CN101900838A - 无线激活地下勘测系统的单元进行测试 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线激活地下勘测系统的单元进行测试。为了测试地下勘测系统的至少一个单元，所述单元检测移动设备的无线信令的存在。检测后，在所述单元和所述无线设备之间建立无线连接。响应于来自于所述移动设备的测试命令，对所述单元进行测试。

Description

无线激活地下勘测系统的单元进行测试

技术领域

本发明涉及无线激活地下勘测系统的单元进行测试。

背景技术

勘测用来识别地下物质，例如油气藏、淡水含水层、煤气喷射储藏等等。勘测可以包括地震勘测或电磁(EM)勘测。在地震勘测中，地震源被放置在地表或海床上面的不同位置，地震源活动产生的地震波进入地下结构中。

由地震源产生的地震波在地下结构中传播，一部分地震波被反射回地面被地震接收器(例如：地震检波器、水下地震检波器等)接收。这些地震接收器产生表征检测到的地震波的信号。地震接收器产生的信号被处理以获得关于地下结构的组成及特征的信息。

电磁勘测包括布置一个或更多个可产生在地下结构中传播的电磁波的电磁源。电磁信号受到地下结构中元素的影响，被影响的信号被电磁接收器检测，并随后被处理以获得关于地下结构的组成及特征的信息。

勘测系统可包括很多不同种类的单元，例如各种集中器单元(基本上是路由或转换单元，实现勘测系统中的信息的路由和转换)。在物理上布置不同种类的单元并将其连接在一起(特别是在会有几百或几千个单元的大的勘测系统中)所涉及到的支持工作，可导致与勘测系统的部署相关联的费用的增加。典型的，一旦整体的勘测系统布置完成，该勘测系统会被通电并连接到中央记录系统，例如记录车。该中央记录系统可以随后被用来测试整个系统，这可以是一个相对复杂的任务。如果检测到故障，勘测系统会尝试产生诊断程序来识别各种故障的原因和有故障的单元。然后维修队会被派遣到远程位置去解决已识别的问题。典型问题包括有故障的单元、有故障的电缆、有故障的连接器等。

由于勘测系统中单元之间的内在的点到点连接，很多故障经常无法被一起发现(因为由故障累积造成的故障的原因很难被分离出来)，而且在勘测系统成功配置之前可能还必须进行几轮测试进行相应的维修。对勘测操作来说进行几轮测试要浪费很多的时间。

勘测系统部署在遥远的或难以到达的环境中，例如在北极或其它遥远的位置，维修或替换故障元件会是是乏味的、耗费时间的，有时是不可能的。并且，在维修或置换的工作中很难将电缆分开置入系统中。因此，勘测系统的传统部署技术相对成本较高，可靠性较低。

发明内容

概括地，根据具体实施例，提供一种无线激活地下勘测系统的单元进行测试的方法，包括该单元检测移动设备无线信令的存在。然后在该单元和移动设备之间建立无线连接，并且响应于来自移动设备的测试命令在该单元(或连接到该单元的段(segment))中进行测试。

其它的或可替换的特征会从以下的说明书、附图和权利要求中变得明显。

附图说明

图1是根据一实施例的对勘测系统的一部分进行无线测试的示例布置的框图；

图2是表示结合一些实施例的勘测系统的示例拓扑结构的框图；

图3是根据一实施例的勘测系统的无线装备单元的框图；

图4是显示无线装备单元的传输状态的状态图；

图5是根据一实施例的对勘测系统的一个单元(或一组单元)设置和测试程序的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，在接下来的描述中，将时许多具体细节进行阐述。但是，本领域技术人员应当理解没有这些细节本发明也可以实施，，并且可能根据本发明所描述的实施例作出各种变化或改进。

