CN112203932B - 传感器节点附接机构和缆线取回系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在处于联接状态时将传感器节点可释放地附接到缆线的附接系统，其包括夹具基部和夹具握把。夹具基部固定到传感器节点的表面。夹具基部进一步包括闩锁，当附接系统处于联接状态和脱开状态两者时，该闩锁被偏压在闩锁位置中。当附接系统处于脱开状态时，夹具握把可枢转地附接夹具基部并被偏压在打开位置中。当附接系统处于联接状态时，夹具握把通过闩锁固定到夹具基部。

Description

传感器节点附接机构和缆线取回系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月8日提交的标题为“Sensor node attachment mechanismand cable retrieval system”的美国临时专利申请号62/682,728的优先权，该申请以整体并出于所有目的通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体上涉及用于收集地震数据的地震勘测和传感器布置。更具体地，本申请涉及用于地震接收器和其他类型的传感器或节点的改进的部署和回收技术。

背景技术

传统上，海洋地震勘探通过击发声源来进行，所述声源在水柱中生成破裂的气泡。气泡的破裂生成声脉冲，所述声脉冲以地震波的形式传播通过水并传输到地壳。一些地震波从地下结构反射，并且所得信号可以由地震接收器的阵列检测，这些地震接收器安置在海底上或被拖曳在地震勘探船后面。

可以对反射的波场进行分析以生成指示勘测位置附近的地球组成的地球物理数据和图像。在水柱自身内，地震波场可以以压力波（P波）的形式传输，而除了其他更复杂的波场分量之外，P波和因冲击产生的剪切波（S波）两者也都可以传播通过泥土以便在洋底被观测到。

在传统的拖曳式海洋地震勘探中，地震传感器或接收器的阵列在海面附近被拖曳在海船后面。接收器通常包括压力传感器或水听器，所述压力传感器或水听器安装到通常被称为拖缆的传感器缆线。拖缆用作地震传感器的平台或载体，所述地震传感器沿着每条拖缆缆线的长度分布成阵列。

基于绳索和缆线的地震系统还可以用于部署洋底传感器节点，海底传感器节点通常包括水听器和粒子运动传感器（诸如，地震检波器或加速度计）两者。可以经由电导体和光学导体来供应功率和遥测，所述电导体和光学导体沿着绳索或缆线设置有例如以25至50米的周期性间隔分布的传感器节点或站。替代地，可以使用无源缆线构型，其中，节点在部署期间由内部电池供电，并且沿着缆线的间距可以是均匀的或变化的。

一组地震源也可以在海面附近被拖曳并被操作为周期性地发射声能。声能向下传播通过海水（或其他水柱），穿透洋底并从海底地层（及其他底层结构）反射。地震能量的反射部分向上返回到洋底节点或通过水柱以返回到沿着拖缆缆线分布的接收器，或两种情况兼而有之。传感器生成表征声子波（或地震波）的向上行进分量的数据记录。然后，可以将在每个接收器或节点处记录的地震数据收集在一起并对其进行处理，以便生成底层结构的地震图像。

在拖曳式和洋底地震勘探两者中，接收器和节点通常在部署之前附接到绳索或缆线，且然后在数据采集之后被移除且取回。附接和移除过程会是耗时的，并且不恰当的联接过程会导致装备损失。结果，持续需要改进的技术以将地震节点和接收器牢固地联接到绳索或缆线，同时提供更安全、更快和更高效的传感器部署和取回。

说明书的本背景部分中所包括的信息（包括本文中所引用的任何参考及其任何描述或讨论）仅出于技术参考的目的而被包括在内，并且不被认为是将约束如权利要求中限定的本发明的范围的主题。

发明内容

在一个实施方式中，公开了一种用于将传感器节点可释放地附接到缆线的附接系统。附接系统包括夹具基部和夹具握把。夹具基部固定到传感器节点的表面。夹具基部进一步包括闩锁，当附接系统处于联接状态和脱开状态两者时，该闩锁被偏压在闩锁位置中。当附接系统处于脱开状态时，夹具握把可枢转地附接夹具基部并被偏压在打开位置中。当附接系统处于联接状态时，夹具握把通过闩锁固定到夹具基部。当附接系统附接到缆线时，通道可进一步安置在夹具基部和夹具握把之间，缆线被定位在该通道内。通道的第一部分可被限定在夹具握把内，并且通道的第二部分可被限定在夹具基部内。多个凸起的肋可从通道的第一部分的表面、通道的第二部分的表面或两者延伸。

在一些实施例中，夹具基部可进一步包括形成在其上的第一组铰链节。夹具握把可进一步包括形成在其上的第二组铰链节，并且该第二组铰链节被构造成与第一组铰链节可枢转地对接。铰链销可被定位在第一组铰链节和第二组铰链节之间和之内，以在夹具基部和夹具握把之间形成铰链式附接。夹具握把可进一步包括多个闩锁指状件，当附接系统处于联接状态时，所述多个闩锁指状件通过闩锁固定到夹具基部。在一些实施例中，闩锁进一步包括闩锁销，该闩锁销具有通过多个键槽分离的多个闩锁板。当附接系统处于脱开状态时，闩锁指状件可被构造成当通过第一外力将闩锁迫入打开位置中时且进一步地当通过第二外力将夹具握把迫入闭合位置中时装配在键槽内。当第一外力和第二外力被移除使得闩锁返回到闩锁位置时，闩锁指状件可通过闩锁板而保持在闩锁内以将夹具握把保持在闭合位置中。

在另一个实施方式中，地震传感器节点设备包括缆线和多个地震传感器节点，所述多个地震传感器节点具有可释放地联接到其的联接机构。缆线可被构造成用于部署到地震介质中。每个传感器节点包括地震传感器和联接机构。地震传感器安置在壳体内并被构造成响应于在地震介质中传播的地震能量而生成信号。联接机构固定到壳体的外部以用于将壳体可移除地联接到缆线。联接机构包括：夹具，其被构造成在联接状态中握持缆线并在脱开状态中被偏压在打开位置中；以及夹具闩锁，其在联接状态和脱开状态两者中被偏压在闩锁位置中。

在另一个实施方式中，公开了一种用于放出或取回一定长度的缆线的缆线取回系统，该缆线具有附接到其的传感器节点。缆线取回系统包括过舷（overboarding）单元、位置感测装置和控制系统。缆线在放出或从部署点（deployment）取回期间行进通过过舷单元。位置感测装置相对于过舷单元被定位成使得在缆线的各区段到达过舷单元之前，位置感测装置的视场包括缆线的在过舷单元前抑或后或者在过舷单元前和后两者的路径。控制系统连接到位置感测装置和过舷单元。控制系统被构造成：当附接到缆线的传感器节点中的一者在视场内时，从传感器节点中的所述一者的位置感测装置接收位置信息。控制系统还被构造成将位置信息处理为时间控制信号以操作过舷单元，使得在缆线穿过过舷单元时传感器节点中的所述一者避免与过舷单元上的结构接触。

在一些实施例中，过舷单元可进一步包括：旋转框架；多个旋转滑车轮，其在间隔开的位置处安装在旋转框架上；以及在控制系统的控制下的锁定系统，该锁定系统被构造成阻止旋转框架的旋转。控制系统可被构造成当位置感测装置未在视场内检测到传感器节点中的一者时接合锁定系统并防止旋转框架的旋转。控制系统可进一步被构造成当位置感测装置在视场内检测到传感器节点中的一者并且该传感器节点到达阈值位置时使锁定系统解除接合以允许旋转框架的旋转。

提供本发明内容来以简化形式介绍精选的概念，这些概念在下文的具体实施方式中进一步描述。该发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。在各种实施例和实施方式的以下书面描述中提供以及在附图中图示了如权利要求中所限定的本发明的特征、细节、实用性和优点的更广泛的呈现。

