CN101308007A - 一种同步控制处理方法和系统 - Google Patents

一种同步控制处理方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同步控制处理方法和系统，属于遥控爆炸和震动系统的同步控制领域。所述方法包括：主控机和远端机利用GPS授时信号进行时间同步，精确调整主控机和远端机时钟。通过信息交互建立通信链路，所述主控机向所述远端机发送引爆时间的信号，所述远端机接收到所述引爆时间的信号后，检查引爆设备状态，根据所述引爆设备状态进行引爆雷管操作。所述系统包括：主控机和远端机。本发明能够准确定时引爆雷管，完成地震数据信号同步采集的控制。同时，主控机和远端机之间信号传输的差错也能够通过反馈机制进行有效控制。从而实现了高可靠和高精度的同步控制。

Description

一种同步控制处理方法和系统
技术领域
本发明涉及遥控爆炸和震动系统的同步控制技术，主要应用于地震勘探、石油勘探、地质勘探和工程爆破等领域。
背景技术
随着地球物理勘探技术和勘探精度要求的不断提高，传统的通信方式已经不能完全满足同步爆破勘探的需求。在地球物理勘探的数据采集过程中，接收信号的时间、频率和相位是高精度采集地震数据的重要参数，而准确和统一的采样时间是获取高精度地震刨面的基础。现代地震技术通常采用井下爆炸，气枪震动或多频震动汽车等产生地面振动波，震源周围检波器采集波动信号。
现代地震勘探大面积多维勘探，要求快速遥爆爆炸机(可控震源)，高度准确地同步控制和高度精确的数据采样，目前，一般由数据采集端的主控机发出引爆指令，雷管引爆附近控制装置-远端机负责启动爆炸系统(或产生其它震动系统的震动)。由于主控机和远端机设备的距离较远，传统的引爆控制系统难以保证远端机的炸药引爆时刻和主控机的数据采集时刻达到精准同步。
发明内容
为了使主控机能够同步控制远端机，本发明实施例提供了一种同步控制处理方法和系统。所述技术方案如下：
一种同步控制处理方法，所述方法包括：
步骤A：主控机和远端机进行时间同步，通过信息交互建立通信链路；
步骤B：所述主控机向所述远端机发送引爆时间的信号；
步骤C：所述远端机接收到所述引爆时间的信号后，检查引爆设备状态，根据所述引爆设备状态进行引爆雷管操作。
其中，所述主控机和远端机进行时间同步，通过信息交互建立通信链路具体为：
主控机和远端机分别接收GPS授时信号，并以此信号作为系统的同步时钟；
所述主控机通过其无线电台或有线线路向所期望引爆的炮点所属的远端机发送通信链路的建立指令；
所述远端机电台或有线线路收到链路建立指令后，将其存储器中的本机参数和状态发送给所述主控机，所述参数和状态包括爆炸机、炮号、炮点位置、井深、炸药量、操作时间；
所述主控机接收上述参数信息，并将其存储在本机的存储器中。
所述根据引爆设备状态进行引爆雷管操作具体为：
所述远端机检查所述引爆设备状态正常后，按主控机给出的引爆时间，设定引爆雷管的时刻为所述引爆时间，并向所述主控机反馈引爆设备处理状态正常响应消息；
所述主控机在预设时间内收到所述引爆设备处理状态正常响应消息后，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据；
或所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的状态正常响应消息时，向所述远端机发送一个或多个停止引爆消息；所述远端机收到所述停止引爆消息后，取消本次引爆操作。
所述根据所述引爆设备状态进行引爆雷管操作具体为：
所述远端机检查引爆设备状态正常后，按主控机给出的引爆时间，设定引爆雷管的时刻为所述引爆时间；
所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的反馈信息时，默认引爆设备处理状态正常，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据。
所述根据引爆设备状态进行引爆雷管操作具体为：
所述远端机检查所述引爆设备状态不正常，向所述主控机反馈引爆设备处理状态异常消息；
所述主控机收到所述引爆设备处理状态异常消息后，取消本次引爆控制操作。
所述步骤B还包括：
