用于对采集到的天然源面波信号进行处理和分析，以提取出有用的地质信息；
5、数据采集模块包括控制器、插杆和监测组件，插杆顶部固定连接有安装盒，监测组件安装在安装盒内部，安装盒内固定连接有若干第一磁感线圈，相邻第一磁感线圈之间设有若干弹簧，弹簧一端与安装盒内部固定连接，弹簧另一端固定连接有第一永磁铁；
6、安装盒内部安装有整流器和储能元件，第一磁感线圈通过整流器与储能元件电连接，控制器与监测组件和储能元件信号连接，控制器对储能元件的充电和放电过程进行控制，控制器将监测组件的实时监测数据传输至数据处理模块。
7、采用上述方案后实现了以下有益效果：
8、1、高效能数据采集：通过若干数据采集模块，本发明设备能够接收和记录来自地下介质中传播的天然源面波信号，实现了对地质信息的广泛收集。多个数据采集模块的使用不仅提高了数据采集的覆盖范围，还增加了数据的冗余性，提高了数据的可靠性和准确性。
9、2、智能数据处理：数据处理模块采用先进的数据分析技术，能够对采集到的面波信号进行高效处理和分析，从而提取出有用的地质信息。这种智能化的处理方式能够迅速准确地反映地下介质的结构和性质，为地质勘察提供了有力的支持。
10、3、自主供电系统：通过在安装盒上设置第一磁感线圈和弹簧构成的振动发电装置，本发明设备能够利用地面振动产生的机械能转化为电能，为数据采集模块提供持续的电力供应。这种自主供电系统不仅降低了设备对外部电源的依赖，还提高了设备的独立性和便携性，使勘察工作更加灵活高效。
11、4、能源存储与管理：安装盒内部安装的整流器和储能元件能够将振动发电装置产生的电能进行整流和储存，确保在振动减弱或停止时，设备仍能够继续工作一段时间。同时，控制器对储能元件的充电和放电过程进行控制，实现了能源的有效管理和利用。
12、5、实时监测与传输：监测组件能够实时监测并传输地面振动数据至数据处理模块，实现了数据的实时处理和反馈。这种实时监测方式能够及时发现地质变化或异常情况，为地质勘察提供及时准确的信息支持。
13、6、高适应性和稳定性：通过插杆和安装盒的设计，本发明设备能够适应各种复杂的地质环境和地形条件，确保数据采集的稳定性和准确性。同时，振动发电装置和自主供电系统的应用也提高了设备在恶劣环境下的适应性和可靠性。
14、进一步，插杆为空心结构，插杆内设有安装腔，安装腔内部设有固定组件，固定组件包括支撑杆，支撑杆上套设有固定件，固定件上方的支撑杆上螺纹配合有螺母，螺母外侧壁固定连接有第二永磁铁，第二永磁铁两侧的安装腔内侧壁嵌设有第二磁感线圈，固定件下方的支撑杆上固定连接有楔块，插杆上设有开口，开口与楔块的最低处对齐；
15、控制器与第二磁感线圈信号连接，储能元件与第二磁感线圈电连接，控制器对第二磁感线圈的启闭进行控制。
16、有益效果：通过固定组件的自动插入土壤设计，数据采集模块能够在各种复杂环境中(如松软土壤、斜坡和不平坦地形等)保持固定位置。这确保了数据采集过程中设备的稳定性，避免了因设备移动或晃动导致的数据误差。利用电磁感应原理，通过控制器控制第二磁感线圈的启闭，实现了固定组件的自动插入土壤。这一过程无需人工操作，提高了勘察效率，并减少了人力成本。插杆内部的空心结构及其内部的固定组件设计，使得设备能够适应不同深度的土壤环境。同时，通过调整螺母的旋转和固定件的伸出长度，可以根据需要调整数据采集模块与地面的接触面积和稳定性。利用振动发电装置和储能元件为第二磁感线圈供电，实现了能源的自给自足。这既减少了外部电源的依赖，又降低了能源消耗，符合绿色环保的理念。通过固定组件的自动插入土壤设计，确保了数据采集模块在长时间内的稳定性，从而保证了数据采集的准确性和连续性。这对于地质勘察工作至关重要，能够为地质分析和评估提供准确可靠的数据支持。
17、进一步，监测组件包括地震检波器，地震检波器用于采集地面振动数据，地震检波器与控制器信号连接，控制器对地震检波器的采集数据转换为电信号，并将这些信号传输至数据处理模块进行处理。
18、有益效果：地震检波器作为专业的振动传感器，具有极高的灵敏度和精确度，能够准确捕捉到地面微小的振动信号。这些信号对于分析地下介质结构、地质异常等至关重要，从而保证了数据采集的准确性和可靠性。地震检波器能够实时监测地面振动情况，一旦有振动信号产生，便能迅速响应并采集数据。这种实时监测能力使得设备能够在地质勘察过程中及时发现异常情况，为地质分析和评估提供及时、准确的数据支持。通过与控制器的信号连接，地震检波器能够将采集到的振动数据转换为电信号，并传输至数据处理模块进行处理。这种智能化处理方式提高了数据处理的效率和准确性，使得设备能够更快地得出地质勘察结果。地震检波器的自动化采集和传输功能减少了人工干预的需求，降低了人力成本。同时，由于数据采集和处理的速度更快，设备的勘察效率也得到了显著提升。
