CN112230271A - 基于有线采集设备的通讯方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于有线采集设备的通讯方法、装置及系统，该方法包括：获取激发设备发出的请求激发信号；对请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，并将模拟请求激发信号发送至有线采集设备；当检测到有线采集设备的工作状态时，识别工作状态得到识别结果；识别结果包括卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态其中之一或任意组合；将识别结果解编为激发命令；将激发命令发送至译码器，以控制激发设备启动激发。本发明缓解了地震勘探生产采集的通讯瓶颈，进而减少待工时间、提高生产采集效率，降低作业成本。

Description

基于有线采集设备的通讯方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其是涉及一种基于有线采集设备的通讯方法、装置及系统。

背景技术

在石油地球物理勘探技术领域，地震勘探数据的采集主要依靠两种设备协同工作：采集设备和激发设备。采集设备包括有线采集设备、无线采集设备和节点设备。激发设备用于激发地震波，利用脉冲震源(炸药、气枪、电火花等)或可控震源向地下传输能量，并通过源激发控制系统(包括编码器和译码器)与采集设备进行同步、激发控制、质量控制。源激发控制系统的同步基本依靠电台通讯同步，二者通过预先测定并预设的延迟时间校正采集设备的记录时间，以实现同步触发、同步采集。随着技术的进步，GPS授时系统逐渐进入地震勘探采集领域，其优势在于可以通过在控制命令中预定GPS时间的方式进行同步触发、同步采集，相较于电台同步进一步提高了数据的时间精度。

目前，国内开放给地震勘探生产采集的频段为150MHz左右，实际通讯半径为18KM左右，在黄土塬、高山、大沙漠地区还存在大量电台通讯死角。在部分城区等商用地震网络覆盖的区域可以依靠移动通讯网络进行控制、通讯，但地震勘探生产采集绝大部分位于沙漠、戈壁、高原山区、草原等无网络覆盖区域。因此市场上绝大多数源激发控制系统对于井炮的控制依靠电台，全部可控震源扫描控制和质量控制依靠电台。电台通讯能力成为制约地震勘探生产采集的一大瓶颈。设备可以铺设到的地区但信号无法覆盖，基本的激发无法保证，一些基于网络通讯的质量控制手段更是无法进行。当前采用的方式主要为提高电台功率、高架天线、架设电台中继等方式拓展通讯能力，但效果有限，尤其在部分死角地区需要地震勘探采集仪器主机频繁搬家以激发电台难以覆盖的激发点区域，由此带来大量的待工时间，降低生产采集效率，提高作业成本。

发明内容

本发明提供了一种方法及装置，可以利用有线设备进行通讯数据传输，且不占用有线通讯带宽，可作为常规施工方法在极端地形施工时通讯死角的补充，减少待工时间、提高生产采集效率，降低作业成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种有线采集设备的通讯方法，该方法应用于终端设备，所述终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接；该方法包括：获取激发设备发出的请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息；对所述请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，并将所述模拟请求激发信号发送至有线采集设备；当检测到所述有线采集设备的工作状态时，识别所述工作状态及其持续时长得到识别结果；所述工作状态包括卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态其中之一或任意组合；将所述识别结果解编为激发命令；所述激发命令包括待激发的所述线号信息、所述桩号信号和所述GPS时间信息；将所述激发命令发送至译码器，以控制所述激发设备启动激发。

第二方面，本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的通讯方法，该方法应用于地震仪器主机，所述地震仪器主机与有线采集设备通信连接；所述有线采集设备与终端设备通信连接；所述方法包括：获取有线采集设备发送的数字请求激发信号；所述数字请求激发信号由所述有线采集设备对模拟请求激发信号进行模数转换得到；对所述数字请求激发信号进行解编得到请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息；根据所述请求激发信号生成激发命令，并将所述激发命令转换为压缩码；根据所述压缩码控制所述有线采集设备的工作状态。