附图说明

图1是示例性地震勘测系统的示意性图示，该地震勘测系统被构造成用于获取地震数据。

图2是传感器节点的顶部右前等距视图，其中附接机构处于打开位置中以用于将该节点夹持到缆线。

图3是处于打开位置中的图2的附接机构的右侧等距视图。

图4是图2的附接机构的局部剖切的顶部平面图，其显露了被偏压的铰链。

图5是图2的附接机构的顶部前视等距视图，其中夹具绕缆线部分地闭合并且其中闩锁呈打开构型。

图6是图2的附接机构的顶部等距视图，其中夹具绕缆线闭合并且其中闩锁呈打开构型。

图7是图2的附接机构的顶部等距视图，其中夹具绕缆线闭合并且其中闩锁呈闭合构型。

图8是地震勘测船的后甲板上的各种部件的示意性侧视正视图，该地震勘测船用于使拖缆缆线过舷和上船以及用于将多个节点附接到其和移除。

图9A-9D是描绘用于地震节点附接和部署的实施例的功能步骤的示意图。

图10A-10C是描绘用于地震节点取回和脱离的实施例的功能步骤的示意图。

图11A是执行图9A–10C的功能步骤的用于地震节点部署和取回的系统的实施例的等距视图。

图11B是图11A的系统的顶部平面图。

图12是根据图9A–9D的由控制地震节点附接和部署的控制系统执行的操作步骤的流程图。

图13是根据图10A–10C的由控制地震节点取回和脱离的控制系统执行的操作步骤的流程图。

图14是方轮过舷系统的等距视图。

图15是图14的过舷系统的侧视正视示意图。

图16是图14的过舷系统的后端视图。

图17A-17D是在操作中的图14的过舷系统的一系列侧视正视图，其中节点连接到电缆并穿过过舷系统。

图18是图14的方轮到岸系统的示意图，该方轮到岸系统结合节点存在检测系统的实施例操作。

具体实施方式

在下文中，参考本发明的实施例。然而，应理解，本发明不限于具体描述的实施例。如就各种实施例所描述的，以下特征和元件的任何组合被构想成实施和实践本发明。

尽管本发明的各种特征可提供优于现有技术以及优于本文中陈述的问题的其他可能的解决方案的优点，但是是否实现这种优点不将本发明限制到给定的实施例。本发明的以下方面、特征和优点仅是图示性的，并且不被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在所附权利要求中明确陈述。同样，对“本发明”的参考不应解释为本文中所公开的任何主题的概括，并且不限制权利要求，除非在权利要求中明确包括。

图1图示了代表性地震勘测件（或勘测系统）100，其中地震接收器或自主节点110的阵列沿着一条或多条绳索或缆线115部署到水柱120。传感器节点110可包括但不限于地震节点、接收器或其他自主感测装置、定位装备、温度和盐度测量装备、深度指示装备，或者替代地用于位置识别或其他信息传输的声脉冲发生器（acoustic pinger）或其他转发器，以用于沿着缆线部署到水柱或其他地震介质。节点110可以在水柱内的一定深度处悬浮在顶表面和洋底或海床之间，被拖曳在船后面，或者部署在洋底。在一些构型中，可以部署洋底缆线、拖曳缆线和/或悬浮节点的组合。在本公开中，术语“缆线”指代可附接有节点110的绳索、缆线或金属线（wire）或其他应力构件。水柱120从顶表面122延伸到洋底或石油储层上方的其他底表面124或地震勘测感兴趣的其他地下结构126。

取决于应用，可以使用适当地适配的地震勘测部署系统150将缆线115拖曳通过一个或多个地震勘探船130后面的水柱120。合适的地震勘探船130也可以被构造成将节点110部署到海床或其他底表面124，例如，其中节点110沿着储层或其他地下结构126上方的单独缆线115分布（示于图1中）。节点110可以是沿着缆线115附接的地震节点、接收器或其他自主感测装置，或者替代地或另外用于位置识别或其他信息传输的声脉冲发生器或其他转发器。节点110还可以在水柱120内的一定深度处悬浮在顶表面122和洋底或海床124之间，或者可以部署洋底缆线115、拖曳节点110和悬浮节点110的组合。

尽管可相对于该特定示例来参考海底或海床，但根据本公开的节点部署不必限于任何特定的水体或其他地震介质120。而是，节点110可部署到任何水体、海洋、陆基或其他地震环境120，包括海洋、湖泊、河流等。因此，术语海、海床、海底等的使用应广泛地理解为涵盖适合于节点部署的所有水体120以及所有海洋或陆基表面124，以检测传播的地震能量或可由被封装为节点的任何类型的传感器记录的其他信号或能量。

在一些实施例中，单独缆线115可以由合成或金属材料制成，所述合成或金属材料相对于缆线115所浸入的水柱120具有预定义的比密度（specific density）。在一些实施例中，单独缆线115可具有无源缆线构型，例如，没有内部电导体或其他硬连线的信号元件。在其他实施例中，缆线115可包括用于在单独地震节点或接收器110当中传达时钟信号、数据信号、控制信号和功率中的一者或多者的嵌入式导体。因此，每条缆线130可具有无源构型，即沿着每条缆线115分布的单独接收器或节点110之间没有信号或功率连接；或有源构型，其中在接收器或节点110之间提供信号和/或功率连接。

在特定实施例中，节点110可以经由在表面122上或在水柱120内的选定深度处、抑或在底表面124上操作的自主或远程操作的地震勘探船130来部署。在其他示例中，一个或多个节点110可配备有转向、推进和/或回收系统，所述系统适于在节点110沿着缆线115安置时导航这些节点通过水柱120或适于从水柱120回收节点110和缆线115。

地震节点110还可以被构造成用于在部署于水柱120中时进行外部通信，例如经由沿着缆线115部署的终端装置或转发器145，利用与地震集线器或浮标系统140的有线抑或无线（例如，声学、电感或电容性）数据连接来实现。也可以在单独节点120和地震勘探船130之间以及地震勘探船130和一个或多个集线器装置140之间直接提供无线数据通信。

合适的集线器装置140可以配备有全球定位卫星（GPS）系统或其他定位或导航系统以确定节点110的位置和定时数据。适当地构造的集线器140或“主”节点站145也可以设置有高精度主时钟，以同步沿着每条相应缆线115安置的地震节点110的定时信息。

合适的集线器140或主节点站145也可以配备有发电装置、能量存储装置和用于对由节点110的单独接收器所收集的地震数据执行质量检查的控制逻辑装置、以及操作命令，所述操作命令被选择为执行质量和站健康测试、传达地震数据的优先化子集、打开或关闭单独节点110、或进入省电模式。

在地震勘测100的操作中，一个或多个地震勘探船130可以被构造成拖曳地震源125（或源阵列）125，所述地震源（或源阵列）单独存在抑或与沿着一条或多条拖曳缆线、拖缆或节点线115安置的地震接收器或节点110的阵列组合。替代地或组合地，节点110也可以部署在一条或多条洋底缆线115的阵列中，所述洋底缆线例如如安置在水柱120的底表面124上，或安置在顶表面122下方并在底表面124上方的选定深度处。地震缆线115因此涵盖多种拖曳的拖缆、洋底缆线和悬浮缆线实施例以及基于海洋的地震系统构型。

类似地，取决于地震勘测系统100的期望构型，可采用多个源船或其他地震勘探船130，并且缆线115可以以拖曳、洋底和悬浮地震阵列的组合布置。在多个船实施例中，数个拖曳源125可以被构造成独立地操作，或者以协调的方式在基本上相同的时间发射地震能量142，例如，根据同时源方案。

取决于实施例，每个源设备125可包括一个或多个地震源部件，所述地震源部件被构造成生成地震能量，所述地震能量呈传播通过水柱120的声波142的形式。例如，气枪阵列或子阵列125可以被构造成通过发射压缩空气的受控冲击来生成声波142，或者可以使用其他气动、机械或机电源部件125

向下传播通过水柱120的地震波142的一部分将穿透洋底124，并从石油储层或其他地下地质结构126反射。所反射的地震能量的一部分可以向上返回传播通过洋底124到达沿着一条或多条洋底缆线115部署的地震节点110，并向上返回传播通过水柱120到达接收器或节点110，这些接收器或节点沿着由地震勘探船130拖曳或悬浮在水柱120中一定深度处的一条或多条缆线115安置。

反射也在顶表面122和底表面124两者处发生，从而导致向上传播和向下行的地震波场分量的复杂组合。因此，将反虚反射和其他高级处理技术应用于由节点110获取的所得地震数据，以便生成地下层和其他相关地质结构的图像。可以由地质学家、工程师和其他工业用户分析所述图像，以识别地下储层126和很可能包括碳氢化合物或其他自然资源的其他地质结构的相关特征、以及定位和表征感兴趣的其他地下地质。

在许多情况下，可优选的是，当部署接收器传感器阵列时，将地震节点110附接到缆线115，并且当取回接收器传感器阵列时，使节点110从缆线115脱离。这样做提供了数个优点。首先，一旦节点110被移除，缆线115就可以容易地盘绕在线轴上。如果节点110永久地附接到缆线115，则将难以在不损坏节点110的情况下存储缆线115。进一步地，将难以使具有所附接节点110的缆线115穿过将缆线115部署到水柱120中和从水柱120取回缆线115所必需的定向和驱动滑轮。附加地，如果使节点110从缆线115脱离，则显著更容易对这些节点进行清洁、维护、再充电和自其下载数据。例如，一旦脱离，就可以将节点110放置到充电站和数据下载站中。如果节点110保持附接到缆线15，则这样做将极其困难。

图2-7描绘了附接机构200，其用于在海洋地震勘探船的船尾甲板上的部署系统的情况下将传感器节点210附接到部署缆线214。传感器节点的合适示例在2018年5月24日提交的标题为MODULAR SEISMIC NODE的美国专利申请号15/988,668中进行了描述，该申请以其整体并出于所有目的通过引用并入本文。合适的部署系统在2018年5月23日提交的标题为SEISMIC NODE DEPLOYMENT SYSTEM的美国专利申请号15/987,241和美国专利申请公开号US 2013/0189036中进行了描述，所述申请和申请公开案中的每一者以其整体并出于所有目的通过引用并入本文。