根据一些实施例，对地下勘测系统的至少一个单元进行测试的测试技术或机制包括：该单元检测移动设备的无线信令的存在，该移动设备例如是具有无线信令功能的手持移动设备。在检测到移动设备的无线信令的存在后，可以在勘测系统的单元和移动设备之间建立无线连接。然后，该单元可以通过无线连接响应于来自移动设备的测试命令进行测试。测试可以包括自测，其中，该单元进行测试程序，没有来自移动设备的进一步输入。例如，自测返回到一个状态。可替换地，该测试可以是根据来自移动设备的激励的测试，这种情况下状态和数据都会返回。

还提供一项技术，用来在勘测系统的单元已进入休眠状态之后将其无线唤醒，或将该单元置入休眠状态。

勘测系统的段可以在将这些段连接至勘测系统之前被测试(这可以节约时间和成本)。此外，通过利用无线信令使测试更为便利，其避免了必须连接电缆。另外，需要注意的是，即使勘测系统相互连接后，勘测系统的一个或一些段还可以单独测试，例如进行故障排除或故障隔离。

图1表示一个示例布置，其中使用根据一实施例的技术对勘测系统的段100进行测试。该段是连接在一起的一组单元，因此该段中的单元可以被一起测试。用户102携带手持移动设备104，该设备具有天线106，用来与勘测系统段的一个或多个无线装备单元(WEU)进行无线通讯。无线装备单元WEU包括无线界面，用于测试、唤醒或休眠任务，不同于仅用来进行数据通讯的无线界面。在图1的例子中，所示的勘测系统段100包括勘测传感器108和集中器单元110和112。勘测传感器108可以是地震传感器或电磁(EM)传感器。地震传感器的例子包括地震检波器、水下地震检波器、加速度表等。电磁传感器的例子包括具有测量磁和/或电场的元件的传感器。勘测传感器用来响应于由一个或多个勘测源发射的信号检测从地下结构反射的信号。

集中器单元110和112包括通讯元件，用来在勘测系统的不同单元之间的勘测系统网络上路由消息。集中器单元110和112可以是不同种类的集中器单元。例如集中器单元112可以是连接于其它集中器单元的较高带宽集中器单元。相对照的，集中器单元110是连接于勘测传感器的较低带宽集中器单元。

在图1所示的例子中，集中器单元110和112各包括与手持移动设备104进行无线通讯的对应天线114和116。在其它实施方式中，一些勘测传感器也可以具有天线用来进行无线通讯。勘测系统中能无线通讯的任何单元叫做无线装备单元(WEU)。在手持移动设备102和地下勘测系统段100之间的无线连接使地下勘测系统段(或单元)得到相对快速的测试。

一种无线通讯的示例类型是射频(RF)通讯或其它类型的电磁通讯。可替换地，该无线通讯可以是红外(IR)通讯、声学通讯等。

勘测系统段100中的单元108、110和112通过链路进行相互连接，该链路可以是光链路、导电链路或二者都有。集中器单元110和112之间的链路可以是光链路。另一方面，集中器单元110和勘测单元108之间的链路可以是导电链路，或光链路和导电链路的组合，或无线线路。

如图1进一步所述，该手持无线设备104具有显示设备120，其中描述出勘测系统段100的图像显示122。该图像显示122包括时应每一个单元118、110和108的图标或图像元素。该图像显示122可以被生成，是由于各个无线装备单元WEU在通电后能够建立与连接到它们的单元和段的拓扑图。建立该拓扑的协议包括无线装备单元之间的通讯。需要指出的是该手持移动设备104也可以包括这些单元的预定拓扑。该预定拓扑可以与无线装备单元建立的拓扑进行比较。

另外，该手持移动设备104还包括各种用户操作键和按钮124，或者一些其它种类的用户输入设备。

需要指出的是，该手持移动设备104可以是掌上电脑(PDA)、笔记本电脑或一些其它种类的具有无线通讯功能的移动设备。

根据一些实施例，该用户102可以在该勘测系统段100被连接到勘测系统的其它部分之前利用手持移动设备104对该勘测系统段100进行测试。这样，可能存在于勘测系统段100中的任何问题、故障或其它情况可以容易的被用户102识别，并且在部署该勘测系统段100之前对其进行维修。这就降低了维修队必须被安排到遥远的或很难到达的位置对勘测系统的一些段进行维修的可能性。

