اختراع و ثبت سامانه الکترونیکی تعویض الکترودهای پتانسیل دراکتشافات ژئوفیزیکی

 به همت کارشناس سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات‌معدنی کشور محقق شد:

اختراع و ثبت سامانه الکترونیکی تعویض الکترودهای پتانسیل دراکتشافات ژئوفیزیکی

به گزارش روابط‌عمومی سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات‌معدنی کشور، سامانه الکترونیکی تعویض الکترودهای پتانسیل در اکتشافات ژئوفیزیکی به همت به همت شهریار جوادی‌پور، کارشناس گروه زمین‌شناسی مهندسی و مخاطرات این سازمان و  با بهره‌مندی از دانش فنی فرزند ایشان(مهندس مهرناز جوادی‌پور) در رشته مهندسی برق گرایش کنترل ابزار دقیق و همچنین تجارب حرفه‌ای مهندس بهروز امینی از کارشناسان ارشد بازنشسته سازمان اختراع و در سازمان ثبت اسناد و املاک کشور به ثبت رسید.

به گفته مهندس شهریار جوادی‌پوراین اختراع به‌عنوان یک ابزار سودمند برای متخصصان ژئوفیزیک که با روش ژئوالکتریک کار می‌کنند، کمک می­کند تا داده­های ژئوفیزیکی دقیق با کمترین خطا و با سرعت و راندمان بالا با هزینه کمتر برداشت  کنند.

وی با بیان این‌که ایده بهبود در کیفیت برداشت داده‌  به روش ژئوالکتریک و افزایش راندمان کار را از سال 1384 زمانی که ریاست بخش ژئوفیزیک را به عهده داشت در ذهن می­پروراند، افزود: ابتدا این ایده به‌صورت ساخت سوئیچ باکس مکانیکی با استفاده از 25 سلکتور مکانیکی و کابل‌های 16 رشته طراحی و در سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات‌معدنی کشور ساخته شد.

این کارشناس با اشاره به این‌که این طرح مانند بسیاری از طرح‌های اولیه از معایب و مشکلات فراوانی برخوردار بود، خاطرنشان کرد: سال 1389 با تغییرات بسیاری در این سیستم و با هزینه شخصی و رفع بسیاری از نواقص آن موفق به ساخت نمونه‌ دیگریشدیم به‌طوریکه سال 1391 در هشتمین نمایشگاه ملی ابتکارات و اختراعات-که در پارک علم و فناوری شهر یزد برگزار شد- در بین 380 طرح از سراسر کشور رتبه چهارم را احراز کردیم.

به گفته جوادی‌پور، تجارب صحرائی طی بیش از 25 سال در برداشت‌های ژئوفیزیکی از یک سو و مطالعات انجام شده در زمینه انواع دستگاه‌های ژئوالکتریک از معتبرترین برندهای جهان از سوی دیگر، سبب شد تا همگام با پیشرفت‌هایی که در زمینه ساخت اینگونه دستگاه‌ها صورت می­گیرد، سیستم مذکور نیز متحول شود.

وی با بیان این‌که امروزه بسیاری از دستگاه‌های ژئوالکتریک مجهز به کانال‌های متعدد به منظور افزایش راندمان کار صحرائی شده‌اند، گفت: به‌تبع افزایش کانال‌های دستگاه‌های پیشرفته امروزی-که برداشت داده همزمان چندین نقطه را مقدور می­سازد- قیمت و وزن و حجم دستگاه‌ها نیز بیشتر شده است.

"از طرفی برندهای معتبر در ساخت این‌گونه تجهیزات، تمهیداتی چیده‌اند تا کاربر برای به‌کارگیری از تمام امکانات دستگاه مجبور به خرید تجهیزات جانبی بعضا" با قیمتی بیش از دستگاه اصلی شود؛ ضمن این‌که تجهیزات جانبی تنها منحصربه همان برند است و این در حالی است که اختراع حاضر به گونه‌ای طراحی شده که با انواع دستگاه‌ها با هر نوع برند و هر تعداد کانال سازگار است"

کارشناس گروه زمین‌شناسی مهندسی و مخاطرات درباره مشکلات فنی و اهداف این اختراع گفت:  مکانیزم اصلی در برداشت‌های ژئوالکتریک ارسال جریان الکتریکی توسط دو الکترود فرستنده به داخل زمین و سپس اندازه‌گیری پارامترهای ژئوفیزیکی توسط یک جفت الکترود پتانسیل است که ارتباط بین اجزای سخت‌افزاری این مجموعه از به کمک سیم انجام می‌شود.