所述主控机向所述远端机发送模式类型信号；
相应地，所述步骤C具体为：
所述远端机接收到所述引爆时间的信号和所述模式类型信号后，检查所述引爆设备状态正常后，按主控机给出的引爆时间，设定引爆雷管的时刻为所述引爆时间，并根据所述模式类型向所述主控机反馈引爆设备处理状态正常响应消息；
所述主控机在预设时间内收到所述引爆设备处理状态正常响应消息后，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据；
或所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的状态正常响应消息时，向所述远端机发送一个或多个停止引爆消息；所述远端机收到所述停止引爆消息后，取消本次引爆操作。
所述步骤B还包括：
所述主控机向所述远端机发送模式类型信号；
相应地，所述步骤C具体为：
所述远端机接收所述引爆时间的信号和所述模式类型信号，检查引爆设备状态正常，根据所述模式类型不反馈信息给所述主控机；
所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的反馈信息时，根据所述模式类型默认引爆设备处理状态正常，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据。
本发明还提供了一种同步控制处理系统，包括主控机和远端机，所述主控机和远端机上各配有一个时间同步器，用于使所述主控机和远端机时间同步；
所述主控机具体包括：主控中央控制单元、主控电台和主控存储器；
所述主控中央控制单元用于控制时间同步器接收时间同步信号，还用于控制主控电台和主控存储器；
所述主控电台用于接收所述主控中央控制单元的控制信号，与所述远端机进行通信，通知所述远端机在预设时刻进行引爆，并接收所述远端机的反馈信息；
所述主控存储单元用于存储所述主控电台接收到的远端机信号；
所述远端机具体包括：远端控制单元、远端电台、引爆单元、检波器和远端存储器；
所述远端控制单元用于控制时间同步器接收时间同步信号，还用于控制所述远端电台、引爆单元、检波器和远端存储器；
所述远端电台用于接收所述主控机的指令和向主控机传输所述远端机相关状态及数据，所述相关状态和数据包括爆炸机、炮号、炮点位置、井深、验证时断、井口时间、炸药量、操作时间；
所述检波器在引爆时刻启动，用于拾取井口时间；
引爆单元用于在所述远端控制单元的控制下引爆雷管；
远端存储器用于存储爆炸相关数据，所述爆炸相关数据包括验证时断、井口时间和炮点位置。
所述时间同步器具体为GPS天线，用于接收GPS的授时时钟信号。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
本发明能够利用GPS授时系统准确定时引爆雷管，控制地震记录仪达到同步地震数据信号的采集。同时，主控机和远端机之间信号传输的差错也能够通过反馈机制进行有效控制。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的同步控制处理方法流程图；
图2是本发明实施例1提供的模式1中各设备信号时序图；
图3是本发明实施例1提供的模式1中正常遥爆控制的消息交互图；
图4是本发明实施例1提供的模式1中远端无响应时遥爆控制的消息交互图；
图5是本发明实施例1提供的模式2中正常遥爆控制的消息交互图；
图6是本发明实施例1提供的模式1和模式2中远端异常时遥爆控制的消息交互图；
图7是本发明实施例1提供的模式2时各设备信号时序图；
图8是本发明实施例2提供的同步控制处理系统的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
参见图1，本实施例提供了一种同步控制处理方法，本实施例以遥控爆炸和震动系统的同步控制为例，具体步骤如下：
步骤101：主控机与远端机通过接收GPS信息进行时间同步，同时主控机和远端机建立静态参数传输与数据通信链路。
主控机和远端机具体是通过各自的GPS天线获取GPS授时时钟信号进行时间同步的，并通过各自的GPS天线获取定为信息。实际应用时，也可以使用其它的手段达到同步效果，例如，通过电话人工参与进行时钟同步。