19、进一步，数据处理模块包括：
20、信号预处理单元，用于对接收的信号进行预处理，同时对信号进行时域和频域分析，以识别信号的特征和属性；
21、数据分析单元，用于通过特定的面波分析算法处理和解释预处理后的面波信号，根据面波信号的传播特性和速度变化，推断地下介质的结构和性质；
22、用户界面单元，用于以可视化形式展示处理后的数据和分析结果，用户界面单元包括显示屏。
23、有益效果：信号预处理单元对接收到的信号进行预处理，包括去噪、滤波等步骤，有效提高了信号的质量，为后续分析提供了更加清晰、准确的数据基础。时域和频域分析进一步识别信号的特征和属性，帮助用户更深入地了解信号的物理含义，为后续数据分析提供有力支持。数据分析单元采用特定的面波分析算法，能够精确处理和解释预处理后的面波信号。这些算法基于面波信号的传播特性和速度变化，能够准确推断地下介质的结构和性质，为地质勘察提供可靠的依据。通过深入分析和解释面波信号，数据分析单元能够揭示地下介质的更多细节，如地层厚度、岩性变化、断层分布等，为地质勘探和工程建设提供更加详细的信息。用户界面单元以可视化形式展示处理后的数据和分析结果，使得用户能够直观地了解数据内容和地质勘察结果。这有助于用户更快速、更准确地理解数据，提高工作效率。
24、进一步，插杆底部可拆卸有尖头，尖头用于插入不同类型的土壤或岩石中。
25、有益效果：尖头的设计使得插杆能够轻松插入不同类型的土壤或岩石中，无论是松软的沙土、坚硬的岩石还是其他复杂的地质环境，设备都能快速、稳定地固定在地面上。这种高适应性确保了设备在各种地质条件下都能正常工作，大大扩展了设备的应用范围。通过尖头插入土壤或岩石，插杆与地面之间形成了稳定的连接。这种连接方式能够有效防止设备在数据采集过程中发生移动或晃动，从而保证了数据采集的准确性和连续性。同时，稳定的连接也提高了设备的使用寿命和可靠性。尖头采用可拆卸设计，使得用户可以根据实际需要选择合适的尖头进行安装。在设备使用完毕后，用户可以轻松地拆卸尖头并进行清洗、维护或更换，这大大简化了设备的安装和拆卸过程，提高了工作效率。
26、进一步，安装盒顶部固定连接有太阳能电池板，太阳能电池板下方设有若干个太阳能逆变器，太阳能逆变器与安装内侧壁固定连接，太阳能电池板与太阳能逆变器电连接，太阳能逆变器与储能元件电连接。
27、有益效果：太阳能电池板能够持续地将太阳能转化为电能，为设备提供持续稳定的能源供应。这确保了设备在偏远或无电源供应地区也能正常工作，大大扩展了设备的使用范围。利用太阳能作为能源供应不仅可以降低对传统能源的依赖，还能减少碳排放，符合环保节能的要求。通过太阳能逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，并储存在储能元件中，确保了设备在断电或能源供应不稳定的情况下也能持续工作。这提高了设备的稳定性和可靠性。由于太阳能电池板为设备提供了稳定的能源供应，减少了因能源供应不稳定导致的设备损坏和故障，从而延长了设备的使用寿命。
28、进一步，还包括外壳，外壳内部设有若干收纳腔，收纳腔用于保护和收纳数据采集模块，显示屏嵌设在外壳内。
29、有益效果：外壳作为设备的外部保护层，能够有效抵御外界环境对设备内部组件的侵蚀和损害。无论是恶劣的气候条件、物理碰撞还是化学腐蚀，外壳都能提供足够的保护，确保设备内部数据采集模块和其他关键组件的安全稳定运行。通过在外壳内部设置若干收纳腔，可以将数据采集模块等关键组件有序地收纳和固定。这不仅有利于设备的整体布局和美观，还能使设备更加紧凑轻便，便于携带和运输。对于需要频繁移动和部署的地质勘察任务来说，这一设计大大提高了设备的便携性和灵活性。收纳腔的设计使得数据采集模块等关键组件在运输和存储过程中能够得到有效保护，减少了因物理损坏或丢失导致的数据损失风险。此外，外壳的密封性能还能防止灰尘、水分等污染物进入设备内部，进一步保障了数据的安全性和可靠性。
30、进一步，安装盒中还安装有gps定位组件，gps定位组件与控制器型号连接，gps定位组件用于利用gps定位技术确定数据采集模块在地面的位置。