第三方面，本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的通讯装置，该装置应用于终端设备，所述终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接；该装置包括：第一电台模块，用于获取激发设备发出的请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号、桩号和GPS时间；第一控制模块，用于对所述请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，并将所述模拟请求激发信号发送至有线采集设备；检测模块，用于当检测到所述有线采集设备的工作状态时，识别所述工作状态及其持续时长得到识别结果；所述工作状态包括卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态其中之一或任意组合；第二控制模块，用于将所述识别结果解编为激发命令；所述激发命令包括待激发的所述线号信息、所述桩号信号和所述GPS时间信息；第二电台模块，用于将所述激发命令发送至译码器，以控制所述激发设备激发地震波。

第四方面，本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的通讯装置，该装置应用于地震仪器主机，所述地震仪器主机与有线采集设备通信连接；所述有线采集设备与终端设备通信连接；该装置包括：获取模块，用于获取有线采集设备发送的数字请求激发信号；所述数字请求激发信号由所述有线采集设备对模拟请求激发信号进行模数转换得到；解编模块，用于对所述数字请求激发信号进行解编得到请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号、桩号和GPS时间；转换模块，用于根据所述请求激发信号生成激发命令，并将所述激发命令转换为压缩码；控制模块，用于根据所述压缩码控制所述有线采集设备的工作状态。

第五方面，本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的地震勘探系统，该系统包括：地震仪器主机、有线采集设备、编码器、终端设备，以及布设于施工现场的译码器和激发设备；所述终端设备别与所述有线采集设备和所述译码器通信连接；所述终端设备包括第三方面的通讯装置；所述地震仪器主机包括第四方面的通讯装置。

第六方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利上述基于有线采集设备的通讯方法。

第七方面，本发明实施例还提供计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述基于有线采集设备的通讯方法的计算机程序。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种基于有线采集设备的通讯方法、装置及系统，该方法应用于终端设备，终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接，该方法包括：获取激发设备发出的请求激发信号，其中，请求激发信号包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息，为了使有线采集设备能够接收请求激发信号，需将请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，之后，当检测到有线采集设备的工作状态时，识别该工作状态及其持续时长得到识别结果，工作状态包括：卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态其中之一或任意组合，将识别结果解编为激发命令，最后，将激发命令发送至译码器，以通过译码器控制激发设备启动激发工作。本发明实施例可以基于有线采集设备，通过数模转换实现请求激发信号从激发设备到地震仪器主机的传递，主机根据请求激发信号生成激发命令，并通过激发命令控制有线采集设备的工作状态来传递该激发命令，本发明实施例对检测到的工作状态识别结果进行解编可以得到激发命令，再将该激发命令发送至译码器，实现激发命令从地震仪器主机到激发设备的传递，本发明实施例缓解了地震勘探生产采集的通讯瓶颈，进而减少待工时间、提高生产采集效率，降低作业成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于有线采集设备的通讯方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于有线采集设备的通讯方法流程图；

图3为本发明实施例提供的现有技术在复杂地形施工方式示意图；

图4为本发明实施例提供的本发明在复杂地形施工方式示意图；

图5为本发明实施例提供的基于有线采集设备的通讯装置结构框图；

图6为本发明实施例提供的另一种基于有线采集设备的通讯装置结构框图；

图7为本发明实施例提供的计算机设备结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，有线采集设备利用线缆传输地震数据和对设备的控制信息，实时获取地震资料，占据90％以上市场。无线设备由于无线通讯带宽、距离等方面的限制，尤其是带道能力的局限，使得应用较为有限。节点设备基本不与外界通讯，采用本地记录原始数据的方式。连续记录的地震数据利用GPS时间戳后期分离获得地震采集数据。但由于其不具备实时质量控制能力，其工作模式时常不被认可，但随着高密度、复杂趋于的推进，节点设备为今后地震勘探采集设备发展的方向。目前主要与有线设备混用，用于山地、城市等难以铺设电缆的特殊地形，及其他地震勘探采集难点地区。

