CN1035182A - 传输地震信号的半按序传输方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种半按序发送方法和系统，使用几个发送频 单，就可以使地震获取设备各组依次与中央地震实验 室通讯。每个所述的获取设备包括一个通过开关装 置能调到几个频率中任一个频率的频率合成器和用 于在同组获取设备之间自动分配频率的装置。每个 所述的获取设备能计算本身序号和由无线电接收并 分配给该组第一个设备的序号的差。取决于该差和 遵守一定的限制，每个获取设备赋予自己一个发送频 率。

Description

本发明涉及用于在地震接收装置群的数据获取设备和中央控制及记录实验室之间通过短波通讯传输信号的半按序传输（Semi-Sequential    transmission）系统，该系统使用几个发送频率并能在数据获取设备之间自动分配不同的、可以使用的频率。

现代的地震勘探方法包括使用均匀分布在一定距离内，有时是几公里内的等间隔的许多数据获取设备。每一个数据获取设备用于采集由一个或多个适当的接收器（水下地震检测器或地震探测器）拾取的地震信号，该信号是由震源传递到地层中并由地层突变（不连续处）所反射的冲击产生的。数据获取设备采集的信号，在被实时或延时传输到中央控制和记录实验室之前先被采样，数字化并储于存储器。

能够把由数据获取设备采集的地震数据集中起来的无线电传输系统在例如申请号为FR2599533，FR2511772和2197182的法国专利，GB2055467的英国专利或US4152691，4086504，3987406的美国专利中均有所叙述。

由数据获取设备采集的数据可以顺序传送，每一个设备或者直接或者经过一中间获取装置或中继单元依次向中央实验室传输各自的数据。在顺序向中央实验室传输所必须的时间内记录装置用于储存所采集的数据。

这些方法只需要一条宽带的短波通道。但若依次顺序询问的数据获取设备数量很大，则总的传输时间因而两个地震发射接收周期间的时间间隔很大，延长了勘探所研究的地震断面的时间。

被采集的数据向中央实验室的传送也可以由所有获取设备实时地同时进行。它需要使用大量不同频率的宽带或窄带短波传输通道。使用这样的系统实际上常常是困难的。每一个设备必须具备特定发送频率的无线电发射-接收设备而中央实验室必须具备用于分离不同载波的调制信号的选择探测部件。调节和准备工作时间长而复杂。此外，数据的同时传输常常由于在中央实验室接收时由附近或远距离的发送设备发出的电平差别很大的载波之间发生的交叉调制现象而受到干扰。

混合传输系统可以形成一个有趣的、使集中数据的总时间减少的系统，在该系统中，有限数量的数据获取设备用一定数量的不同载频同时向中央实验室传递所采集的数据。但这样一个系统的建立是很棘手的。不同的数据获取设备在现场安装后必须逐个区别，每一个设备然后被调整以便发送或接收使用频率中的一个频率。因为出于实际的情况和原因，获取设备不一定能在现场按它们各自的序号从小到大地依次设置，调整这些设备的操作者必须记录每一设备的无线电通道号。这可能成为错误的来源，当一个损坏的获取设备必须用另一个序号不同的设备代替的时候尤其是如此。

本发明的方法和系统可以避免上述的缺点。

本发明的方法使通过短波通讯在地震接收装置的具有N个数据获取设备的设备群与中央控制及记录实验室之间信号的半按序传输成为可能，该方法使用远小于所述设备群的获取设备数N的、数目限制为n的不同发射频率（f1，f2……fn），每一个获取设备用于采集由至少一个沿被研究地震断面设置的地震接收器所接收的信号，使所述信号数字化并记录该信号，之后，在中央实验室的控制下，通过无线电发送它所储存的信号。

其特征在于，它包括：

给每个获取设备分配一个与其沿地震断面放置位置有关的序号，

把获取设备群分成每组最多包含n个获取设备的组，

由实验室顺序发送指明每组第一个获取设备序号的发送控制信号，

由N个获取设备的每一个设备把由控制信号指明的序号与它自己的序号比较，如果所述的差与可用频率数相容，则

发射装置切换到以预定方式与所述的差对应的发射频率，蛔榈幕袢∩璞妇炙锌捎玫姆⑸淦德剩约?

