CN107046429B - 信号通讯设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种信号通讯设备和系统。所述设备包括：处理模块、信号发射单元、和信号接收单元；信号发射单元和信号接收单元分别与处理模块相连接；处理模块分别与气枪控制系统和地震采集仪器相连接；处理模块用于接收第一FTB信号，并向信号发射单元发送第一FTB信号；信号发射单元用于接收并发射第一FTB信号；信号接收单元用于接收第二FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于时间信息获取第二FTB信号的属性信息，并向处理模块发送第二FTB信号和属性信息；所述处理模块用于接收第二FTB信号和属性信息，并向所述地震采集仪器发送第二FTB信号和属性信息。

Description

信号通讯设备和系统
技术领域
本申请涉及石油天然气技术领域，特别涉及一种信号通讯设备和系统。
背景技术
FTB信号(Field Time Break，FTB)通常是指震源船气爆系统激发时所有单枪子波传感器信号的叠加总和。它是一种模拟电压信号，可以代表枪响时所产生的能量的变化趋势，其起跳时刻可以代表响枪的精确时间。因此在响枪时刻将FTB信号传输至地震采集仪器，可以使地震采集仪器对每一炮的质量进行监控，从而为后期资料的解释提供帮助。
目前，通常使用信号通讯设备将FTB信号传输至地震采集仪器。其中，所述信号通讯设备可以包括美国RealTime System公司的RadioLink设备等。
在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
一方面，现有技术中，各大公司生产的信号通讯设备与特定的导航系统相配套，无法与除所述特定的导航系统之外的其它主流导航系统相兼容，例如，无法与国内的Dolphin导航系统、以及国外的Gator导航系统相兼容。那么，用户在购买信号通讯设备时也必须购买配套的导航系统，这样，给用户带来较大的经济负担，并且使得用户不能自由地选择导航系统。
另一方面，现有的信号通讯设备无法记录FTB信号的起跳时刻和峰值时刻，从而无法将FTB信号的起跳时刻和峰值时刻传输至地震采集仪器，从而不便于后期地震资料的解释和处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种信号通讯设备和系统。所述信号通讯设备可以与主流导航系统相兼容。
为实现上述目的，本申请实施例提供一种信号通讯设备，包括：处理模块、信号发射单元、和信号接收单元；所述处理模块分别与所述信号发射单元和所述信号接收单元相连接；所述处理模块还分别与气枪控制系统和地震采集仪器相连接；所述处理模块用于接收所述气枪控制系统发来的第一FTB信号，并向所述信号发射单元发送所述第一FTB信号；所述信号发射单元用于接收并发射所述第一FTB信号；所述信号接收单元用于接收第二FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于所述时间信息获取所述第二FTB信号的属性信息，并向所述处理模块发送所述第二FTB信号和所述属性信息；其中，所述第二FTB信号与所述第一FTB信号相同或不同；所述处理模块还用于接收并向所述地震采集仪器发送所述第二FTB信号和所述属性信息。
为实现上述目的，本申请实施例提供一种信号通讯系统，包括：第一信号通讯设备、第二信号通讯设备、气枪控制系统、和地震采集仪器；所述气枪控制系统用于向所述第一信号通讯设备发送FTB信号；所述第一信号通讯设备用于接收并发射所述FTB信号；所述第二信号通讯设备用于接收所述第一信号通讯设备发射的FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于所述时间信息获取所述FTB信号的属性信息，并向所述处理模块发送所述FTB信号和所述属性信息；其中，所述属性信息包括所述FTB信号的起跳时刻和峰值时刻；所述地震采集仪器用于接收所述FTB信号和所述属性信息。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，本申请实施例提供的信号通讯设备包括处理模块、信号发射单元、和信号接收单元；所述处理模块分别与所述信号发射单元和所述信号接收单元相连接；所述处理模块还分别与气枪控制系统和地震采集仪器相连接。所述处理模块用于接收所述气枪控制系统发来的第一FTB信号，并向所述信号发射单元发送所述第一FTB信号；所述信号发射单元用于接收并发射所述第一FTB信号；所述信号接收单元用于接收第二FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于所述时间信息获取所述第二FTB信号的属性信息，并向所述处理模块发送所述第二FTB信号和所述属性信息；其中，所述第二FTB信号与所述第一FTB信号相同或不同；所述处理模块还用于接收并向所述地震采集仪器发送所述第二FTB信号和所述属性信息。因此，与现有技术相比，本申请实施例的信号通讯设备可以与主流导航系统相兼容，从而可以使用户自由地选择导航系统。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一种信号通讯设备的功能结构图；