取决于实施例，合适的传感器模块或节点可包括：至少一个地震传感器，其被构造成响应于地震波或波场而生成地震数据；以及时钟，其被构造成将地震数据与时钟信号或其他定时信号相关联。在一些实施例中，节点可以是模块化的，并且由附接在一起的两个或更多个可分离部件组成，例如电源模块和传感器模块。在一些构型中，节点可包括联接机构，该联接机构被构造成使电源模块与传感器模块机械地接合并且使电源模块与传感器模块机械地解除接合。合适的电源模块可包括至少一个电源和具有用于存储地震数据和相关联的时钟信号的容量的存储器。在一些实施例中，传感器模块包括从具有所述至少一个地震传感器的基部或框架部件延伸的长形凸角或轴向区段。除了地震运动传感器和声压传感器之外，模块化地震节点还可包括数个附加的地震检波器、水听器、加速度计、速度传感器等。

如图2-7中所示，附接机构200被构造为握把或夹持装置，其用于将节点210的壳体212选择性地联接到绳索、线或缆线214（见图4-6）和使节点210的壳体212与绳索、线或缆线214（见图4-6）解除联接。夹持或附接机构200包括固定部分或夹具基部240以及通过铰链234可枢转地附接到夹具基部240的夹具握把220。夹具基部240可具有基部凸缘242，该基部凸缘从夹具基部240的侧部延伸并且可进一步限定穿过其数个安装孔244。安装孔244可被构造成与节点210中的对应的螺纹盲孔对准。螺栓（未示出）可被放置穿过安装孔244并固定在盲孔内，以将附接机构200固定到节点210的壳体212。

夹具基部240可进一步被认为具有由三个结构区域限定的三个不同的功能方面，这三个结构区域为基部铰链节246、用于接收缆线214的缆线通道248、以及用于将夹具握把220锁定到夹具基部240的闩锁260。缆线通道248在夹具基部240内被限定为基本上半圆筒形凹部。数个凸起的肋250可形成在夹具基部240的限定缆线通道248的壁内。在图中所示的示例性实施例中，肋250可布置成垂直于缆线通道248的纵向轴线，使得它们形成了在邻近的基部肋250之间具有凹陷部分（well）的凸起的弧。在一些实施例中，基部肋250可沿着缆线通道248的纵向轴线彼此等距地间隔开。在其他实施例中，基部肋250之间的间距可成变化的间距图案或不规则的间距距离。

基部铰链节246可从夹具基部240的邻近于并沿着缆线通道248的纵向长度的一个侧向边缘向外延伸。基部铰链节246各自在其中限定圆筒形通孔，这些通孔彼此轴向对准并且平行于缆线通道248的纵向轴线。基部铰链节246可彼此等距地抑或以均匀的间距间隔开。铰链节246的宽度可以是均匀的或变化的。

闩锁260可从夹具基部240的另一个侧向边缘向外延伸，该另一个侧向边缘邻近于并沿着缆线通道248的与基部铰链节246相对的纵向长度。闩锁260可由平行于缆线通道248的纵向轴线串联布置的数个支撑块252形成。支撑块252各自在其中限定钻孔，这些钻孔彼此轴向对准并且平行于缆线通道248的纵向轴线。支撑块252可基本上在缆线通道248的半圆筒形式的侧向边缘上方延伸，如图3中所描绘的。闩锁销262可在支撑块252的通孔内延伸，并且进一步在闩锁260的相对端上从外支撑块252的每一端向外延伸。每个支撑块252中的钻孔可限定与闩锁销262的横截面形状基本上一致的横截面形状。例如，如图5-7中最有利地示出的，在其最大横截面尺寸处，闩锁销262可在三个侧部上是平坦的且在第四侧部上是弯曲的。在其他实施例中，闩锁销262可在所有侧部上均是平坦的以在其最大横截面尺寸处限定正方形或矩形横截面，或者它可具有其他横截面形状。

闩锁销262可进一步形成为在其中具有键槽254，其中闩锁板268被限定在每个键槽254的每个侧部上。如图4-6中所示，键槽254可以是形成在闩锁销262的内部边缘内的凹口。键槽254可被尺寸确定为符合每个支撑块252之间的间距的宽度。在其他实施例中，键槽254可更宽或更窄。类似地，闩锁板268可被尺寸确定为符合每个支撑块252之间的间距的宽度，并且在所示的示例性实施例中，限定了闩锁销262的最大横截面尺寸。

如所指出的，闩锁销262可在闩锁260的每一端上延伸超过支撑块252。接合旋钮264a/b可贴附到闩锁销262的每一端。接合旋钮264a/b可具有任何适当的尺寸和形状，以与用于将节点210附接到缆线214的装置对接。在图中所示的示例性实施例中，接合旋钮264a/b为环形或甜甜圈形，并且直径大于闩锁销262的最大横截面尺寸。一对闩锁弹簧266a/b进一步安装在闩锁销262的在端部支撑块252和接合旋钮264a/b之间的相对端上。闩锁弹簧266a/b的直径大于闩锁销262，并且直径小于接合旋钮266a/b和端部支撑块252的外表面尺寸。在如图2、图3和图7中所示的平衡位置中，闩锁弹簧266a/b的长度相等并受到相称的压缩。在平衡位置中，闩锁销262的闩锁板268被定位在每个支撑块252之间，而键槽254被定位在支撑块252的钻孔内。

夹具握把220可具有夹具本体232，该夹具本体支撑三个不同的功能性结构元件：一组铰链节224、用于围绕缆线214夹持的握把通道230、以及数个闩锁指状件226。握把通道230在握把本体222内被限定为基本上圆筒形凹部。数个凸起的肋232可形成在握把本体222的限定握把通道230的壁内。在图中所示的示例性实施例中，肋232可布置成垂直于握把通道230的纵向轴线，使得它们形成了在邻近的肋232之间具有凹陷部分（well）的凸起的弧。在一些实施例中，肋232可沿着握把通道230的纵向轴线彼此等距地间隔开。在其他实施例中，肋之间的间距可成变化的间距图案或不规则的间距距离。

握把铰链节224可从握把本体222的邻近于并沿着握把通道230的纵向长度的一个侧向边缘向外延伸。握把铰链节224各自在其中限定圆筒形通孔，这些通孔彼此轴向对准并且平行于握把通道230的纵向轴线。握把铰链节224可彼此等距地抑或以均匀的间距间隔开。握把铰链节224的宽度可以是均匀的或变化的，并且可被尺寸确定为和间隔成与基部铰链节252之间的空间对接。

闩锁指状件226可从握把主体222的另一个侧向边缘向外延伸，该另一个侧向边缘邻近于并沿着握把通道230的与铰链节224相对的纵向长度。闩锁指状件226进一步基本上与握把通道230的圆筒形形式的边缘相切而延伸，并且延伸超出握把通道230的侧向边缘，如图3中所描绘的。每个闩锁指状件226的终端部可被成形为像具有限定闩锁卡件（latchcatch）228的表面的靴子，如图3中最有利地示出的。闩锁指状件226可被尺寸确定为装配在夹具基部240上的闩锁260的支撑块252之间。特别地，每个闩锁卡件228可被尺寸确定为和成形为装配在闩锁销262上的相应键槽254内，如下文进一步描述的。

夹具握把220通过以下步骤联接到夹具基部240：使握把铰链节224与基部铰链节246交织，将握把铰链节224中的通孔与基部铰链节246对准，以及将铰链销234插入握把铰链节224和基部铰链节246中的通孔内。内部铰链弹簧236可放置在铰链销234上并驻留在握把铰链节224和基部铰链节246中的通孔中的一者或多者内，例如如图4中所示。握把铰链节224和基部铰链节246中的一些通孔的直径可大于其余铰链节224、246中的其他通孔，以便容纳铰链弹簧236的较大直径。铰链弹簧236可以是扭力弹簧，并且可被偏压以将夹具握把220相对于夹具基部240迫使到打开位置中。紧固件或帽可放置在铰链销234中的一端或两端上，以便将铰链销230保持在握把铰链节224和基部铰链节246内。在一个示例性实施例中，铰链销234可以是具有在一端上的头部和被拧到相对端上的螺母的螺栓，以将铰链销234保持在握把铰链节224和基部铰链节246内。

附接机构200可用于通过以下步骤将节点210附接到缆线214：将缆线214放置在缆线通道248内，且然后使夹具握把220绕铰链销234旋转以将握把通道230与缆线214的顶表面接合。在实际操作中，节点附接装置（下文进一步描述其示例性实施例）将节点210放置成与缆线214对准并将节点210保持在固定位置中。然后，节点附接装置在闩锁销262的任一端处接合接合旋钮264a/b中的任一者，以沿一个方向或另一方向强迫闩锁销262。在这种接合的情况下，闩锁弹簧266a/b分别被偏压处于压缩和延伸，如图5中所指示的。在该位置中，闩锁销262的键槽254进一步与每个支撑块252之间的空间对准。