在同一组的获取设备和中央实验室之间发送信号，每一个设备使用由所述的比较所确定的特定的频率。

本发明的传输系统的特征在于，所述每一个获取设备和中央实验室都有能切换到发送频率（f1，f2……fn）中的任一个频率的无线电发送和接收装置，每一个获取设备包括：储存取决于设备沿地震断面安放位置的序号数的储存装置，确定分配给它的序号和由中央实验室发出的控制信号所标明的序号的差的装置以及在最多为n的所有可用频率（f1到fn）中选择一个以预定方式与所述差联系的发射频率的开关装置。

用这样的系统，就不必再事先通过仔细记录的发送频率区分一个个获取设备。操作者可以把它们以任何顺序依次放在现场，给它们各自分配一个与它们沿地震断面安放的实际位置相应的序号就可以。每个设备所切换的特定发射频率是各自通过把中央实验室借助控制信号发来的发送序号与它们本身的序号进行比较来选择的，这样就一点也不会混淆，勘探准备阶段的工作因而大为简化。

本发明的传输方法和系统的其他特点和优点从下面结合附图叙述的一个实施例中将会更加清楚，但本明并不限于该实施例，附图中：

图1表示沿被勘探的地震断面放置的接收装置群的示意图。

图2表示一个包括带有频率合成器和选择装置的载波发生器的获取设备的示意图。

本发明的系统用于在安装在车1（图1）中的中央控制和记录实验室与分布在进行地震勘探的地面上的具有N个地震数据获取设备或盒子（A1，A2，……AN）的设备群之间建立通讯。每一个获取设备可以采集由一个或多个与地面相连的地震接收器（R1……Ri……RN）所拾取的地震信号，这些信号相应于由任何形式的震源S所产生的冲击由地下反射器反射回来的回波。地震接收器R1至RN被安置在预定位置并且通常由有编号的标杆（P1……Pi……PN）所标记。获取设备将拾取的信号数字化并记录下来，在每一个发射-接收周期的末尾，该获取设备由中央实验室控制，依次向中央实验室发送所储存的数据，当在水中或在非常潮湿的地带（湖泊、沼泽、森林等）中工作时，它们最好安置在密封的盒子中，盒子可能装在浮标上。

一个地震接收设备可以包括例如200个带有传感器的获取设备，彼此相距50米左右。

每个地震获取设备包括（图2）一个获取单元2，该单元用于放大从接收器R接收到的信号并对其采样，使之数字化然后储存起来，在几个接收器连到同一获取设备时，获取单元2进一步包括一头部转换开关（图中未画出）。这种转换开关是人们所熟知的。获取单元与发射-接收装置3相连，如下文将看到的，该装置响应中央实验室发出的控制信号，使用有限载频f1，f2……fn中的一个频率向中央实验室发射编码信号。

发射-接收装置3包括电压控制型振荡器4，它的振荡频率决定于从低通滤波器5来的控制电压，滤波器5的输入连到已知型式的频率合成电路6的输出端，该频率合成电路包括锁相环（PLL）和一个用于向由晶体7确定的基准频率提供一个可编程降低系数的预分频器（pre-divider）。这个降低系数的选择由开关装置8的选择控制开关作出。合成电路6的输入信号是从（压控）振荡器4来的输出信号。获取单元发出的信号输送到编码单元（COD），该编码单元使用例如熟知的不归零码（Code    NRE）对数字化的地震信号进行编码，编码信号然后由放大级9放大并输送到振荡器4的“调制”输入端。在振荡器4输出端的被调制的载波输送到放大链，该放大链包括前置放大器10;功率放大器11和低通滤波器12，放大后的信号经已知型式的天线转换开关13输送到发射-接收天线A。

天线转换开关13上还接有无线电接收装置14，该接收装置用于接收从中央实验室来的、载在一已知频率上的控制信号。接收信号的解调由频率合成电路6产生的信号来实现，从接收装置14来的解调信号由一合适的解码器15解码，然后输到包括算术逻辑单元17和存储器18的微处理器处理装置16。单元17包括一用于连接与连接形式相适应的接口单元19的输入口。在例如申请号为EN8611876的法国专利中叙述使用红外光学接收器，这样，操作者就有可能向袢∩璞复葜噶疃槐厥褂萌魏斡行蔚牧酉呗贰＝涌诘ピ?9视情况由短波接收机或传输电缆所用的连接装置组成。算述逻辑单元17和开关装置8之间有连接线20，因而，由后者所加的降低系数以及发射频率可以任意调整。

系统以下述方式工作：

在地震勘探作业的准备阶段，所有获取设备的处理装置16被编程，以便：

为开关装置8产生n个不同的控制信号，这样，由压控振荡器4产生的载波信号的频率可以取n个预定的不同的值，且

根据分配给它们的序号，在n个可能的频率中作出频率选择。

在一个实际的实施例中，数n可以选择等于4或8。

在现场安装阶段，当获取设备被分别连到一个或多个地震接收器（Ri）时，操作者把从相应标杆（Pi）中读取的序号通过接口单元19输送到各自的存储器18中。具有N个获取设备的设备群分成各自具有n个设备的若干组，这样，在n个可用发射频率分配后，它们可以同时向中央实验室发送在连续的发射-接收周期期间储存的地震数据。

现在让我们来考虑例如包括n个设备Ai+1，Ai+2，Ai+3……Ai+n的Gi组的情况，i是小于N的数。当轮到Gi组传送储存的地震数据时，中央实验室发送一前面有一地址数i+1的发送指令，这是Gi组第一个设备Ai+1的地址。该地址数被所有N个分布在现场的获取设备所解码。以这个数为基础，每一个包含在获取设备中的处理装置16都进行如下的选择操作。它们每一个都计算写在它们存储器18中的本身的序号与接收并解码的地址数（i+1）的差。只有当计算所得的差是正的且严格地小于n时，它们才根据差值选择一个频率。