主控机和远端机建立静态参数传输与数据通信链路的过程如下：
主控机的控制单元通过其无线电台或有线线路向期望的爆破炸机发送通信链路的建立指令；
远端机电台收到建立指令后，将预先收集并存储在存储器中的本机参数(包括爆炸机、炮号、炮点位置、井深、炸药量、操作时间等)发送给主控机；
主控机收到上述静态参数信息后，存储在自己的存储器中。
主控机和远端机建的静态参数传输与数据通信链路是通过无线电台或有线电缆实现的。
步骤102：建立正常的通信链路后，主控机向远端机发出一个或连续多个同步处理请求。
该同步处理请求信息中包含以GPS授时时钟信号为基准的某个时刻作为雷管引爆的点火“Start”时刻T0等内容。主控机向远端机发出同步处理请求后，启动本机的处理定时器窗口时间长度Td(Td＞主控机与远端机信号传输往返时间，以及远端机信号处理完成时间之和)。即，在主控机上预设时间Td，用来监控远端机是否在有效时间内响应同步处理请求的。
步骤103：远端机收到同步处理请求后，根据同步处理请求内的信息，依据GPS授时时钟信号确定T0作为引爆雷管(震源发出震动)点火“Start”的同步时刻。即启动信令在TR后引爆雷管。远端机完成点火“Start”时刻的设定后，向主控机发出表明收到并完成同步处理的“Ready”(准备好)响应信号。
步骤104：主控机判断在预设时间Td内是否收到远端机发出的“Ready”的响应信号，如果是，执行步骤105，否则，执行步骤109。
步骤105：主控机在定时器窗口时间Td内收到远端机准备好“Ready”的响应信号，关闭定时器，向地震记录设备发出在T0时刻采集和记录地震数据的指令。
步骤106：远端机在TR后，即T0时刻引爆雷管，爆炸后，将“验证时断”(ConfirmationTime Break，CTB)和“井口时间”(Uphole Time，UHT)等参数传回主控机。
步骤107：主控机接收由远端机发来的“验证时断”(CTB)和“井口时间”(UHT)，并将这些数据存储在存储器上，然后将这些数据和T0、远端机位置以及日期时间等静态数据传输到地震记录设备上。
步骤108：地震记录设备接收到主控机传输的数据后，作为辅助信息记录在地震信息记录仪上。
步骤109：主控机在定时器窗口时间Td内未收到远端机“Ready”的响应信号，主控机向远端机发出多个撤销雷管引爆命令。同时，显示错误告警信号(本步骤在有握手信号处理时采用)。
步骤110：远端机收到撤销雷管引爆命令后，立刻启动停止炸药引爆操作。
主控机和远端机在建立静态参数传输与数据通信链路后，可以采用以下两种模式进行信令传输，模式1：主控机向远端机发出一个或连续多个在T0时刻进行同步处理的请求，并启动定时器；
远端机收到请求后，进行正常设置，向主控机反馈“Ready”响应，在TR时刻后启动引爆操作；如果远端机本身有问题，则向主控机发出工作状态异常“Error”消息；
主控机在预设时间Td内收到“Ready”响应，则启动地震记录设备在T0时刻进行数据采集；如果主控机在预设时间Td未收到“Ready”响应，则向远端发出多个停止起爆“Stop”命令；或者如果主控机在预设时间Td收到了“Error”消息，则不启动地震记录设备，并关闭定时器，进行通话或人工干预。
远端机收到停止起爆“Stop”命令后，立刻启动停止炸药引爆操作；否则，在T0时刻引爆雷管。
参见图2，为模式1时各设备信号时序图，主控机在Td时间内，如果没有收到远端机反馈“Ready”响应或收到的为“Error”消息时，则不启动地震记录设备，并关闭定时器。如果收到远端机“Ready”响应，则启动地震记录设备在T0时刻进行数据采集。
主控机与远端机采用模式1方式工作的具体过程为：
参见图3，正常遥爆控制过程，主控机在发出“Start”后，将启动接收远端机时间的窗口定时器时长Td。远端机收到引爆炸药时刻消息后，进行正常设置，向主控机反馈“Ready”响应，在TR时刻后启动引爆操作；如果主控机在小于Td的时间内收到远端的反馈信号“Ready”，主控机向地震记录设备(地震信息采集和记录仪)发出在TM后，即T0时刻采集数据；同时，主控机关闭窗口定时器。参见图4，如果主控机在大于Td时长处未收到远端的反馈信号“Ready”，主控机连续向远端机发出多个停止引爆雷管“Stop”。并进行故障告警显示。远端机收到该信号后，立刻启动炸药引爆停止操作。参见图6，如果主控机在小于Td时间内收到远端机故障的反馈信号“Error”，主控机关闭窗口定时器，显示远端机“Error”；并进行通话和人工干预。