部分有线地震采集系统具备有线编码器能力，即将源控制系统中的编码器置于采集排列中，可控震源等源激发设备上安装译码器，通过地震采集电缆传输扫描控制和质量控制信息。但该类设备无法在接收排列中大量使用：首先，其价格较高，单台成本超过20万元；其次，有线编码器设备受限于地震电缆的实时传输能力，更共享地震采集数据的带宽，造成其传输带宽极低，仅支持4800bps左右的数据传输能力，无法支持高级应用；再次，由于有线编码器最终依旧通过电台传输控制命令，其作用相当于架设电台中继，依旧无法完全解决通讯死角问题；最后，由于有线编码器和普通编码器的控制模式不同，二者无法同时使用，仅能够支持极个别特殊地形的源激发，设备需来回切换。因而有线编码器使用并不广泛。此外，有线编码器由于协议控制仅能传输关于源激发的部分信息，无法利用其实现如质量控制信息、排列状态信息等其他信息的传输。

基于此，本发明实施例提供的一种基于有线采集设备的通讯方法、装置及系统，可以使用有线采集设备的不同工作状态和采集通道作为通讯数据上传下行路径，兼容性更强，不同厂家采集设备经过简单设置都可以使用。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于有线采集设备的通讯方法进行详细介绍。

本发明实施例提供了一种基于有线采集设备的通讯方法，参见图1所示的一种基于有线采集设备的通讯方法流程图，本发明实施例提供的方法应用于终端设备，终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接，有线采集设备与地震仪器主机通信连接，该方法包括以下步骤：

步骤S102，获取激发设备发出的请求激发信号。

在实施本发明实施例之前，需对电台进行调频，以使译码器的电台和终端设备的电台进行通讯。终端设备的电台模块获取译码器的电台发送的源于激发设备发出的请求激发信号，请求激发信号可以为Ready信号，包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息。

步骤S104，对请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，并将模拟请求激发信号发送至有线采集设备。

在本发明实施例中，由于请求激发信号为数字信号，为了将请求激发信号发送至有线采集设备，以通过有线采集设备进行信号传输，而有线采集设备需接收模拟信号，因此，需要对请求激发信号进行数模转换，以便该信号被有线采集设备接收。例如，可以将当前待激发的线号、桩号、当前GPS时间转换为4位宽的16位电平数据流，输入接入的地面设备的采集通道中(电源站或采集站都有4个通道)。

本发明实施例将请求激发信号通过终端设备发送至采集设备，以利用采集设备现有的线缆进行信号传输，因此，可以应用于电台通讯死角，以缓解电台通讯信号无法覆盖或通讯效果差等问题。

步骤S106，当检测到有线采集设备的工作状态时，识别工作状态及其持续时长得到识别结果。

在本发明实施例中，有线采集设备接收到模拟请求激发信号之后，会与地震仪器主机进行交互，并根据地震仪器主机的命令工作。当终端设备检测到有线采集设备的工作状态时，需确定各个工作状态及各个工作状态持续时长以得到识别结果，其中，工作状态包括卸电状态、待机状态、测试状态和或采集状态其中之一或任意组合。例如，识别结果可以为：卸电状态2秒钟，待机状态1秒钟，需要说明的是，识别结果中包括至少一种工作状态及其持续时长。识别工作状态的过程可以具体为：使用功率检测模块连接于电源站供电设备中，或使用高精度霍尔电流计检测线缆间的电流，从而根据电流大小确定有线采集设备处于哪种工作状态。

需要说明的是，通常，有线采集设备处于采集状态，在本发明实施例中，地震仪器主机会控制有线采集设备在卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态这四种工作状态中进行切换，使用有线采集设备工作状态的切换，实现对控制命令进行传递。

另外需要说明的是，在本发明实施例中，由于地震仪器主机是根据模拟请求激发信号与有线采集设备进行交互的，因此地震仪器主机的命令中可以包括对模拟请求激发信号的反馈信息。

步骤S108，将识别结果解编为激发命令。

根据有线采集设备的工作状态确定该识别结果的激发命令，激发命令可以为Fire命令，包括：线号信息、桩号信息和预计要激发的GPS时间信息，还可以包括预先存储的激发参数信息。