图2示出了示例勘测系统200，其包括几个段202A、202B和202C(注意勘测系统200的其它段未在图2中示出)。在将这些段部署在勘测系统200中之前，用户102利用手持移动设备104通过各自的连接(各单元的相互连接如图2所示)对每一个段202A、202B和202C进行测试。每个段202A、202B或202C都与图1所示的段100类似。

图2还示出了记录车204，该记录车与该勘测系统200的一个或多个集中器单元206A、206B、206C连接。该记录车204包括控制器208，其能够与勘测系统200中的单元进行通讯。该记录车204能够接收并存储由勘测传感器测量到的测量数据。该记录车204还能够通过在集中器单元的网络上发送命令执行管理任务。

每个勘测系统段202A、202B、202C也分别包括附加的集中器单元210A、210B、210C，及分别包括212A、212B、212C。该集中器单元206(206A-206C)、210(210A-210C)和212(212A-212C)可以是不同种类的集中器单元。需要指出的是集中器单元206(206A-206C)和210(210A-210C)各自具有一个对应的天线来实现与手持移动设备104的无线通讯。因此，每个单元206A-206C、210A-210C都被视为无线装备单元WEU。

勘测系统段中的WEU最初可以是低功耗模式，其中至少每个WEU的一些段在电源关闭状态。当WEU检测到来自于手持移动设备的无线信号(例如无线信标)，该WEU能够从低功耗模式中苏醒并转换到激活模式。转换到激活模式时，该WEU可以进行联系(其中该WEU确定与相邻WEU已建立联系)和验证(明确地分辨WEU以避免干扰)。一旦处于激活模式，该WEU就能够对来自手持移动设备104的测试命令作出反应，对WEU进行测试。

图3显示了根据一实施例的实例WEU300的框图。该WEU300(例如，210A-C或206A-C)包括一个主处理内核302，其与第一和第二收发器304和306相互连接。例如，该主处理内核302可以接收来自收发器304的数据(例如D1)和输出数据(D2)到收发器306(或相反操作)。各收发器304、306可以是一个光学收发器、一个电收发器或光学和电收发器两者。各收发器304或306包括一个相对应的发送器和接收器。收发器304、306用来通过对应的通讯链路进行通讯，该通讯链路是勘测系统网络的一部分，其中该通讯链路可以是光学链路和/或电链路。

该主处理内核302包括一中央处理单元(CPU)303，该中央处理单元可以由微处理器、微控制器等来实现。该主处理内核302也可包括其它组件，例如计时器和实时时钟(RTC)(未示出)。该主处理内核302还包括路由电路，用来向其它单元路由数据包。

该WEU 300还包括唤醒单元308，该唤醒单元能检测到来自于手持移动设备104的无线信令，例如来自于手持移动设备104的无线信标。该唤醒单元308也能与该手持移动设备104交换数据。在唤醒单元308中的无线从属单元312连接到天线310，用来与手持移动设备104进行无线通讯。该无线从属单元312可以检测到来自于手持移动设备104的无线信标。该唤醒单元308还包括一系统唤醒单元314，来控制WEU 300的组件的加电。

该WEU 300还包括电源316，其能从一个或更多个电源接收电，该电源例如为电池、太阳电池板、或其它电源。该电源316输出至少2路电源电压，例如图3所示的PD1和P2。该电源电压PD1连接到唤醒单元308。

来自电源316的电源输出P2连接到电开关318的一端，当该开关断开时，电源输出P2与电源电压PD2隔离。换言之，如果该电开关318断开，该电源电压PD2就断开。但是，当该电开关318闭合时，在来自于唤醒单元308中的系统唤醒单元314的控制信号320的控制下，该PD2电源电压与电源输出P2连接，这样PD2被驱动到P2的电压值。

该电源电压PD2被连接到收发器304、306，以及包括CPU 303和路由电路305的主处理内核302。因此，当该电开关318断开时，该收发器304、306和主处理内核302断电。