"در ساده‌ترین حالت چهار قرقره سیم تک رشته نیاز است که پس از اندازه‌گیری پارامتر فیزیکی زمین در یک نقطه لازم است الکترودهای پتانسیل جابه‌جا شوند که این کار توسط نیروی انسانی صورت می‌گیرد. بر همین اساس استفاده از دستگاه‌های رسیور (گیرنده) ژئوالکتریک در انواع چندکاناله موجب افزایش تعداد قرقره‌ها و نیروهای انسانی برای حمل و نقل و جابه‌جایی هنگام عملیات صحرائی می‌شود. لذا علاوه بر افزایش هزینه مدیریت آنها و مشکلات لجستیکی را نیز به همراه دارد"

جوادی‌پور از ثبت این اختراع به شماره 89817 در تاریخ 15/06/95 در سازمان ثبت اسناد و املاک کشور مرکز مالکیت معنوی و حمایت از آن به مدت 20 سال خبر داد و افزود: در این اختراع با حذف نیروهای انسانی و قرقره‌ها و جایگزین شدن آن با کابل‌های چند رشته­ای سبک، وزن و حجم تجهیزات تا یک دهم کاهش می یابد.

به گفته این کارشناس این سامانه از یک دستگاه اصلی به عنوان انتخابگر، پک‌های الکترونیکی، سه‌راهی و کابل‌های 25 متری مجزا تشکیل شده که به تجربه ثابت شده در طول یک روز کاری 8 ساعته با این سیستم می‌توان در شرایط متوسط توپوگرافی با یک دستگاه ژئوفیزیک دو کاناله بین 400 تا 500 داده­ بدون نویز ژئوفیزیکی را با دقت و سرعت بالا و بدون اشتباه انسانی برداشت کرد. به همین دلیل از مهم‌ترین مزایای آن می‌توان به افزایش راندمان کاری بین 3 تا 4 برابر و در نتیجه کاهش هزینه اکتشاف اشاره کرد.

از سویی با توجه به این‌که پک‌های الکترونیکی به‌صورت مجزا از هم هستند، لذا هیچ محدودیتی برای انتخاب فواصل الکترودها در هنگام چیدن الکترودها بر روی زمین وجود ندارد؛ درحالیکه در نمونه‌های پیشین فواصل الکترودها به دلیل مجزا نبودن آنها محدود بود.

همچنین اختراع حاضر هیچ‌گونه وابستگی به برند و سازنده­های مختلف دستگاه‌های ژئوفیزیکی ندارد و با هر دستگاه ژئوالکتریکی و با هر تعداد کانال قابل استفاده است و در این اختراع هیچ محدودیتی نیز در تعداد ساخت پک‌های الکترونیکی وجود ندارد و تنها با برنامه‌نویسی میکروکنترلرها می‌توان به هر تعداد پک الکترونیکی فرمان داد.

شایان ذکر است؛ اختراع ساخته شده با تعداد 16 پک الکترونیکی و 400 متر کابل در مجموع حدود 17 کیلو گرم وزن دارد که تقریبا یک سوم نمونه‌های مشابه با کارائی کمتر است و همچنین استفاده از قطعات قابل دسترس در بازار و ساده شدن مدار الکترونیکی و بومی بودن فناوری ساخت از مهم‌ترین مزایای این اختراع به شمار می‌رود.

همچنین سه نکته فنی در این اختراع بسیار حائز اهمیت است:

1-این سامانه به گونه‌ای طراحی شده که هیچ‌گونه دخالتی در مقادیر پارامترهای اندازه‌گیری شده توسط دستگاه اصلی ژئوفیزیکی ندارد. به عبارت دیگر دستگاه ژئوفیزیکی کار خود را مستقل از این اختراع انجام می‌دهد. نقش این اختراع تنها به عنوان یک واسطه بین ارتباط الکترود پتانسیل به دستگاه ژئوفیزیکی است. در این اختراع، انتقال داده از الکترودهای پتانسیل که داخل زمین قرار گرفته‌اند به پک‌ها و از پک‌ها به کابل‌های انتقال توسط رله‌هایی که در آنها نویزها در حد صفر هستند و از مدار الکترونیکی داخل آن کاملاً ایزوله هستند، صورت می‌گیرد.

2-مجموعه سیستم الکترونیکی طراحی شده بسیار کم مصرف است و در عمل میزان مصرف این سیستم طی 24 ساعت 2 ولت است. به عبارتی مصرف این سیستم که با یک باطری 12 ولتی Li-Ion کار می‌کند، حدود 84 میلی ولت در ساعت است و حداقل سطح باطری برای کارکرد این دستگاه 9 ولت است. بنابراین در صورت شارژکامل باطری اگر ساعات مفید یک روز کاری صحرائی را حداکثر 8 ساعت در نظر بگیریم، 6 روز کاری می‌توان بدون شارژباطری از این سیستم استفاده کرد. هچنین این اختراع با هر نوع دستگاه ژئوالکتریک با هر برند و هر تعداد کانال (قابلیت سفارش ساخت متناسب با تعداد کانال‌های هر نوع دستگاه) و هر تعداد پک الکترودهای پتانسیل متناسب با راندمان و اهداف پروژه  منطبق است.