接下来，节点附接装置克服铰链弹簧236的偏压使夹具握把220绕铰链销234枢转并将夹具握把220定位在缆线212上方，使得缆线在缆线通道248和握把通道230内被夹在夹具握把220和夹具基部240之间。在该位置中，闩锁指状件226在支撑块252之间延伸并穿过闩锁销262中的键槽254，使得闩锁卡件228处于在闩锁销262下方的水平处，如图6中所示。然后，节点附接装置释放闩锁260的接合旋钮264a/b，并且闩锁弹簧268迫使闩锁销262回到其平衡位置，使得闩锁板268被定位在支撑块252之间以及在闩锁卡件228上方。以这种方式，闩锁指状件226通过闩锁销保持在夹具基部240中（如图7中所示），缆线214被夹持在附接机构200内，并且节点210附接到缆线214。

可了解的是，节点附接装置在夹具握把220上施加显著的力，以便将闩锁卡件228定位在闩锁销262的闩锁板268下方并通过附接机构200在缆线214上保持期望的附接力。取决于部署的应用和环境，附接机构200可由模制塑料和耐腐蚀金属制成。在其他实施例中，附接机构可以由模制或机加工的金属（例如，钢）制成。在一些示例性实施例中，夹具可能够沿每个方向（包括纵向剪切）承受住500-1000 lb（2225-4449 N）之间的力且在沿任何方向的高达2000 lb（8898 N）的负载下承受住断裂。

握把肋232和基部肋250可帮助沿着缆线214提供抵抗剪切力的强摩擦握把。缆线214可以由合适的合成绳索或缆线材料、天然纤维、金属线缆线或其他金属材料、或其组合形成。缆线214可以被构造成用于将一个或多个地震节点210部署到洋底或用于将一个或多个地震节点210拖曳通过水柱。在一些实施例中，缆线214仅由无源强度部件形成，而在其他实施例中，缆线214包括用于与附接到缆线214的单独节点210通信的电源线和数据线。在一些实施例中，握把通道230和缆线通道248的直径可被设计成容纳不同直径的缆线214（例如，½英寸（12.5 mm）或¾英寸（19 mm））。附加地，如果缆线214是合成编织绳索或其他较低密度的材料，则肋232、250之间的凹槽为这种压缩材料提供了逃逸的空间并进一步在缆线214和附接机构200之间提供了结构性互锁。

在一些实施例中，具有较大直径的握把通道230和缆线通道248的装置可被修改为具有插入件以减小较大直径的握把通道230和缆线通道248的直径，从而使其容纳较小直径的缆线214。可对这种插入件加肋，以便使其与握把通道230和缆线通道248机械地和摩擦地对接并且类似地在相对侧部上提供肋以与缆线214对接。

为了从缆线214移除节点210，可将节点附接装置切换到脱离模式。当缆线214与节点一起穿过节点附接装置时，节点附接装置将捕获该节点并将其保持在固定位置中以接合接合旋钮264a/b，以便将闩锁销262偏压在打开位置中。通过纵向地移动闩锁销262，闩锁板268从闩锁卡件228上移开，并且键槽254被定位在闩锁指状件226上方，由此允许闩锁指状件从闩锁260释放。当铰链弹簧236布置成将夹具握把220偏压在打开位置中时，夹具握把220将弹开并从缆线通道248和握把通道230内释放缆线214。然后，节点附接装置释放接合旋钮164a/b，并且闩锁弹簧166a/b返回到其平衡位置，使得闩锁板268被定位在支撑块252之间。然后，节点附接装置从工作区域移除节点210，如下文进一步描述的。

图8是被构造成用于在海船的后甲板上实施的模块化节点部署系统400的主要部件的示意性描绘。系统400可在将传感器节点附接到离开海船的船尾部署到水体中（例如，为了地震勘测目的）的缆线402方面具有特定的效用。缆线402可存储在一个或多个存储线轴（未示出）上并从其解绕。缆线402可首先穿过前缓冲系统406，以有助于在缆线402穿过节点附接-脱离站404时控制该缆线的速度。在于附接-脱离站404处附接节点之后，缆线402行进通过后缓冲系统408，该后缓冲系统结合前缓冲系统406操作以在于附接-脱离站404中附接或脱离节点期间控制缆线402的速度。前缓冲系统406、附接-脱离站404和后缓冲系统408的结构、构型和功能将在下文进一步更详细地解释。

另外，过舷单元428被定位在海船的船尾处，以放出缆线和从水体中收取缆线。过舷单元428的结构和控制可专门被设计成当附接到缆线902的节点穿过过舷单元428时避免损坏这些节点。在下文进一步详细描述了这种过舷单元428的特定实施方式。进一步地，位置感测装置450可被并入以结合过舷系统428操作来达到在取回缆线402期间相对于过舷系统428识别视场452内的节点的位置的目的，以便将精确的控制信号提供给过舷单元428。下文更详细地讨论这种位置感测装置950与过舷单元428的集成。

在图9A–10C中示意性地描绘了与图8的地震节点部署系统类似的地震节点部署系统500的实施方式。系统500被构造成将多个地震接收器节点510附接到缆线502上和使多个地震接收器节点510从缆线502脱离以实现从海船部署和返回到海船。节点510可以是在沿着缆线502间隔开的位置处附接的地震节点、接收器或其他自主感测装置，或者替代地或另外用于位置识别或其他信息传输的声脉冲发生器或其他转发器。系统500可包括前缓冲系统506和后缓冲系统508以用于控制缆线502相对于节点联接装置504的相对速度，以便在间隔开的位置中将多个节点510附接到缆线502和使多个节点510从缆线502脱离。前缓冲系统506和后缓冲系统508可周期性地临时转向缆线502的部分以收取和放出缆线502的区段，从而降低用于节点附接的部分的速度。在一些实施例中，在前缓冲系统506和后缓冲系统508中缆线502的周期性转向可以以规则的间隔进行。在其他实施例中，周期性转向可以以间歇间隔发生，而在发生之间没有固定或规则的时间范围，而是在根据用于发信号通知将节点510附接到缆线502或使节点510从缆线502脱离的命令发生。

缆线502可存储在存储绞盘或线轴512上，缆线502从绞盘或线轴放出以用于部署在水柱中或在不使用时缠绕以进行存储。牵引绞盘或缆线张紧器514可被定位在前缓冲系统506和后缓冲系统508之间以便在放出或绞入缆线502时保持该缆线上的适当张力。节点联接装置504可被定位在缆线张紧器514和后缓冲系统508之间。

前缓冲系统506可包括在侧向齿条516上侧向地行进的前小齿轮滑轮514。在一些实施例中，驱动马达可附接到前小齿轮滑轮514，并且被构造成使前小齿轮滑轮514沿着侧向齿条516前后移动。后缓冲系统508可包括第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522，这两者都固定地被定位成邻近于竖直齿条528的基部。第一后基部滑轮520可被定位在竖直齿条528的前侧部上，并且第二后基部滑轮522可被定位在竖直齿条526的后侧部上。后小齿轮滑轮524可被可移动地附接到竖直齿条526，并在第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522之间对准。在一些实施例中，驱动马达可附接到后小齿轮滑轮524并被构造成使后小齿轮滑轮524沿着竖直齿条526上下移动。

在一系列图9A-9D中描绘了系统500的示例性部署操作。为使系统500为操作做准备，必须将缆线502从线轴512解绕并使其穿线通过部件。在将缆线502穿线通过系统500时，即通过前缓冲系统506、缆线张紧器514、节点联接装置504、后缓冲系统508以及通过过舷单元（在图9A-9D的示意图中未示出）时，可手动驱动线轴512。可通常使用甲板起重机（未示出）将端部配重连接到缆线502的第一端。

最初，如图9A中所示，将缆线502从线轴512上的存储点（storage）解绕并围绕前小齿轮滑轮516进行穿线。线轴512通常由马达驱动，并且当由于缆线502的实质质量以及在线轴512旋转时生成的相关力矩所致而使缆线502盘绕和从线轴512上退绕（uncoil）两种情况时充当绞盘。当缆线502从线轴512解绕时，线轴512在缆线512放出时在该缆线上提供张力。前小齿轮滑轮516可移动地安装在侧向齿条518上，并且可通过在如本文中进一步描述的控制系统的控制下的马达（未示出）沿着侧向齿条518被侧向地驱动。在一个示例性实施方式中，侧向齿条518可包括沿着其长度的齿轮齿的线性阵列，并且马达可转动与线性齿轮齿对接的齿轮以使前小齿轮滑轮516在侧向齿条518上来回移动。

在围绕前小齿轮滑轮516缠绕后，缆线502然后穿过缆线张紧器514，该缆线张紧器以与船速度同步的速度从线轴512拉动缆线502。缆线张紧器514可由一个或多个滑轮组成，缆线502穿过所述滑轮，并且所述滑轮被构造成当部署缆线502和从水柱取回缆线502时在缆线502上提供适当的张力。形成缆线张紧器514的滑轮中的所述一者或多者可以是马达驱动的并具有适当的变速器齿轮传动装置，以便保护前小齿轮滑轮516和线轴512免受可由水柱施放在缆线502上的过大力的影响。