在提供用来根据其光学/铜连接唤醒该单元的附加机构的情况下，来自于收发器304和306的数据也提供给该系统唤醒单元314。

断开的该主电开关318对应于WEU 300的低功耗模式，因为WEU 300的大部分组件断电。在低功耗模式中，该唤醒单元308通过PD1保持通电，使能接收和检测来自于手持移动设备的无线信令。但是，一旦该电开关318闭合，就会为主处理内核302以及收发器304、306供电，这对应于WEU 300的激活模式。该系统唤醒单元314响应于无线附属单元312检测手持无线设备104的无线信标，使开关318闭合。

实际上，WEU 300中存在两个电区域：由电源电压PD1供电的第一电区域，和由电源电压PD2供电的第二电区域。第一电区域包括唤醒单元308。第二电区域包括主处理内核302和收发器304、306。需要指出的是其它组件(未示出)也可以是第一或第二电区域的一部分。

可选择地，当使用光学收发器时，信号SD1和SD2也由收发器304、306提供给唤醒单元308。信号SD1和SD2可以表示收发器304、306中的相应接收器已检测到各个通讯链路(例如电链路或光学链路)上的信令活动。这些由SD1和/或SD2表示的检测活动，可以被唤醒单元308用来唤醒WEU 300。可替换的，当使用电收发器时，可以使用替换机构来检测电信号。为使能在连接于收发器304、306的通讯链路上的信令话动的检测，收发器中的接收器由PD1供电，PD1在低功耗模式下是激活的(需要注意，收发器中的发送器继续由PD2供电，PD2在低功耗模式下是断开的)。

图4是表示WEU 300的各种可能状态的状态图。“休眠”状态对应于WEU300的低功耗模式。当电初始连接到WEU 300时(如连接电源命令所示的)，该WEU 300在低功耗模式下通电(如图4所示的休眠状态)。

WEU 300可具有两种激活模式：单独激活状态或成组激活状态。单独激活状态，对应于WEU 300的激活模式，该模式下仅对WEU 300进行测试，而不测试勘测系统段中的其它连接于WEU 300的单元(例如，单独测试图2中的各个WEU，206A-206C或210A-210C)。另一方面，成组激活状态对应于WEU 300的激活模式，该模式下将WEU 300与勘测系统段中的至少一个连接于WEU 300的其它单元一起测试(例如，将图2中的段202A、202B或202C与连接到它们的WEU一起测试)。

WEU 300接收到来自于手持移动设备104的无线单独唤醒命令，响应于该无线单独唤醒命令，从休眠状态转换到单独激活状态。无线单独唤醒命令由手持移动设备104通过无线连接发送到WEU 300，使WEU 300进入其被单独测试的状态。在单独激活状态中时，WEU 300可以响应于一个或更多个测试命令以对WEU 300进行测试。

WEU 300可以响应于无线成组唤醒命令，从单独激活状态转换到成组激活状态。基于这个转换中，WEU 300(被测单元)可以唤醒连接到其上的单元或段，等等。无线成组唤醒命令由手持移动设备104通过无线连接发送到WEU300，以使WEU 300进入一个状态，该状态下将WEU 300与勘测系统的至少一个连接于WEU 300的其它单元一起测试。在成组激活状态下时，WEU 300能响应于一个或更多个测试命令，以对WEU 300及勘测系统的至少一个其它单元进行测试。

该WEU 300能响应于一无线休眠命令或WEU 300与手持移动设备104之间的无线连接超时(由无线连接超时命令表示)，从单独激活状态或成组激活状态转换到休眠状态(例如，在预定时间段内未检测到信标是失去连接并从而连接超时的一个潜在原因)。WEU 300也可以响应于由手持移动设备104发送的无线成组休眠命令，从成组激活状态转换到单独激活状态，使得该WEU 300从成组测试模式转换到单独测试模式，在这种情况下该WEU 300进行自我测试而不是成组测试。