步骤S110，将激发命令发送至译码器，以控制激发设备启动激发。

在本发明实施例中，可以通过终端设备的电台模块将激发命令发送至译码器的电台模块，以使译码器控制激发设备依照激发命令中的线号信息、桩号信息和预计要激发的GPS时间信息启动激发地震波。

本发明实施例提供了一种基于有线采集设备的通讯方法，该方法应用于终端设备，终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接，该方法包括：获取激发设备发出的请求激发信号，其中，请求激发信号包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息，为了使有线采集设备能过接收请求激发信号，需将请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，之后，当检测到有线采集设备的工作状态时，识别该工作状态，识别结果包括：卸电状态、待机状态、测试状态或采集状态，将识别结果解编为激发命令，最后，将激发命令发送至译码器，以通过译码器控制激发设备启动激发工作。本发明实施例可以基于有线采集设备，通过线采集设备的不同工作状态实现激发命令的下行，通过数模转换实现请求激发信号的上行，缓解了地震勘探生产采集的通讯瓶颈，进而减少待工时间、提高生产采集效率，降低作业成本。

为了获得能够被激发设备识别的激发命令，将识别结果解编为激发命令，可以按照以下步骤执行：根据预设规则对识别结果中各工作状态及各工作状态持续时间的组合情况进行解编，得到激发命令。

在本发明实施例中，识别结果中包括四种工作模式：卸电、待机、测试和采集。其中，卸电时供电设备的功耗基本为0，待机时功耗较低，测试时由于开启内部信号发生器，功耗最高，采集时功耗较高，由此就获得了4个基本状态。例如，电源站(供电设备，使用55米道距线缆带52道情况下)卸电功耗约为0W，待机功耗为12.95W，采集功耗为13.01W，测试功耗为13.90W，由于其供电为12V，因此电流分别为，0A，1.0792A，1.0842A，1.1583A。采集站功耗为0W，0.710W，0.715W，0.775W。可以根据电流确定工作状态，并且，可以将卸电、待机、测试和采集四种工作状态依次标定为0，1，2，3。根据各工作状态及各工作状态持续时间的组合可以确定激发命令。

需要说明的是，预设规则可以根据需求进行设置，例如，可以设置为：当各工作状态及各工作状态持续时间的组合为卸电5秒及待机3秒时，激发线号为a，桩号为b，GPS时间为c，也可以设置为：当各工作状态及各工作状态持续时间的组合为卸电2秒、待机1秒、采集3秒和测试0秒时，激发线号为d，桩号为b，GPS时间为e。本发明实施例对具体预设规则不作具体限定。

考虑到为了实现对激发结果的评价，该方法还包括以下步骤：获取激发设备发出的质量控制信息。质量控制信息至少包括振动的振次编号信息、GPS坐标信息、GPS时间信息、出力信息、畸变信息和相位信息；对质量控制信息进行数模转换得到模拟质量控制信号，并将模拟质量控制信号发送至有线采集设备。

在本发明实施例中，质量控制信息是从译码器电台模块发出的信号，获取该信号，并进行数模转换，得到模拟质量控制信号后发送至有线采集设备，以便于有线采集设备通过线缆传输至地震仪器主机，按照与传输请求激发信号相同的路径进行数据传输，具体步骤本发明实施例不再赘述。

参见图3所示的现有技术在复杂地形施工方式示意图，现有方法通过高架天线等仍无法解决死角地区的通讯问题，本发明实施例提供的一种基于有线采集设备的通讯方法，可作为常规施工方法在极端地形施工时通讯死角的补充，利用有线设备特点进行数据传输，且不占用有线通讯带宽。相较于以往需要架设中继站、架设远程编码器、仪器主机搬家的方式，因为特殊地形造成待工时间更少，且可在铺设有线设备线缆时同时铺设，可实现无通讯死角施工，参见图4所示的本发明在复杂地形施工方式示意图。此外，不同于不同厂家的远程编码器等解决方案,本发明直接使用不同工作状态和采集通道作为数据上传下行路径，兼容性更强，不同厂家采集设备经过简单设置都可使用。