图2为本申请实施例信号衰减电路示意图；
图3为本申请实施例信号放大电路示意图；
图4为本申请实施例震源船和测量船功能结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
请参阅图1。本申请实施例提供一种信号通讯设备。所述信号通讯设备可以包括电源模块11、处理模块12、和通讯模块13。
所述电源模块11可以分别向所述处理模块12和所述通讯模块13供电。
为提高信号通讯设备的稳定性，电源模块11的选择充分考虑了电源的电流、电压、功率、散热、兼容、屏蔽等问题。所述电源模块11可以基于镀锌铁皮蜂巢式钢网的开关电源来实现。如此，所述电源模块11即可以保证电源电磁波的屏蔽又能够达到电源散热性要求。
所述信号通讯设备的功耗主要在于通讯模块13。因此，所述电源模块11的额定功率大于所述通讯模块13的最大发射功率，所述电源模块11的电流大于所述通讯模块13的最大工作电流，从而可以保证信号通讯设备的供电稳定。
所述通讯模块13可以包括信号接收单元和信号发射单元。所述信号接收单元和所述信号发射单元均可以基于电台来实现。例如，均可以采用摩托罗拉(Motorola)公司的GM338车载电台来实现。
具体地，可以利用GM338车载电台的尾针扩展功能，将GM338车载电台配置为信号接收单元或信号发射单元。
或者，所述通讯模块13可以包括两个GM338车载电台。其中一个可以作为信号接收单元，另一个可以作为信号发射单元。通常可以利用GM338车载电台的尾针扩展功能，将其中一个GM338车载电台配置为信号接收单元，另一个GM338车载电台配置为发射单元。
GM338车载电台的尾针引脚，可以如下表1所示。
表1
引脚 功能 描述
3 External_Mic_PTT 外接麦克PTT
5 Flat_TX_Audio_Input 平滑发射音频输入
7 Ground 地线
11 Receive_Audio_Output 接收音频输出
例如，用户可以使用改频线将通讯模块与电脑相连。如此，用户可以在电脑端打开Motorola参数配置软件Motorola Application Launcher。双击“对讲机配置”菜单，选择“附件配置”。所述“附件配置”的具体设置方法可以如下。
“附件上电延迟”下拉栏选择电延迟最短时间100ms；
“接受音频类型”下拉栏选择“平滑音频”；
“数据PTT声频源”下拉栏选择“外部麦克风和平滑输入”；
“外部PTT声频源”下拉栏选择“外部麦克风和平滑输入”；
勾选“数据PTT强占话音”；
“点火感应类型”下拉栏选择“使用开关和点火感应”；
剩余参数均采用默认参数设置。
又如，用户可以使用通讯线将通讯模块与电脑相连。如此，用户可以在电脑端打开Motorola参数设置软件Motorola Application Launcher。双击“对讲机配置”菜单，选择“附件引脚”选项子菜单下的“功能选择”。所述“功能选择”的具体设置方法可以如下。
“附件包”下拉栏选择“缺省”；
“引脚8”下拉栏选择“载波监测”；
“激活类型”下拉栏选择“高”；
“引脚3”下拉栏选择“数据PTT(输入)”；
“激活类别”下拉栏选择“低”；
剩余参数均采用默认参数配置。
所述处理模块12可以分别与所述信号接收单元和所述信号发射单元相连接。所述处理模块12还可以分别与气枪控制系统14和地震采集仪器15相连接。具体地，例如，所述地震采集仪器15可以为法国塞舍尔公司的428地震数据采集仪器。
所述处理模块12可以用于接收所述气枪控制系统14发来的第一FTB信号，可以对所述第一FTB信号进行衰减处理，以满足信号发射单元对于增益和幅值的要求。
具体地，所述处理模块12可以包括信号衰减电路。所述信号衰减电路可以与所述气枪控制系统14相连接。所述信号衰减电路还可以与信号发射单元相连接。
进一步地，请参阅图2。所述处理模块还可以包括滤波电路。所述气枪控制系统14、所述滤波电路、所述信号衰减电路、所述信号发射单元依次相连接。例如，所述滤波电路可以为一阶RC滤波电路。
所述信号衰减电路可以为二级信号衰减电路。所述二级信号衰减电路的衰减倍数可以为前级信号衰减电路的衰减倍数与后级信号衰减电路的衰减倍数的乘积。例如，所述二级信号衰减电路的衰减倍数可以为36倍。更进一步地，可选地，还可以在前级信号衰减电路和后级信号衰减电路之间设置一电压跟随器。该电压跟随器的主要作用是隔离、缓冲、提高带载能力。