当处于单独激活状态或成组激活状态时，如果失去无线连接超过预定时间段，该WEU将在返回到低功耗模式前执行所有必要的软件或硬件内务功能。

如果在成组激括状态下失去无线连接，WEU也会在返回到休眠状态前引发断电序列，切断所有其它连接到WEU的单元。例如，WEU可以向其它连接到WEU的单元广播基于时间的切断命令，以在一些预定时间同时断电到低功耗模式。这样的基于时间的切断程序是可能的，因为这些WEU包括相互同步的实时时钟。

图5是测试勘测系统单元(或单元组)的方法流程图。假设有多个WEU，在图5的示例中包括WEU1和WEU2。WEU1和WEU2均在低功耗模式下通电(502，504)。在低功耗模式中，WEU的唤醒单元308(及更具体地，无线附属单元312)，如图3所示，进入扫描状态，该状态下相应的无线附属单元312搜寻来自于手持移动设备104的信标或其它种类的无线信令。该扫描可以间歇地进行，以减少WEU的功耗。

当手持移动设备104移动到WEU的附近时，由手持移动设备104传送(在506)的信标可被每个WEU检测到。该信标可以连续地、周期性地、或间歇地发送。

当接收到包含手持移动设备104的一些类型的标示符(用于验证)的无线信标时，每个WEU确认(508，510)该手持移动设备的身份。对手持移动设备104的身份确认是出于安全的原因执行的。

一经确认，每个WEU通过发送(512，514)各个WEU的相应身份来响应信标。然后手持移动设备核实(在516)这些在512、514接收到的WEU的身份。例如，该核实可以基于访问已下载到手持移动设备中的数据库。

需要指出的是，一些类型的拓扑表示或平面图也会下载到手持移动设备104中。该拓扑表示或平面图允许手持移动设备104辨别不同的WEU，并且使该手持移动设备104能够从这些WEU中选择进行测试。

假设WEU2被手持移动设备104选择进行测试，运行握手程序(在518)以在WEU2和手持移动设备104之间建立无线连接。一旦建立了无线连接，该手持移动设备104可以响应于操作输入或命令，以发送(在520)测试命令(或更多个测试命令)到WEU2。该(这些)测试命令可以包括无线单独唤醒命令或无线成组唤醒命令，以将WEU2分别置于单独激活状态或成组激活状态，随后是在WEU进行一个或更多个具体测试的命令。

如果只想对连接的WEU进行单独测试，则发送各种自测命令至WEU。WEU以测试结果和状态信息进行响应(在522)。但是，如果测试包括WEU2在内的一组单元，则从手持移动设备104发送(在524)无线成组唤醒命令到WEU2，以使所有其它连接到WEU2的单元从低功耗模式中唤醒，并响应于测试命令进行测试。例如，手持移动设备104可将测试命令发送(在526)到WEU2，WEU2可转而将测试命令发送(在528)到WEU1(以进行成组测试)。WEU1和WEU2的每一个均可将测试响应返回(在530，532)到手持移动设备104。

操作者可以对不同单元或一些单元组开始一个或更多个一些类型的不同测试。

虽然为说明本发明而采用的实施例数量有限，对于本领域技术人员，受益于本发明所披露的内容，可以据此意识到很多修改或变化。而附加的权利要求书意在覆盖这些修改和变化，并落在本发明的精神和范围内。

Claims (22)

1.一种对地下勘测系统的至少一个单元进行测试的方法，包括以下步骤：

由所述地下勘测系统的至少一个单元对移动设备的无线信令的存在进行检测；

在上述检测步骤之后，在所述至少一个单元和所述移动设备之间建立无线连接；

响应于来自于所述移动设备的测试命令，对所述至少一个单元进行测试。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

由所述至少一个单元接收来自于所述移动设备的唤醒命令；以及

响应于所述唤醒命令，将所述至少一个单元从低功耗模式唤醒到激活模式。

3.根据权利要求2所述的方法，其中接收所述唤醒命令使所述单元进入单独测试模式，在该单独测试模式下只有所述单元被测试。

4.根据权利要求2所述的方法，其中接收所述唤醒命令使所述单元进入成组测试模式，在该成组测试模式下所述单元及与所述单元连接的至少另一个单元被测试。

5.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：响应于超过预定持续时间没有无线信令活动，将所述至少一个单元从所述激活模式转换到所述低功耗模式。