例如，差为零的获取设备Ai+1，选择频率f1。差值为1的下一个设备Ai+2，选择频f2。再下面的设备以类似的方式进行选择。Gi组的最后一个设备Ai+n选择频率fn。然后每一个获取设备对开关装置8施加一个信号控制压控振荡器4，使后者锁定于所选择的频率。

一个公共的发送命令足以使同一组的所有设备在n个可用频率上同时发送地震数据。

让我们考虑指令加到处理装置16的情况。与获取设备Ai+1有关的发送命令使序号为Ai+1，Ai+2……Ai+n的设备动作但下列获取设备不作任何反应：

（a）已被询问过因此差值是负的设备，和

（b）所有剩下不属于被询问组的设备，因当它们计算的差等于或大于可用频率数n。

通过依次对每组的头，即彼此间隔n值的每组的头进行询问，所有已采集的地震数据都可以被集中起来。

应该指出，那些同时发射信号的获取设备彼此相距较近，因而与中央实验室的距离相差不太大。所以，与电平差别很大的信号同时发射有关的交叉调制的危险实际上可以被消除。

在所叙述的例子中，使不同处理装置选择发射频率的预定数n的编程是在测试开始前进行的。这当然并非非如此不可。选择指令可以涉及例如最初一个不确定的频率数，精确的选择数可以在现场放置获取设备时由操作员选定，甚至可以从中央实验室通过无线电选定，然后启动一个新的发射-接收周期。

Claims (9)

1、一种通过短波通讯在地震接收装置的具有N个数据获取设备的设备群和中央控制及记录实验室之间半按序发送信号的方法，该方法使用其n远小于所述设备群的获取设备数N的n个不同发射频率，每一个获取设备用于采集由至少一个沿待研究地震断面放置的地震接收器所接收的信号，使该信号数字化并记录该信号，获取设备在中央实验室的控制下，通过无线电向中央实验室发送数字化的信号，其特征在于，该方法进一步包括：

向每个获取设备分配一个与其沿地震断面放置位置有关的序号，

把获取设备群分成每组最多包含n个获取设备的若干组，

由该实验室顺序⑺椭该髅孔榛袢∩璞傅牡谝桓錾璞感蚝诺姆⑺涂刂菩藕牛?

N个获取设备中的每一个设备比较由控制信号指定的序号与它自己的序号，如果所述的差与可用频率数相容，则：

发送装置切换到以预定方式与所述的差对应的发射频率，这样，同一组的获取设备均分所有可用的发射频率，以及

从同一组的获取设备向中央实验室发送信号，每一个设备使用由上述比较得出的特定的频率。

2、接权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的比较步骤包括，如果所述的指明的序号与每一设备本身的序号的差小于可用频率数n，则从n个可用频率中选择一个与该差相联系的频率。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，把具有N个获取设备的设备群分成组的步骤包括发射频率的给定数n的选择，在中央实验室的控制下，所述设备群的任何获取设备都可使用这些频率与中央实验室通讯。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，频率和频率数的选择通过直接传输给每一个获取设备的命令实现。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于，包括用于选择使用频率数和频率值的遥控信号的发送。

6、一种通过短波通讯用于在地震接收装置的数据获取设备的设备群和中央控制及记录实验室之间半按序发送信号的系统，该系统使用其n远小于所述设备群的获取设备数N的n个不同发射频率，其特征在于，所述设备群的每个获取设备和中央实验室都有能切换到所述发射频率中任一个频率的无线电发送和接收装置，每一个获取设备进一步包括用于储存取决于沿地震断面安放位置的序号数的装置，计算分配给它的序号和由中央实验室发出的控制信号所指明的序号之间的差的装置以及在n个可用频率中选择一个以预定方式与所述差相关的发射频率的开关装置。

7、如权利要求6所述的发送系统，其特征在于，包括一个具有计算单元，储存单元和一个用于由操作者输入的、取决于每个获取设备沿断面安放位置的序号的接口单元的处理装置。

8、如权利要求6所述的发送系统，其特征在于，与每个获取设备相联系的所述的无线电发送和接收装置包括一个由电压和环路控制的振荡器，该环路包括基准频率的分频系数取决于所述开关装置的预分频合成器;一个连接到处理装置的接收装置，该处理装置用于计算分配给设备的序号与由相应的接收装置接收的序号的差以及用于触发开关装置，所述的处理装置包括一个用于短距离传输装置的接口单元。

9、如权利要求6所述的发送系统，其特征在于，所述的振荡器包括一调制输入端，用于输入由地震信号获取单元，编码单元和放大装置组成的链所发出的信号。