具体地，所述气枪控制系统14可以产生第一FTB信号，并可以向所述滤波电路发送所述第一FTB信号。所述滤波电路可以对所述第一FTB信号进行滤波处理，并可以向所述二级信号衰减电路发送滤波后的第一FTB信号。所述二级信号衰减电路可以对滤波后的第一FTB信号进行衰减处理，并可以向所述信号发射单元发送衰减处理后的第一FTB信号。所述信号发射单元可以将接收到的第一FTB信号以电磁波的形式发射出去。例如，所述二级信号衰减电路可以通过信号发射单元的Flat_TX_Audio_Input引脚，向所述信号发射单元发送衰减处理后的第一FTB信号。
所述信号接收单元可以用于接收第二FTB信号，所述第二FTB信号可以是由信号发射单元发射的，所述第二FTB信号可以与所述第一FTB信号相同或不同。所述信号接收单元可以向所述处理模块12发送所述第二FTB信号。如此，所述处理模块12可以获取来自导航系统的时间信息；可以基于所述时间信息获取所述第二FTB信号的属性信息；可以对所述第二FTB信号进行放大处理；可以向地震采集仪器15发送所述属性信息和放大后的第二FTB信号。所述地震采集仪器可以处理并显示所述属性信息和所述放大后的第二FTB信号。其中，所述导航系统可以包括国内外的主流导航系统。例如，国内的Dolphin导航系统和国外的Gator导航系统。
进一步地，所述处理模块12可以直接与导航系统相连接。如此，所述处理模块12可以直接获取导航系统发来的时间信息。或者，所述处理模块12还可以经由第三方设备与导航系统相连接。例如，经由同步控制器与导航系统相连接。如此，所述处理模块可以获取所述第三方设备发来的来自导航系统的时间信息。
所述处理模块12可以包括信号放大电路。所述信号放大电路可以与所述信号接收单元相连接。所述信号放大电路还可以与地震采集仪器15相连接。
进一步地，请参阅图3。所述处理模块还可以包括滤波电路。所述信号接收单元、所述滤波电路、所述信号放大电路、所述地震采集仪器15依次相连接。例如，所述滤波电路可以为一阶RC滤波电路。
所述信号放大电路可以为二级信号放大电路。所述二级信号放大电路的放大倍数可以为前级信号放大电路的放大倍数与后级信号放大电路的放大倍数的乘积。例如，所述前级信号放大电路的放大倍数可以为3倍，所述后级信号放大电路的放大倍数可以为6倍。那么，所述二级信号放大电路的放大倍数可以为18倍。更进一步地，可选地，还可以在前级信号放大电路和后级信号放大电路之间设置一电压跟随器。该电压跟随器的主要作用是隔离、缓冲、提高带载能力。
需要说明的是，所述信号放大电路和所述信号衰减电路可以采用相同的运算放大器芯片，并可以采用相似结构的电路设计，从而可以确保将外界干扰和噪音降低到最小。
所述处理模块12还可以对信号通讯设备的开启和关闭进行控制，从而使信号通讯设备能及时准确的发射或接收信息。具体地，所述处理模块12可以基于意法半导体公司(ST)的STM32F103系列单片机来实现。所述单片机可以通过嵌入式代码实现通讯模块13的开启或关闭、机箱温度监测、实时外部触发、串口数据下载、程序下载等功能。
所述单片机的嵌入式代码，可以基于Keil编译器下的C代码来实现。Keil编译器具有可直接编译、在线调试、代码下载、操作界面简单、调试稳定等特点。
所述嵌入式代码可以是利用SYSTICK计时函数，来分别控制通讯模块接收功能和发射功能的开启或关闭，保证了FTB信号传输时各信号通讯设备模块之间的协同作业。
本申请实施例提供的信号通讯设备包括处理模块、信号发射单元、和信号接收单元；所述处理模块分别与所述信号发射单元和所述信号接收单元相连接；所述处理模块还分别与气枪控制系统和地震采集仪器相连接。所述处理模块用于接收所述气枪控制系统发来的第一FTB信号，并向所述信号发射单元发送所述第一FTB信号；所述信号发射单元用于接收并发射所述第一FTB信号；所述信号接收单元用于接收第二FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于所述时间信息获取所述第二FTB信号的属性信息，并向所述处理模块发送所述第二FTB信号和所述属性信息；其中，所述第二FTB信号与所述第一FTB信号相同或不同；所述处理模块还用于接收并向所述地震采集仪器发送所述第二FTB信号和所述属性信息。因此，与现有技术相比，本申请实施例的信号通讯设备可以与主流导航系统相兼容，并可以获取FTB信号的属性信息。从而，本申请实施例可以使用户自由地选择导航系统，并有利用后期地震资料的解释和处理。
下面介绍本申请信号通讯设备的一个应用场景。
请参阅图4。本申请实施例的信号通讯设备在实际应用过程中成对使用，其中一个用于发射FTB信号，以下称为信号通讯设备A；另一个用于接收FTB信号，以下称为信号通讯设备B。所述信号通讯设备A通常位于震源船，所述信号通讯设备B通常位于测量船。
在实际水面勘探施工的过程中，当震源船沿着预先设计的测线以某一速度前进时，导航系统可以实时获取震源船的位置信息。当判断震源船距离预定的激发炮点位置还有预设距离时，导航系统可以向同步控制器发送第一触发信号和时间信息。所述同步控制器可以接收导航系统发来的第一触发信号和时间信息，向气枪控制系统发送第二触发信号，向信号通讯设备A发送所述时间信息。所述气枪控制系统可以接收所述第二触发信号，可以激发放炮并产生FTB信号，并可以向信号通讯设备A发送所述FTB信号。所述信号通讯设备A可以接收发来的FTB信号和时间信息，可以基于所述时间信息获取所述FTB信号的起跳时刻和峰值时刻，可以发射所述FTB信号、和所述FTB信号的起跳时刻和峰值时刻。