缆线502接下来穿过节点联接装置504，该节点联接装置被构造成通常以固定的间隔间距将多个传感器节点510逐次地附接到缆线502上（以及进一步以相反的操作使节点510从缆线502脱离）。在一个示例性实施例中，每个节点510可配备有附接机构（例如，图2-7的附接机构200），该附接机构将节点510夹持到缆线502上。节点联接装置504可被构造成：从所提供的节点510的供应中拾取具有附接机构的节点510、将节点210上的附接机构放置成邻近于缆线502、压缩闩锁弹簧以打开附接机构上的闩锁、绕缆线502闭合附接机构的夹具、以及释放闩锁弹簧以闭合闩锁并绕缆线502固定夹具以将节点510连接到缆线502。

在穿过节点联接装置504之后，缆线502可被穿线通过形成后缆线缓冲器508的数个滑轮。第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522可位于竖直齿条526的基部的侧向侧部上的固定位置处，后小齿轮滑轮524沿着该竖直齿条移动。后小齿轮滑轮524可通过在如本文中进一步描述的控制系统的控制下的马达（未示出）沿着竖直齿条526被竖直地驱动。在一个示例性实施方式中，竖直齿条526可包括沿着其长度的齿轮齿的线性阵列，并且马达可转动与线性齿轮齿对接的齿轮以使后小齿轮滑轮516在竖直齿条526上进行上下移动。

如图9A-9D中所示，缆线502可在第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522中的每一者下面穿过并越过后小齿轮滑轮516。在竖直齿条526的下端或基部端处，后小齿轮滑轮516可在第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522中的每一者之间穿过到达其竖直行进的低点并解除接合而不与缆线502接触。在穿过后缆线缓冲器508之后，具有所附接节点510的缆线502可经由过舷单元（未示出）部署到水柱中。

在系统启动时，选定线轴512将进入到张力模式中，并且缆线张紧器514将开始以与船速度同步的缆线速度从线轴512拉出缆线502。后缓冲器508将通过移动到其上位置来累积最大量的缆线长度。在用于“附接节点”的信号下，后缓冲器508将开始从所累积的长度放出，由此保持从船放出的稳定的缆线速度。同时，前缓冲器506将通过向前移动开始累积缆线，并由此保持从线轴512离开的稳定的缆线速度。这将一起使缆线502在节点联接装置504中保持静止达足够长的时间以将节点510附接到缆线502。当后缓冲器508到达其完全的向下或“打开”位置时，前缓冲器506将停止，并且连接有节点510的缆线502将朝向过舷单元移动。系统500一检测到节点510已穿过后缓冲器508的区，前缓冲器506就将移动到其后位置并且后缓冲器508将开始以同步速度累积缆线。后缓冲器508一通过到达上位置而累积缆线502的最大长度，系统500就准备好附接另一个节点510。

在图9A-9D中更详细地示出了如上文通常所描述的用于缆线502的部署和节点510的附接的构型和操作。前小齿轮滑轮516在沿着侧向齿条518的后位置中开始，并且后小齿轮滑轮524在竖直齿条526上的上位置中开始。缆线张紧器514开始以恒定速度拉动缆线。因此，缆线502从线轴512解绕，使得其以恒定速度V线性地行进。在一些实施方式中，缆线502的线性速度可高达5节（2.5 m/s）。当确定达到在节点510之间的沿着缆线502的恰当分离距离时，前小齿轮滑轮516开始以基本上½ V的速度在前齿条518上向前移动，以由此收取从线轴512解绕的缆线502的长度。同时，后小齿轮滑轮524开始以基本上½ V的速度在竖直齿条526上向下移动，以由此将先前沿着竖直齿条526延伸的缆线502放出以便以速度V过舷。当前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524沿其相应的方向以缆线502在其被放出时的速度的一半移动时，缆线502相对于节点联接装置504的相对速度为0 V，即缆线502的穿过节点联接装置504的该部分在该参考系中实际上不移动。

通过有效地停止缆线502移动通过节点联接装置504，在前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524分别遍历侧向齿条518和竖直齿条526的长度所花的时间期间，节点510可以容易地附接到缆线502上的期望位置。通常，例如如果过舷速度V为5节（2.5 m/s），则取决于齿条518、526的长度和缆线502的速度，用于这种遍历的时间为约几秒。这对于节点联接装置504进行以下步骤来说是充足的时间：从供应件中拾取节点510、围绕缆线502放置附接机构的夹具、压缩闩锁弹簧以打开附接机构上的闩锁、绕缆线502闭合附接机构的夹具、以及释放闩锁弹簧以闭合闩锁并绕缆线502固定夹具以将节点510连接到缆线502，从而完成节点到缆线502的附接。

一旦节点510附接到缆线502，前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524分别已完成其对侧向齿条518和竖直齿条526的遍历。此时，后小齿轮滑轮524如图9C所示被定位在第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522的下方并且不再与缆线502接触。当前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524分别在侧向齿条518和竖直齿条526上的前位置和底位置中静止时，缆线502继续被缆线张紧器514拉动并以完全的、恒定的部署速度V行进通过整个系统500。如图所示，所联接节点510被附接以从缆线502的底部延伸。以这种方式，节点510不干扰第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522中的任一者，节点510也不干扰后小齿轮滑轮524，该后小齿轮滑轮被定位在缆线502的路径下方足够的距离处，以用于使节点510在后小齿轮滑轮524的顶部上方具有间隙。同样在此时，可将新节点510’放置在节点联接装置504内的如下位置中，所述位置用于拾取新节点510’和将该新节点放置在缆线502上。

一旦节点510已行进超过第二后基部滑轮522，前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524就开始通常以½ V的速度分别沿着侧向齿条518和竖直齿条526行进到其分别在侧向齿条518和竖直齿条526上的前位置和顶位置处的开始位置，如图9D中所示。当前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524移动时，缆线502在海船的船尾处保持其过舷速度V。一旦前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524到达其开始位置，缆线502就沿着其长度以速度V被放出，直到用于地震节点部署系统500的控制系统确定达到节点510之间的期望的分离距离为止，并且附接循环再次开始，如上文以图9A开始所描述的。

在整个节点附接循环期间，缆线502从线轴解绕的速度V与缆线502在从海船的船尾过舷离开而进入水柱中的速度V相同，并且该速度V在整个缆线部署过程中保持恒定。

图10A-10C描绘了由地震节点部署系统500执行的节点脱离过程。在从地震介质（例如，水体）取回缆线502开始时，后缓冲器508将处于下或“打开”位置中，缆线张紧器514将以与船同步的速度卷取（reel）缆线502。线轴512将处于沿相反方向旋转的张力模式以将缆线502缠绕起来。传感器将检测节点510何时接近节点联接装置504。当节点510到达节点联接装置504中的正确位置时，后缓冲器508将开始以与船同步的速度累积缆线502，由此保持离开水的稳定的缆线收取速度。同时，前缓冲器506将以相同速度开始向后移动，由此将节点510保持在节点联接装置504中的稳定位置处达足够长的时间以将节点510与缆线502断开连接。当节点510被断开连接时，前缓冲器506将朝向其中心位置向前移动，并且后缓冲器508将朝向其下或“打开”位置移动。后缓冲器一到达“打开”位置，系统500就准备好接收下一个节点510。

更详细地，如图10A-10C中所示，为了开始缆线取回过程，后小齿轮滑轮524被定位在竖直齿条526上、在第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522下方（如图10A中所示），并且不再与缆线502接触。前小齿轮滑轮516附加地在侧向齿条518上处于完全前位置中。当前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524分别在侧向齿条518和竖直齿条526上的前位置和底位置中静止时，缆线502可以以完全部署速度V通过系统500被卷入或上船。如图10A中所示，所联接的节点510被附接以从缆线502的底部延伸。以这种方式，节点510不干扰第一后基部滑轮520和第二后基部滑轮522中的任一者，节点510也不干扰后小齿轮滑轮524，该后小齿轮滑轮被定位在缆线502的路径下方足够的距离处，以用于使节点510在后小齿轮滑轮524的顶部上方具有间隙。

一旦缆线502上的节点510到达节点联接装置504，控制系统就引起前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524开始通常以½ V的速度分别沿着侧向齿条518和竖直齿条526行进，以在节点联接装置504处停止节点510。即使节点联接装置504前面的缆线区段相对于节点联接装置504是静止的，缆线502也在海船的船尾处保持V的上船速度，并且类似地在前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524移动时保持绕线（spooling）速度V。

通过有效地停止缆线502移动通过节点联接装置504，在前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524分别遍历侧向齿条518和竖直齿条526的长度所花的时间期间，可以容易地使节点510从缆线502脱离，如图10B中所指示的。通常，例如如果过舷速度V为5节（2.5 m/s），则用于这种遍历的时间为约几秒。这对于节点联接装置504进行以下步骤来说是充足的时间：抓住缆线502上的节点510、压缩附接机构上的闩锁弹簧以释放闩锁、允许夹具在偏压力下打开、从缆线502周围移除打开的夹具、释放附接机构上的闩锁弹簧、以及将节点510存放（deposit）成远离缆线502以进行存储、充电、数据下载、清洁等。

