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【朝闻天下】给神州大地“拍CT” 叩开地球深部之门
2020-10-21 | 作者: 转自: 央视新闻 | 【 】【打印】【关闭

来源:彩投彩票_彩投彩票官方网站_彩投彩票官网|唯一官网   发布日期: 2020-9-28

[video:【朝闻天下】创新跨越2020_给神州大地“拍CT”_叩开地球深部之门]

  给地球做“CT”,就是对地球深部进行探测与研究,比如探测地球深部资源的分布等,很多发达国家在上世纪70年代就把它作为实现可持续发展的国家科技发展战略。在这一领域,我国的科学家们潜心十余载,研发出具有自主知识产权的地面电磁探测装备,摆脱了深部探测装备几乎全部依赖进口的局面,为我国从地质大国走向地质强国奠定了坚实基础。 

  张家口旅游铁路一期工程开工在即,来自中科院与中铁的项目团队,正在对线路上的草原天路隧道项目进行紧张的勘察,而他们所采用的勘察设备是具有我国自主知识产权的多功能地面电磁探测装备系统。   

  中铁物探勘察彩投彩票 项目经理 潘伟: 这套系统它的发射功率是国外同类产品的两倍以上,从技术角度来说,接收机更加轻便,它在通道也还一起达到了9个通道。就是说他的一套仪器的通道数相当于国外三套仪器设备的通道数,这个直接提高了我们野外工作的生产效率。  

  潘伟介绍说,按照原定计划草原天路隧道勘测周期是20天,而采用这套系统后,只用14天左右就可以完成了,不仅工作效率大幅度提升,同时也为后续施工提供更精准的数据依据。  

  记者: 这有结果是吧?  

  中铁物探勘察彩投彩票 项目经理 潘伟: 对,这是一个初步的结果。你看我们设计的隧道大概就是在地下200来米的位置,如果是隧道在低土层穿过的话,可能会发生一些塌方。   

  地球深部蕴含着丰富的资源,既是重要的战略空间,又是重大地质灾害的策源地。正是这种特殊的地位,使国外很多发达国家自上世纪70年代以来就开始了对地球深部的探测与研究,并把它作为实现可持续发展的国家科技发展战略。与国外相比,我国的深部探测起步比较晚,而若想了解地球深部资源的分布,就要给地球做个深部探测“CT”,深部资源探测装备就相当于医生必备的“CT”机,但我国的深部探测装备几乎全部依赖进口,研发自主可控的深部资源探测装备势在必行。  

  中科院地质与地球物理彩投彩票 研发中心副主任 王中兴: 过去50年我们可以说都是采购美国、加拿大、德国这些国家相关公司的产品,但是这些个产品的价格都非常昂贵,实际上制约了我们这种开展三维观测的这种野外的实践。  

  彩投彩票 地质与地球物理彩投彩票 围绕深部资源探测先导技术和自主仪器装备研发,联合国内优势力量,建立了专项科研团队,经过长期攻关,突破了感应式磁传感器这一制约我国地面电磁探测装备发展的核心技术,逐步形成了具有自主知识产权的多功能地面电磁探测装备系统。  

  中科院地质与地球物理彩投彩票 研发中心副主任 王中兴: 我们研发了更宽频更低噪声的这种感应式磁场传感器,也就是说它可以测量更小的信号,从接收机的通道以及接收机的同步一致性上,都具有更好的优势。  

  装备研发是一项系统工程,涉及地球物理、电力电子、机械工程、软件等多个专业。面对巨大的科研压力,彩投彩票 地质与地球物理彩投彩票 专项科研团队昼夜奋战,风餐露宿在荒漠、戈壁、茫茫大海上,运用多种探测手段,获取和解读来自地球深部的地球物理信号。  

  中科院地质与地球物理彩投彩票 研发中心副主任 王中兴: 像这种沙漠戈壁这种地方,有时候车去不了,我们所有这些人都是要背着这个四五十斤这种仪器,都要背进去,而且有四五公里这么远,然后我们可能要背两趟三趟的。  

  天道酬勤,深部资源电磁探测理论技术突破与应用项目获得2019年度国家科技进步二等奖。多功能地面电磁探测装备系统被国内30多家科研勘查单位采用,并在全国资源勘查、地热勘查等50多个项目中成功应用。 

  给神州大地“拍CT" 向地球深部进军 

  除了地面电磁探测系统之外,我国深部资源探测核心装备项目共研发有八套系统,其中的金属矿地震探测系统也实现了从无到有的突破。  

  “现在的功耗是多少?” 