模式2：主控机向远端机发出一个或连续多个在T0时刻进行同步处理的请求，并启动定时器；
远端机收到请求后，完成正常设置；
参见图5，主控机在预设时间Td内没有收到远端机故障“Error”消息，则启动地震记录设备在TM后，即T0时刻进行数据采集；参见图6，主控机在预设时间Td内收到远端机故障“Error”消息，不启动地震记录设备，并关闭定时器，进行通话或人工干预。
参见图7，为模式2时各设备信号时序图，主控机在Td时间内，如果没有收到远端机故障“Error”消息时，默认远端机正常，启动地震记录设备，如果收到远端机故障“Error”消息，则取消本次引爆操作。
本实施例以模式1为例进行的说明。
本实施例采用的是一个主控机控制一个远端机(点到点)的通信方式；实际应用时也可以采用一个主控机控制多个远端机(点到多点)的通信方式，在一个主控机控制多个远端机的通信方式时，主控机可根据各个远端机的参数(如井深，炸药量或不同远端机距离等)进行可编程控制引爆时间的设定，方法同上，不再赘述。
本实施例提供的方法也可应用于气枪和可控震源车等地球物理震源激发方式中。
实施例2
参见图8，本实施例提供了一种同步控制处理系统，本实施例以应用于遥控爆炸和震动系统的同步控制为例，该同步控制处理系统包括：配有时间同步器的主控机和远端机；
其中，主控机具体包括：主控中央控制单元、主控电台和主控存储器。
主控中央控制单元上连有时间同步器，本实施例时间同步器具体为GPS天线，主控中央控制单元用于通过GPS天线接收GPS的授时时钟信号和定位信息，还用于控制主控电台和主控存储器。
主控电台用于接收主控中央控制单元的控制信号，与远端机进行通信，通知远端机在预定时刻实施引爆，并接收远端机的反馈信息。
主控存储单元用于存储主控电台接收到的远端机采集的爆炸时刻的相关状态和数据，包括爆炸机、炮号、炮点位置、井深、验证时断、井口时间、炸药量、操作时间。
远端机具体包括：远端电台，远端控制单元，引爆单元、检波器和远端存储器。
远端控制单元上连有时间同步器，本实施例时间同步器具体为GPS天线，远端控制单元用于通过GPS天线接收GPS的授时时钟信号和定位信息，并用于控制引爆单元、远端电台、检波器和远端存储器工作。
本实施例中的检波器具体为井口检波器，该检波器在引爆时刻启动，用于拾取井口时间信号。
远端电台用于接收主控机的指令和向主控机传输远端机相关状态及数据。
引爆单元用于在远端控制单元的控制下引爆雷管。
远端存储器用于存储爆炸相关数据，该爆炸相关数据包括爆炸时刻的“验证时断”(CTB)、“井口时间”(UHT)、炮点位置等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种同步控制处理方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤A：主控机和远端机进行时间同步，通过信息交互建立通信链路；
步骤B：所述主控机向所述远端机发送引爆时间的信号；
步骤C：所述远端机接收到所述引爆时间的信号后，检查引爆设备状态，根据所述引爆设备状态进行引爆雷管操作。
2.如权利要求1所述的同步控制处理方法，其特征在于，所述主控机和远端机进行时间同步，通过信息交互建立通信链路具体为：
主控机和远端机分别接收GPS授时信号，并以此信号作为系统的同步时钟；
所述主控机通过其无线电台或有线线路向所期望引爆的炮点所属的远端机发送通信链路的建立指令；
所述远端机电台或有线线路收到链路建立指令后，将其存储器中的本机参数和状态发送给所述主控机，所述参数和状态包括爆炸机、炮号、炮点位置、井深、炸药量、操作时间；
所述主控机接收上述参数信息，并将其存储在本机的存储器中。
3.如权利要求1所述的同步控制处理方法，其特征在于，所述根据引爆设备状态进行引爆雷管操作具体为：
所述远端机检查所述引爆设备状态正常后，按主控机给出的引爆时间，设定引爆雷管的时刻为所述引爆时间，并向所述主控机反馈引爆设备处理状态正常响应消息；