一旦已从缆线502移除节点510，前小齿轮滑轮516就开始沿着侧向齿条518从后位置向前移动并形成缆线502的缓冲长度以实现由线轴512收取的连续、恒定速度。后小齿轮滑轮524开始同时从竖直齿条526上的上位置向下移动以放弃缆线502的其缓冲长度，其因此被转移到前缓冲系统506。通过该移动，前小齿轮滑轮516和后小齿轮滑轮524最终返回到它们的开始位置以用于在缆线502的取回期间进行节点脱离，使得下一个节点可以经过后小齿轮滑轮524以被定位在节点联接装置504中，此时重复该循环。在取回期间，缆线502以恒定速度V缠绕到线轴512上，该恒定速度V与缆线502从水柱的收取速度相同。

在图11A-11B中，根据图9A-10C中的示意图的地震节点部署系统600的示例性实施方式被描绘在海船的后甲板644上。系统600被构造成将多个地震接收器节点610附接到缆线602上和使多个地震接收器节点610从缆线602脱离以实现从海船部署和返回到海船。系统600可包括前缓冲系统606和后缓冲系统608以用于控制缆线602相对于节点联接装置604的相对速度。数条缆线602可被存储在数个线轴612上，缆线602从这些线轴放出以用于部署在水柱中或在不使用时缠绕以进行存储。缆线张紧器614可被定位在前缓冲系统606和后缓冲系统608之间以便在放出或绞入缆线602时保持该缆线上的适当张力。节点联接装置604可被定位在缆线张紧器614和后缓冲系统608之间。

当缆线602从线轴612中的一者上的存储点（storage）解绕时，其可围绕绕线装置632上的滑轮穿过，该滑轮帮助退绕线轴612上的缆线602和将缆线602盘绕在线轴612上。线轴612通常由马达驱动，并且当由于缆线602的实质质量以及在线轴612旋转时生成的相关力矩所致而使缆线602盘绕和从线轴612上退绕两种情况时充当绞盘。绕线装置632上的滑轮在杆上侧向地行进以在缆线602围绕线轴612展开或卷绕时跟随该缆线的位置。绕线装置632上的滑轮将缆线602从线轴612之间引导到前缓冲系统606，其中缆线602围绕前小齿轮滑轮616进行穿线。可附加地使用数个附加的固定前引导滑轮634，以沿着前缓冲系统606将缆线602引导到前小齿轮滑轮616。在一个示例性实施方式中，侧向齿条618可包括沿着其长度的齿轮齿的线性阵列，并且马达可转动与线性齿轮齿对接的齿轮以使前小齿轮滑轮616在侧向齿条618上来回移动。

在围绕前小齿轮滑轮616缠绕后，缆线502然后穿过缆线张紧器614。缆线张紧器614可由一个或多个滑轮组成，缆线602绕所述滑轮穿线，并且所述滑轮被构造成当部署缆线602和从水柱取回缆线602时在缆线602上提供适当的张力。滑轮可包括马达驱动的张力驱动滑轮640和数个张力引导滑轮642。张力驱动滑轮640可具有变速器齿轮传动装置，以便保护前小齿轮滑轮616和线轴612免受可由水柱施放在缆线602上的过大力的影响。

缆线602接下来穿过节点联接装置604，该节点联接装置被构造成通常以固定的间隔间距将多个传感器节点610逐次地附接到缆线602上（以及进一步以相反的操作使节点610从缆线602脱离）。节点610可经由输送器系统636从海船上的存储区域输送到节点联接装置604。在一些实施例中，节点610可被设计成分成彼此脱开以用于存储和维护的两个分离部件，例如，电池/存储器部件和传感器/时钟部件。当使用这种部件节点构型时，系统600可包括邻近于节点联接装置604的钉扎（pinning）和解钉扎（unpinning）站638，以在将节点610附接到缆线602之前将节点部件联接在一起，或者在从缆线602移除节点610之后分离节点部件。在一个示例性实施例中，节点610可配备有联接器，该联接器将节点610夹持到缆线602上。节点联接装置604可被构造成：从所提供的节点610的供应中拾取节点610、将联接器放置成邻近于缆线502、压缩闩锁弹簧以打开附接机构上的闩锁、绕缆线502闭合联接器的夹具、以及释放闩锁弹簧以闭合闩锁并绕缆线502固定联接器以将节点510连接到缆线502，从而将节点610连接到缆线602。

在穿过节点联接装置604之后，缆线602可被穿线通过形成后缆线缓冲器608的数个滑轮。第一后基部滑轮620和第二后基部滑轮622可位于竖直齿条626的基部的侧向侧部上的固定位置处，后小齿轮滑轮624沿着该竖直齿条移动。后小齿轮滑轮624可通过在控制系统650的控制下的马达沿着竖直齿条626被竖直地驱动。在一个示例性实施方式中，竖直齿条626可包括沿着其长度的齿轮齿的线性阵列，并且马达可转动与线性齿轮齿对接的齿轮以使后小齿轮滑轮616在竖直齿条626上进行上下移动。控制系统650可进一步控制前缓冲系统606、线轴512、缆线张紧器614、节点联接装置604和系统600的其他部件，以便使部件同步并平衡系统600上的力和负载。

系统600的安装在后甲板644上的其他部件可包括过舷单元628、高压清洗机单元648和甲板起重机646。过舷单元628可包括附加的引导滑轮，并提供坚固的结构性框架以用于将缆线602引导越过海船的船尾并进入水柱中。高压清洗机单元648可用于从节点610和其他部件清除盐水、泥浆和碎屑以便保持并延长这种部件的寿命。甲板起重机646可用于移动、组装或拆卸系统600的在后甲板644上任何部件。

如在图11A和图11B中描绘的示例性实施方式中所指示的，控制系统通常用于致动和同步地震节点部署系统的各种部件。在图12中呈现了由控制系统进行以协调这种地震节点部署系统的示例性节点部署操作700的流程图。最初，应注意，缆线必须从线轴上的存储点布线通过前缓冲系统、张力系统、节点联接装置和后缓冲系统，如开始构型状态702中所指示的。一旦缆线在部署系统内就位，控制系统就将致动线轴上的马达以便以恒定速度放出缆线，如操作704中所指示的。结合地并且在一些情况下同时地，控制系统将致动缆线张紧器中的从动滑轮的马达以在系统内的缆线上施放适当的张力，如操作706中所指示的。在致动线轴和缆线张紧器之后，控制系统不断地监测和调整至线轴马达和缆线张紧器马达的功率以及影响线轴马达和缆线张紧器马达的变速器的换挡，以便在缆线上保持恰当的张力并抵抗缆线上不断变化的力，例如，当线轴旋转时缆线质量的力矩的力以及来自在已经从海船部署的缆线长度上拖曳的水柱的力。

控制系统进一步监测从线轴放出的缆线的长度，如操作708中所指示的，以便识别沿着缆线的节点放置的位置。通常，节点将沿着缆线处于相等的分离距离处并以这些相等的分离距离附接。然而，可以对控制系统进行编程以根据需要将节点以不同的分离距离附接到缆线，以便满足任何特定的地震记录要求。当确定节点附接位置与节点联接装置对齐时，控制系统致动使前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮在齿条上移动的马达。前小齿轮滑轮向前移动并且后小齿轮滑轮同时向下移动，速度基本上是从线轴中放出缆线的速度的一半。通过以这种方式移动前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮以收取前端上的缆线长度并放出后端上所存储的长度，在前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮遍历齿条的周期内，位于节点联接装置处的缆线部段相对于节点联接装置是基本上静止的或以显著减小的速度移动。

在缆线相对于节点联接装置静止的周期期间，控制系统引起节点联接装置将节点附接到缆线，如操作712中所指示的。控制系统可以取决于齿条的长度和缆线的速度来将可用于附接节点的时间控制为约几秒钟。这对于节点联接装置进行以下步骤来说是充足的时间：从供应件中拾取节点、压缩弹簧夹具、围绕缆线放置打开的夹具、以及在节点上释放弹簧夹具以完成节点到缆线的附接。在一些实施例中，例如，如图11A和图11B中所示，控制系统可进一步控制和协调输送器系统以将节点递送到节点联接装置并将其定位成由节点联接装置拾取。

控制系统进一步监测后小齿轮滑轮在竖直齿条上的位置以确定其位置何时在后基部滑轮下方并且没有缆线和所附接的节点，如操作714中所指示的。一旦后小齿轮滑轮到达该底位置，其移动就被控制系统停止并且缆线以恒定速度移动遍及整个部署系统，以与所附接节点一起穿过后缓冲系统并继续到达过舷单元以用于部署到水柱中，如操作716中所指示的。如所指出的，缆线行进通过部署系统的速度在此时相对于系统的所有部件都是恒定的（即，缆线从线轴中脱出的速度与缆线相对于节点联接装置的速度相同，该速度与缆线进入水柱的速度相同）。