信号通讯设备B可以接收信号通讯设备A发来的所述FTB信号、和所述FTB信号的起跳时刻和峰值时刻，并可以向地震采集仪器发送所述FTB信号、和所述FTB信号的起跳时刻和峰值时刻。
本申请实施例还提供一种信号通讯系统。所述信号通讯系统可以包括第一信号通讯设备、第二信号通讯设备、气枪控制系统、和地震采集仪器。其中，所述第一信号通讯设备可以被配置为用于发射FTB信号，所述第二通讯设备可以被配置为用于接收FTB信号。
具体地，所述气枪控制系统可以用于向所述第一信号通讯设备发送FTB信号；
所述第一信号通讯设备可以用于接收并发射所述FTB信号；
所述第二信号通讯设备可以用于接收所述第一信号通讯设备发射的FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于所述时间信息获取所述FTB信号的属性信息，并向所述处理模块发送所述FTB信号和所述属性信息；其中，所述属性信息包括所述FTB信号的起跳时刻和峰值时刻。
所述地震采集仪器可以用于接收所述FTB信号和所述属性信息。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (9)

1.一种信号通讯设备，其特征在于，包括：处理模块、信号发射单元、和信号接收单元；
所述处理模块分别与所述信号发射单元和所述信号接收单元相连接；所述处理模块还分别与气枪控制系统和地震采集仪器相连接；
所述处理模块用于接收所述气枪控制系统发来的第一FTB信号，并向所述信号发射单元发送所述第一FTB信号；
所述信号发射单元用于接收并发射所述第一FTB信号；
所述信号接收单元用于接收第二FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于所述时间信息获取所述第二FTB信号的属性信息，并向所述处理模块发送所述第二FTB信号和所述属性信息；其中，所述第二FTB信号与所述第一FTB信号相同或不同；所述属性信息包括所述第二FTB信号的起跳时刻和峰值时刻；
所述处理模块还用于接收并向所述地震采集仪器发送所述第二FTB信号和所述属性信息。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导航系统包括Dolphin导航系统和Gator导航系统。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理模块包括信号衰减电路；
相应地，所述处理模块与所述气枪控制系统相连接，包括：
所述信号衰减电路与所述气枪控制系统相连接；
相应地，所述处理模块与所述信号发射单元相连接，包括；
所述信号衰减电路与所述信号发射单元相连接。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理模块还包括信号放大电路；
相应地，所述处理模块与所述信号接收单元相连接，包括
所述信号放大电路与所述信号接收单元相连接；
相应地，所述处理模块与所述地震采集仪器相连接，包括：
所述信号放大电路与所述地震采集仪器相连接。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括电源模块；所述电源模块用于分别向所述处理模块、所述信号发射单元、和所述信号接收单元供电。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号发射单元和所述信号接收单元基于摩托罗拉公司的GM338系列电台来实现。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理模块基于意法半导体公司的STM32F103系列单片机来实现。
8.一种信号通讯系统，其特征在于，包括第一信号通讯设备、第二信号通讯设备、气枪控制系统、和地震采集仪器；其中，所述第一信号通讯设备和所述第二信号通讯设备基于如权利要求1所述的设备来实现；
所述气枪控制系统用于向所述第一信号通讯设备发送FTB信号；
所述第一信号通讯设备用于接收并发射所述FTB信号；
所述第二信号通讯设备用于接收所述第一信号通讯设备发射的FTB信号，获取来自导航系统的时间信息，基于所述时间信息获取所述FTB信号的属性信息，并向所述处理模块发送所述FTB信号和所述属性信息；其中，所述属性信息包括所述FTB信号的起跳时刻和峰值时刻；
所述地震采集仪器用于接收所述FTB信号和所述属性信息。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述导航系统包括Dolphin导航系统和Gator导航系统。
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