6.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：响应于来自于所述移动设备的休眠命令，将所述至少一个单元从所述激活模式转换到所述低功耗模式。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个单元是所述地下勘测系统的段中的一部分，以及其中对所述至少一个单元进行测试是在所述地下勘测系统的所述段被连接到所述地下勘测系统的其它部分之前进行的。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个单元是所述地下勘测系统中的集中器单元，该方法还包括以下步骤：

所述集中器单元在所述地下勘测系统的网络中路由数据。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个单元包括主处理内核，所述主处理内核在低功耗模式下断电，该方法还包括以下步骤：

当检测到所述移动设备的无线信令的存在之后，将所述至少一个单元从所述低功耗模式转换到激活模式，其中所述主处理内核在所述激活模式下通电。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个单元还包括唤醒单元，该方法还包括：

所述唤醒单元响应于无线连接通讯，将所述至少一个单元从所述低功耗模式唤醒到激活模式。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个单元还包括收发器，该方法还包括以下步骤：

所述收发器在所述地下勘测系统的网络中通讯。

12.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：所述至少一个单元在通电后，与所述勘测系统中的至少另一个单元相互通讯，以建立关于段的拓扑图。

13.一种用于地下勘测系统的无线装备单元，包括：

唤醒单元；

主处理内核；及

连接到所述唤醒单元的天线，所述天线使所述无线装备单元能够与移动设备进行通讯，

所述唤醒单元用来：

检测由所述移动设备发送的无线信令的存在，

建立与所述移动设备的无线连接，

响应于在所述无线连接上的通讯，将所述无线装备单元从低功耗模式唤醒到激活模式，其中所述主处理内核在所述低功耗模式下断电，而在所述激活模式下通电。

14.根据权利要求13所述的无线装备单元，其中所述无线装备单元还设置为接收来自于所述移动设备的至少一个测试命令，以在所述无线装备单元处进行测试。

15.根据权利要求13所述的无线装备单元，还包括电源，所述电源提供连接到所述唤醒单元的第一电源输出，及连接到主处理内核的第二电源输出，其中第二电源输出在低功耗模式下与所述主处理内核断开连接。

16.根据权利要求13所述的无线装备单元，还包括连接到所述主处理内核的收发器，所述收发器使所述无线装备单元能够在所述地下勘测系统的网络中通讯。

17.根据权利要求16所述的无线装备单元，其中所述收发器包括光学收发器和电收发器其中之一。

18.根据权利要求13所述的无线装备单元，其中所述无线装备单元在低功耗模式下初始通电。

19.根据权利要求13所述的无线装备单元，其中所述唤醒单元还被设置为：

接收来自于所述移动设备的所述移动设备的身份；

确认所述移动设备的身份；

确认所述移动设备的身份后，将所述无线装备单元的身份发送到所述移动设备。

20.根据权利要求13所述的无线装备单元，其中所述主处理内核响应于由所述移动设备发送的测试命令，对所述无线装备单元进行测试。

21.一种地下勘测系统设备，包括：

至少一个勘测传感器，用来接收与地下结构相关联的信号；以及

与所述至少一个勘测传感器连接的至少一个集中器单元，所述至少一个集中器单元包括：

收发器，用来与所述至少一个勘测传感器通讯；

天线，用来与移动设备进行无线通讯；

主处理内核，响应于由所述无线设备以无线方式发送的测试命令，以对所述至少一个集中器单元进行测试。

22.根据权利要求21所述的地下勘测系统设备，其中所述至少一个集中器单元还包括唤醒单元，用来在所述至少一个集中器单元和所述移动设备之间建立无线连接后，将所述至少一个集中器单元从低功耗模式唤醒到激活模式，其中所述主处理内核在所述低功耗模式下断电，以及其中所述至少一个集中器单元在所述激活模式下通电。

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