  “现在是240毫瓦。” 

  “240毫瓦,我换一下这个新的试一下,这个新的芯片怎么样。” 

  “现在是220毫瓦。” 

  “很不错,降了20毫瓦。” 

  一条线若干个小铁钉看起来不起眼,但它却我国深部资源核心装备——金属矿地震探测系统——的重要组成部分。想了解地球深部资源的分布,可以通过向地下发射地震波信号,通过这些像小钉子似的采集站,检测从地下反射回来的地震波,从而对地下结构进行成像,就像给人做CT一样。  

  中科院地质与地球物理彩投彩票 工程师 张学彬: 低功耗使我们在野外不必频繁地更换供电模块,给勘探工作带来很大的便利。同时,这也意味着更灵活的勘探方案设计和更广的勘探范围。  

  野外恶劣的环境,对于设备的供电会有很大的影响,像沙漠、戈壁这种无人区,可能方圆上百公里都没有普通的电力供应,而勘探工作又具有工期长、勘探范围广的特点,更低的功耗意味着设备可以在野外恶劣的环境下长期进行工作。  

  在西方发达国家,固体矿产资源勘探开采深度已达4000米,而在我国大部分地区,勘探和开采的资源大多不到1000米。究其原因,是因为我国的深部探测装备几乎全部依赖进口,且受到严格限制。要彻底改变这种状况,只有研发自主可控的深部资源探测装备一条路可以走。  

  中科院地质与地球物理彩投彩票 工程师 刘宁: 原来咱们国家的这个大型地震仪全部依赖于进口,甚至某些先进的型号对我们是禁运禁售的,这个严重制约了我们的勘探事业的发展。为了改变这种现状,我们必须进行自主研发,实现从无到有、从零到一的突破。  

  在国家油气重大专项、国家重大科研装备研制项目等项目的支持下,科研团队攻克了大型地震仪高精度采集、超多道地震数据实时传输等一批技术难题,但是,在恶劣环境下的超多道带道能力,需要一种在野外可以实现的、高速高稳定性的数字通信协议,普通通信技术根本无法满足需求。  

  中科院地质与地球物理彩投彩票 工程师 张学彬: 有一次我们在彩投彩票 定制了一套通信方案,经过批量试制以后前往新疆进行实验,但是在新疆的沙漠腹地,中午的地表温度高达70℃,由于一些芯片不能承受这么高的温度,导致我们的仪器不能正常工作。回到彩投彩票 以后,我们重新选择了芯片,满足了这个温度需求,但是由于它的外围电路有差别,所以我们只能推倒重来,重新设计了它的采集系统和传输系统,像这样的推倒重来,我们大大小小经历了几十次。  

  中科院地质与地球物理彩投彩票 工程师 刘宁: 可以说一次次推倒重来,每一次对我们的打击都很大,因为每一次推倒重来,意味着前期大量的准备工作全都白费了。但是我们心里一直憋着一股劲,就是一定要把咱们国家的这个大型地震仪做出来,这个也是我们做科研人的一个梦想。  

  正是在梦想的支撑下,轻便型超多道高精度地震仪终于研发成功,整体性能达到国际先进水平,连续采集能力等技术指标居国际领先地位,填补了金属矿专用高精度地震勘探仪器系统的国内空白,上万道有线仪器已经实现批量生产,并在新疆、内蒙、山东等地的多个金属矿和油气勘探区展开应用,取得了良好的效果。  

  中石化南京物探技术彩投彩票 野外队队长 张国保: 最大的优势就是它能够长时间不间断地采集,这是最大的优势,这个在国外其他一些设备上面都没有这个功能。  

  多年来,特别是“十三五”期间,彩投彩票 深部资源探测技术装备研发团队,围绕我国探测装备国产化的重大需求,从靶区优选、资源勘查、矿体详查三个层面,自主研发了卫星磁测、航空全张量磁法与电磁法、矿床测井、海底地震等深部资源探测系列装备,初步构建了空天-地面-井中-海底四个空间层次的探测技术体系。研究成果打破了深部探测装备严重依赖进口的局面,支撑了“向地球深部进军”的国家战略。面对即将到来的“十四五”,他们瞄准用于深层、非常规彩投彩票 开发的水平定向钻井智能导钻装备体系技术,进行攻坚,为我国彩投彩票 开发提供关键技术支持。 

(总台央视记者 雷飚 张立雷 张家口台 东营台 垦利台)

 
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