31、有益效果：gps定位组件能够利用全球定位系统(gps)技术，实时、准确地确定数据采集模块在地面的位置。这对于地质勘察工作至关重要，特别是在需要精确了解设备位置和布局的场景中，如复杂地形或大型项目区域。通过gps定位，用户可以迅速了解数据采集模块的具体位置，从而能够迅速响应和处理异常情况。同时，这也方便了设备的移动和重新部署，提高了整个勘察过程的效率。结合gps定位数据，用户可以将采集到的面波数据与具体的位置信息相结合，进行更加精确的数据管理和分析。这有助于更准确地评估地下介质的结构和性质，为地质勘察提供更可靠的依据。
32、进一步，数据处理模块还包括有无线通信单元，用于允许设备与其他设备或远程数据中心进行无线通信，实时传输和远程监控。
33、有益效果：无线通信单元能够实时地将采集到的数据传输到远程数据中心或其他设备，确保数据的及时性和准确性。这对于需要迅速响应和决策的地质勘察任务来说至关重要。通过无线通信单元，用户可以远程监控设备的运行状态、数据采集情况等信息，实现对设备的远程管理和控制。这提高了勘察工作的灵活性和效率，降低了人力成本。无线通信单元使得设备能够与其他设备或团队进行实时数据共享和协作。多个设备可以同时采集数据，并通过无线通信单元将数据传输到共享平台，实现数据的快速整合和分析。这有助于团队之间的协作和沟通，提高整体工作效率。
34、进一步，还包括环境参数监测模块，用于实时监测并记录设备周围的环境参数，环境参数包括但不限于温度、湿度、气压、风速和风向，环境参数监测模块通过控制器与数据处理模块信号连接。
35、有益效果：通过实时监测环境参数，设备能够获取当前环境的准确信息，这有助于分析面波数据时排除环境因素对数据的干扰，提高数据的质量和可靠性。了解设备所处环境的温度、湿度、气压、风速和风向等参数，可以帮助用户优化勘察策略。例如，在风速较大或湿度较高的环境中，可能需要调整设备的布局或采集策略，以确保数据的准确性。实时监测环境参数有助于及时发现潜在的环境风险，如极端天气条件或地质灾害。在发现异常情况时，用户可以迅速采取应对措施，保障设备的安全和稳定运行。
1.一种天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：插杆为空心结构，插杆内设有安装腔，安装腔内部设有固定组件，固定组件包括支撑杆，支撑杆上套设有固定件，固定件上方的支撑杆上螺纹配合有螺母，螺母外侧壁固定连接有第二永磁铁，第二永磁铁两侧的安装腔内侧壁嵌设有第二磁感线圈，固定件下方的支撑杆上固定连接有楔块，插杆上设有开口，开口与楔块的最低处对齐；
3.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：监测组件包括地震检波器，地震检波器用于采集地面振动数据，地震检波器与控制器信号连接，控制器对地震检波器的采集数据转换为电信号，并将这些信号传输至数据处理模块进行处理。
4.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：数据处理模块包括：
5.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：插杆底部可拆卸有尖头，尖头用于插入不同类型的土壤或岩石中。
6.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：安装盒顶部固定连接有太阳能电池板，太阳能电池板下方设有若干个太阳能逆变器，太阳能逆变器与安装内侧壁固定连接，太阳能电池板与太阳能逆变器电连接，太阳能逆变器与储能元件电连接。
7.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：还包括外壳，外壳内部设有若干收纳腔，收纳腔用于保护和收纳数据采集模块，显示屏嵌设在外壳内。
8.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：安装盒中还安装有gps定位组件，gps定位组件与控制器型号连接，gps定位组件用于利用gps定位技术确定数据采集模块在地面的位置。
9.根据权利要求4所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：数据处理模块还包括有无线通信单元，用于允许设备与其他设备或远程数据中心进行无线通信，实时传输和远程监控。
10.根据权利要求1所述的天然源面波智能综合勘察设备，其特征在于：还包括环境参数监测模块，用于实时监测并记录设备周围的环境参数，环境参数包括但不限于温度、湿度、气压、风速和风向，环境参数监测模块通过控制器与数据处理模块信号连接。