所述主控机在预设时间内收到所述引爆设备处理状态正常响应消息后，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据；
或所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的状态正常响应消息时，向所述远端机发送一个或多个停止引爆消息；所述远端机收到所述停止引爆消息后，取消本次引爆操作。
4.如权利要求1所述的同步控制处理方法，其特征在于，所述根据所述引爆设备状态进行引爆雷管操作具体为：
所述远端机检查引爆设备状态正常后，按主控机给出的引爆时间，设定引爆雷管的时刻为所述引爆时间；
所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的反馈信息时，默认引爆设备处理状态正常，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据。
5.如权利要求1所述的同步控制处理方法，其特征在于，所述根据引爆设备状态进行引爆雷管操作具体为：
所述远端机检查所述引爆设备状态不正常，向所述主控机反馈引爆设备处理状态异常消息；
所述主控机收到所述引爆设备处理状态异常消息后，取消本次引爆控制操作。
6.如权利要求1所述的同步控制处理方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
所述主控机向所述远端机发送模式类型信号；
相应地，所述步骤C具体为：
所述远端机接收到所述引爆时间的信号和所述模式类型信号后，检查所述引爆设备状态正常后，按主控机给出的引爆时间，设定引爆雷管的时刻为所述引爆时间，并根据所述模式类型向所述主控机反馈引爆设备处理状态正常响应消息；
所述主控机在预设时间内收到所述引爆设备处理状态正常响应消息后，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据；
或所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的状态正常响应消息时，向所述远端机发送一个或多个停止引爆消息；所述远端机收到所述停止引爆消息后，取消本次引爆操作。
7.如权利要求1所述的同步控制处理方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
所述主控机向所述远端机发送模式类型信号；
相应地，所述步骤C具体为：
所述远端机接收所述引爆时间的信号和所述模式类型信号，检查引爆设备状态正常，根据所述模式类型不反馈信息给所述主控机；
所述主控机在预设时间内没有收到所述远端机的反馈信息时，根据所述模式类型默认引爆设备处理状态正常，通知地震记录设备在所述引爆时间采集数据。
8.一种同步控制处理系统，包括主控机和远端机，其特征在于，所述主控机和远端机上各配有一个时间同步器，用于使所述主控机和远端机时间同步；
所述主控机具体包括：主控中央控制单元、主控电台和主控存储器；
所述主控中央控制单元用于控制时间同步器接收时间同步信号，还用于控制主控电台和主控存储器；
所述主控电台用于接收所述主控中央控制单元的控制信号，与所述远端机进行通信，通知所述远端机在预设时刻进行引爆，并接收所述远端机的反馈信息；
所述主控存储单元用于存储所述主控电台接收到的远端机信号；
所述远端机具体包括：远端控制单元、远端电台、引爆单元、检波器和远端存储器；
所述远端控制单元用于控制时间同步器接收时间同步信号，还用于控制所述远端电台、引爆单元、检波器和远端存储器；
所述远端电台用于接收所述主控机的指令和向主控机传输所述远端机相关状态及数据，所述相关状态和数据包括爆炸机、炮号、炮点位置、井深、验证时断、井口时间、炸药量、操作时间；
所述检波器在引爆时刻启动，用于拾取井口时间；
引爆单元用于在所述远端控制单元的控制下引爆雷管；
远端存储器用于存储爆炸相关数据，所述爆炸相关数据包括验证时断、井口时间和炮点位置。
9.如权利要求8所述的同步控制处理系统，其特征在于，所述时间同步器具体为GPS天线，用于接收GPS的授时时钟信号。
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