在附接到缆线的节点通过后缓冲系统之后，控制系统致动前小齿轮滑轮上的马达以使其向后移动，并且致动后小齿轮滑轮上的马达以使其向上移动，如操作718中所指示的。以这种方式，前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮返回到其在齿条上的开始位置，以使部署系统准备附接下一个节点。

图13是描绘由控制系统进行以协调地震节点部署系统从水柱的这种取回的示例性取回操作800的流程图。与部署一样，为了开始取回操作，缆线必须附接到线轴并被穿线通过前缓冲系统、张力系统、节点联接装置和后缓冲系统，如开始构型状态802中所指示的。

接下来，控制系统确定前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮是否处于用于节点取回和移除的分别被向前和向下定位的恰当的开始位置中，如操作804中所指示的。如果前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮不处于恰当位置中，则控制系统致动使前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮在齿条上移动到恰当位置的马达。

一旦缆线在部署系统中就位并且前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮处于恰当的开始位置中，控制系统将致动线轴上的马达以便以恒定速度盘绕缆线，如操作806中所指示的。结合地并且在一些情况下同时地，控制系统将致动缆线张紧器中的从动滑轮的马达以在系统内的缆线上施放适当的张力，如操作806中进一步所指示的。在致动线轴和缆线张紧器之后，控制系统不断地监测和调整至线轴马达和缆线张紧器马达的功率以及影响线轴马达和缆线张紧器马达的变速器的换挡，以便在缆线上保持恰当的张力并抵抗缆线上不断变化的力，例如，当线轴旋转并获取更多的缆线质量时缆线质量的力矩的力以及来自在处于水柱中的变化的缆线长度上拖曳的水柱的力。

控制系统进一步保持线轴的恒定速度以用于以相同恒定速度从水柱收回缆线，如操作808中所指示的。控制系统可进一步协调张紧器系统中的从动滑轮的旋转速度，以便以盘绕在线轴上的相同速度将缆线拉动通过张紧器系统。当缆线被盘绕时，控制系统进一步监测从水柱取回的缆线的长度，如操作708中所指示的，以便识别用于定位在节点联接装置内的节点的位置，从而以便从缆线移除节点。通常，节点将沿着缆线处于相等的分离距离处并以这些相等的分离距离附接。然而，可根据需要将节点以不同的分离距离附接到缆线，以便满足任何特定的地震记录要求。作为监测缆线长度的补充或替代，控制系统可仅在节点穿过部署系统的在后甲板上的部件时监测该节点的存在和位置。

控制系统具体地确定节点何时已穿过后缓冲系统并与节点联接装置对齐，如操作812中所指示的。此时，前小齿轮滑轮向后移动并且后小齿轮滑轮同时向上移动，速度基本上是缆线到线轴上的盘绕速度的一半，如操作814中所指示的。通过以这种方式移动前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮以收取后端上的缆线长度并放出前端上所存储的长度，在前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮遍历齿条的周期内，位于节点联接装置处的具有所附接节点的缆线部段相对于节点联接装置是基本上静止的或以显著减小的速度移动。

通过有效地停止缆线移动通过节点联接装置，在前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮分别遍历侧向齿条和竖直齿条的长度所花的时间期间，可以容易地使节点从缆线脱离，如操作816中所指示的。通常，用于这种遍历的时间为约几秒。这对于节点联接装置进行以下步骤来说是充足的时间：抓住缆线上的节点、压缩弹簧夹具、从缆线周围移除打开的夹具、在节点上释放弹簧夹具、以及存放节点以进行存储或维护活动。一旦前小齿轮滑轮和后小齿轮滑轮分别到达其终端的后位置和上位置，控制系统就使它们返回到其开始位置以等待下一个节点，同时缆线继续从水柱中被卷入并以恒定速度存储在线轴上。

图14-16描绘了过舷单元928的示例性实施例，该过舷单元被定位在海船的船尾处以用于将具有所附接节点910的缆线902放入水中和从水中取回具有所附接节点910的缆线902而不损坏节点910。过舷单元928可包括两个或更多个旋转滑车轮906和用于承载滑车轮906的旋转支撑框架907。如本文中所使用的术语“滑车轮”指代一种具有用于引导缆线同时改变缆线的行进方向的凹槽的滑轮或轮或辊。在附图中所描绘的实施例中，支撑框架907的形状基本上为正方形，并且四个旋转滑车轮906附接在支撑框架907的相应的拐角处，如下文进一步描述的。滑车轮906彼此间隔开的距离大于节点910的长度，以容许具有所附接节点910的缆线902被定位在两个邻近的滑车轮906之间并在其间沿直线延伸。每个滑车轮可具有平行于支撑框架907的旋转轴线907'的旋转轴线906′。托架或臂908安装到海船的船尾以用于承载旋转支撑框架907。滑车轮906在支撑框架907上被构造成具有大于缆线902的最小可容许弯曲半径的有效曲率半径，以便在部署和取回期间防止对缆线902的损坏。

支撑框架907至少在第一位置和第二位置之间旋转，在第一位置中，沿着缆线902的一定长度的节点910具有通常水平的取向并且由两个滑车轮906支撑，在第二位置中，在延伸到滑车轮906的节点910的每个侧部上具有缆线902的相关联长度的节点910具有通常竖直的取向。在一个实施例中，在缆线902的部署期间，支撑框架907可实际上在节点910到达滑车轮906之前开始旋转，以便防止节点910冲击滑车轮906。在这种实施方式中，当支撑框架907的接收节点910的侧部在角度向上的轨迹上时并且在支撑框架907的具有节点910的侧部到达水平位置之前，节点910将被定位在两个滑车轮906之间。在支撑框架907的旋转期间，节点910不相对于节点910被定位在其间的两个滑车轮906移动，并且节点910连续地由滑车轮906支撑。

在未示出的简单实施例中，支撑框架907可以是直臂。两个滑车轮906可位于臂的相对端处，并且臂可以围绕其中心旋转。托架908将从海船的船尾向后突出，以容许臂从通常为水平或略微倾斜的取向旋转一个完整转弯的至少四分之一到通常为竖直的取向，或者反过来。在已进行了一个完整转弯的四分之一并且递送了具有所附接节点910的缆线902的直区段之后，臂可摆动回到其原始位置以用于接收缆线902的下一个直区段并重复该动作。在另一个实施例中，臂可以是成角度的而不是直的，并且臂的两个半部可例如在其间形成直角。

在图14-16中所示的实施例中，支撑框架907具有位于正方形的拐角处的四个滑车轮906。如图所示，支撑框架907具有在轮毂904和包围的通常为正方形的框架911之间延伸的四个轮辐909。正方形支撑框架907的拐角可被斜切以给予支撑框架907八边形的形状，并且四个旋转滑车轮906安装在斜切的拐角处。如图16中所示，滑车轮906设置有周向凹槽912，该周向凹槽装配接合滑车轮906的缆线902。在未示出的替代实施例中，在其端部处具有旋转滑车轮906的两个相同的臂可垂直地彼此交叉以形成基本上为正方形的旋转支撑框架，该旋转支撑框架具有位于正方形的拐角中的滑车轮906。两个臂可通过支柱互连，以便增加稳定性。在上文描述的所有实施例中，滑车轮906优选地与旋转框架907的旋转轴线907'等距地间隔且彼此等角地间隔。在这种设计中，支撑框架907的所有旋转（例如，一个完整转弯的四分之一或略微更大）都将沿同一方向且没有完全旋转回到紧接的先前位置。旋转支撑框架907可安装在轮毂904中的轴承913中，所述轴承由托架908的叉状端承载。在这种构型中，托架908可能不需要从海船的船尾向后突出以获得足够的间隙。

如上文描述的，支撑框架907可以围绕其自身在轴承913上的中心旋转，并且在框架907的拐角处的滑车轮906可以自由旋转。当支撑框架907不应该旋转时，也可采用锁定系统来阻止其旋转。锁定系统可以是纯机械装置，或者它可以是电或液压系统。

图17A-17D描绘了在操作中的过舷单元928的一系列侧视图。当放出没有任何所附接节点910的缆线902时，缆线902越过过舷单元928，如图17A中所示。缆线902通过左上滑车轮906放出，该左上滑车轮旋转，同时锁定系统防止支撑框架907旋转。仅缆线902和滑车轮906之间的小的摩擦力将在支撑框架907上维护任何旋转力；所有其他力都是平衡的，并且阻止支撑框架907旋转所需的力很小。

当刚性节点910到达过舷单元928时，它将到达在两个上滑车轮906之间的中间的位置，如图17B中所示。此时，锁定系统被释放，并且支撑框架907可以自由旋转且在节点910和支撑框架907之间没有相对移动。在其他实施例中，支撑框架907可具有处于稍微倾斜的开始位置，使得节点910实际上被接收并被定位在右上滑车轮906和右下滑车轮906之间，且然后支撑框架907开始旋转。以这种方式，当缆线通过过舷单元928放出时，节点910将不影响任何滑车轮906。在这种构型的情况下，支撑框架907与缆线902一起旋转，并且保护节点910以免受任何弯曲或其他应力的影响。如图17C中所示。

当支撑框架907已旋转了一个完整转弯的大约四分之一或四分之一和一半之间时，锁定系统再次接合，从而防止支撑框架907再旋转。如图17D中所示，缆线902现在可以继续通过左上滑车轮906滚转，直到下一个节点906到达过舷单元928为止。当到时间取回具有所附接节点910的缆线902时，上船单元928沿相反的旋转方向操作，以确保节点910落在滑车轮906之间以防止损坏节点910。

在图18中描绘了过舷单元928的替代实施例。在该实施例中，过舷单元928与位置感测装置950配对，该位置感测装置被定位在海船的船尾处并被定向成具有视场952以在节点910从水中显现并接近以上船模式作用的过舷单元928时捕获这些节点。位置感测装置950对节点910进行位置感测的目的是准确地确定节点910的位置，且更重要的是，确定节点910距过舷单元928的顶部后滑车轮906的距离。当来自位置感测装置950的位置信息指示节点910处于适当的阈值位置中时，位置感测装置950可以将控制信号发送到过舷单元928以接合驱动轮毂904的马达或释放轴承913上的锁以使支撑框架907在轴承913上旋转。通过这种感测和控制动作，当支撑框架907开始旋转时，节点910将被定位在上后滑车轮906和下后滑车轮906之间，如图18中所示。进一步地，当支撑框架907旋转时，节点910将相对于支撑框架907上的滑车轮906而保持静止，直到该节点经过上前滑车轮906的位置为止，如图18中所示。以这种方式，节点910将不被拉过或以其他方式影响滑车轮906，且因此，在缆线902和节点904取回期间由于与过舷单元928的接触所致而损坏节点910的可能性被最小化。

在一些实施例中，位置感测装置950可以是具有三维视场的立体相机。用这种相机布置感知深度的能力提供了对节点910相对于其他结构的位置的更精确测量。例如，一些立体相机在相机距物体的距离高达3 m的情况下在视场中具有在5 cm以内的测量精度。在其他实施例中，位置感测装置950可以是与控制系统结合使用的标准相机或视频相机，该控制系统可以相对于视场952内的一个或多个已知参考标记来分析节点910的图像。控制系统可以解释节点910相对于参考标记的位置，以计算节点910的精确位置并将适当的控制触发提供给过舷单元928。在又其他实施例中，可将激光幕（laser curtain）发生器用作位置感测装置950，并且可以接收来自具有激光幕的场的节点910的反射并通过计算将这些反射内插到节点910的精确的位置测量中以用于触发支撑框架907在过舷单元928中的旋转。用于在视场952内识别节点910的位置的其他测量系统（例如，接近传感器或运动传感器）也可与用于过舷单元928的控制系统集成在一起，以在缆线902上船期间将适当的控制命令提供给过舷单元928。

所有方向引用（例如，近侧、远侧、上部、下部、向上、向下、左、右、侧向、纵向、前、后、顶、底、上方、下方、竖直、水平、径向、轴向、顺时针和逆时针）仅用于识别目的，以帮助读者理解本文中所公开的结构并且不会对特别是关于这种结构的位置、取向或使用造成限制。除非另有指示，否则连接引用（例如，附接、联接、连接和联结）将被广义地解释，并且可包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因而，连接引用不一定推断出两个元件直接连接并且彼此成固定关系。示例性附图仅出于图示的目的，并且本文所附附图中所反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可变化。

以上说明书、示例和数据提供了如权利要求中定义的本发明的示例性实施例的结构和使用的完整描述。尽管上文已以某种程度的特殊性或参考一个或多个单独的实施例描述了所要求保护的发明的各种实施例，但是本领域技术人员可在不脱离所要求保护的发明的精神或范围的情况下对所公开的实施例进行众多更改。因此，预期其他实施例。意图是，以上描述中包含的以及附图中示出的所有内容应被解释为仅图示特定实施例而非限制。在不脱离如在以下权利要求中限定的本发明的基本要素的情况下，可进行细节或结构上的改变。

Claims (14)

1.一种用于将传感器节点可释放地附接到缆线的附接系统，所述附接系统包括：

夹具基部，其固定到所述传感器节点的表面，其中，所述夹具基部进一步包括闩锁，当所述附接系统处于联接状态和脱开状态两者时，所述闩锁被偏压在闩锁位置中；以及

夹具握把，当所述附接系统处于所述脱开状态时，所述夹具握把可枢转地附接所述夹具基部并被偏压在打开位置中；

其中，当所述附接系统处于所述联接状态时，所述夹具握把通过所述闩锁固定到所述夹具基部。

2.根据权利要求1所述的附接系统，其进一步包括通道，当所述附接系统附接到所述缆线时，所述通道安置在所述夹具基部和所述夹具握把之间，所述缆线被定位在所述通道内。

3.根据权利要求2所述的附接系统，其中，所述通道的第一部分被限定在所述夹具握把内，并且所述通道的第二部分被限定在所述夹具基部内。

4.根据权利要求3所述的附接系统，其中，多个凸起的肋从所述通道的所述第一部分的表面、所述通道的所述第二部分的表面或两者延伸。

5.根据权利要求1所述的附接系统，其中

所述夹具基部进一步包括形成在其上的第一组铰链节；

所述夹具握把进一步包括形成在其上的第二组铰链节，并且所述第二组铰链节被构造成与所述第一组铰链节可枢转地对接；并且

铰链销被定位在所述第一组铰链节和第二组铰链节之间和之内，以在所述夹具基部和所述夹具握把之间形成铰链式附接。

6.根据权利要求1所述的附接系统，其中，所述夹具握把进一步包括多个闩锁指状件，当所述附接系统处于所述联接状态时，所述多个闩锁指状件通过所述闩锁固定到所述夹具基部。

7.根据权利要求6所述的附接系统，其中

所述闩锁进一步包括闩锁销，所述闩锁销具有通过多个键槽分离的多个闩锁板，其中当所述附接系统处于所述脱开状态时，所述闩锁指状件被构造成当通过第一外力将所述闩锁迫入打开位置中时且进一步地当通过第二外力将所述夹具握把迫入闭合位置中时装配在所述键槽内；并且

当所述第一外力和第二外力被移除使得所述闩锁返回到所述闩锁位置时，所述闩锁指状件通过所述闩锁板而保持在所述闩锁内以将所述夹具握把保持在所述闭合位置中。

8.一种地震传感器节点设备，其包括：

缆线，其被构造成用于部署到地震介质；以及

联接到所述缆线的多个地震传感器节点，其中，每个传感器节点包括：

地震传感器，其安置在壳体内并被构造成响应于在所述地震介质中传播的地震能量而生成信号；以及

联接机构，其固定到所述壳体的外部以用于将所述壳体可移除地联接到所述缆线，其中，所述联接机构包括：

夹具，其被构造成在联接状态中握持所述缆线并在脱开状态中被偏压在打开位置中；以及

夹具闩锁，其被构造成在所述联接状态中固定所述夹具并且既在所述联接状态中当所述夹具固定时被偏压在所述闩锁位置中又在所述脱开状态中被偏压在所述打开位置中。

9.根据权利要求8所述的地震传感器节点设备，其进一步包括通道，当所述联接机构附接到所述缆线时，所述通道安置在所述联接机构内，所述缆线被定位在所述通道内。

10.根据权利要求9所述的地震传感器节点设备，其中，所述通道的第一部分被限定在所述夹具的第一部分内，并且所述通道的第二部分被限定在所述夹具的第二部分内。

11.根据权利要求10所述的地震传感器节点设备，其中，多个凸起的肋从所述通道的所述第一部分的表面、所述通道的所述第二部分的表面或两者延伸。

12.根据权利要求8所述的地震传感器节点设备，其中，所述夹具进一步包括：

第一组铰链节，其形成在所述夹具的第一部分中；

第二组铰链节，其形成在所述夹具的第二部分中并被构造成与所述第一组铰链节可枢转地对接；以及

铰链销，其被定位在所述第一组铰链节和第二组铰链节之间和之内，以在所述夹具的所述第一部分和所述夹具的所述第二部分之间形成铰链式附接。

13.根据权利要求10所述的地震传感器节点设备，其中，所述夹具的所述第二部分进一步包括多个闩锁指状件，当所述联接机构处于所述联接状态时，所述多个闩锁指状件通过所述闩锁固定到所述夹具的所述第一部分。

14.根据权利要求13所述的地震传感器节点设备，其中，

所述闩锁进一步包括闩锁销，所述闩锁销限定通过多个键槽分离的多个闩锁板；

当所述联接机构处于所述脱开状态时，所述闩锁指状件被构造成当通过第一外力将所述闩锁迫入打开位置中时且进一步地当通过第二外力将所述夹具迫入闭合位置中时装配在所述键槽内；并且

当所述第一外力和第二外力被移除使得所述闩锁返回到所述闩锁位置时，所述闩锁指状件通过所述闩锁板而保持在所述闩锁内以将所述夹具保持在所述闭合位置中。