参见图2所示的另一种基于有线采集设备的通讯方法流程图，本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的通讯方法，应用于地震仪器主机，地震仪器主机与有线采集设备通信连接；有线采集设备与终端设备通信连接；设备终端与译码器通信连接；该方法包括：

步骤S202，获取有线采集设备发送的数字请求激发信号。

在本发明实施例中，地震仪器主机接收有线采集设备通过线缆发送的数字请求激发信号。需要说明的是，由于有线采集设备仅能传输数字信号，在收到模拟请求激发信号后，有线采集设备通过对模拟请求激发信号进行模数转换得到数字请求激发信号。

步骤S204，对数字请求激发信号进行解编得到请求激发信号。请求激发信号包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息。

在本发明实施例中，对数字请求激发信号进行解编是指对数字请求激发信号进行识别的过程，可以是从地震数据中分离出控制数据的过程，包括把记录的不同电平还原为译码器和地震仪器主机能够识别的控制信息的过程。控制信息包括可以请求激发信号，如Ready信号。

步骤S206，根据请求激发信号生成激发命令，并将激发命令转换为压缩码。

在本发明实施例中，地震仪器主机根据请求激发信号(即Ready信号)发出激发命令(即Fire命令)，激发命令包括将要激发的线号、桩号、预计要激发的GPS时间、激发参数(激发参数包括扫描信号特征码等，该参数在一个生产工区一般不会变更)。将该激发命令转换为压缩码，其中，压缩码是可以被有线采集设备识别的控制指令。

步骤S208，根据压缩码控制有线采集设备的工作状态。

在本发明实施例中，可以根据压缩码控制上传数字请求激发信号连接的地面采集设备的工作状态，从而通过有线采集设备的工作状态体现激发命令。

需要说明的是，在通讯情况良好的地震勘探生产采集区域，通常地震仪器主机可以通过电台将激发命令直接发送至译码器的电台，以使译码器控制激发设备进行激发，在本发明实施例中，需通过采集设备和终端设备将激发命令发送至译码器的电台，因此，需要将激发命令转换为压缩码，以控制有线采集设备的工作状态，通过工作状态传递激发命令，便于终端设备对激发命令的识别和传递。

为了控制采集设备的工作状态，将激发命令转换为压缩码，可以按照以下步骤执行：

将激发命令将要激发的线号、桩号和GPS时间转换为有线采集设备的工作状态及各工作状态持续时间的组合；根据有线采集设备的工作状态及各工作状态持续时间的组合确定压缩码。

在本发明实施例中，激发命令将要激发的线号、桩号和GPS时间可能有多种组合，根据有线采集设备的工作状态及各工作状态持续时间进行组合，可以对每种激发命令得到一种工作状态及各工作状态持续时间组合，继而根据每种工作状态及各工作状态持续时间组合确定一个压缩码，压缩码可以用于控制有线采集设备按照该组合进行工作，从而通过有线采集设备的工作状态实现控制命令的传递。

考虑到为了实现对激发结果的评价，该方法还包括以下步骤：获取有线采集设备发送的数字质量控制信号；数字质量控制信号由有线采集设备对模拟质量控制信号进行模数转换得到；识别并解编数字质量控制信号，对解编结果存档。

在本发明实施例中，获取数字质量控制信号与获取有线采集设备发送的数字请求激发信号采用相同的路径，本发明实施例不再赘述。在得到数字质量控制信号后，将该数据上传至数据库存档，完成一次激发。

本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的通讯装置，参见图5所示的基于有线采集设备的通讯装置结构框图，该装置包括：

第一电台模块51，用于获取激发设备发出的请求激发信号；请求激发信号包括待激发的线号、桩号和GPS时间；第一控制模块52，用于对请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，并将模拟请求激发信号发送至有线采集设备；检测模块53，用于当检测到有线采集设备的工作状态时，识别工作状态及其持续时长得到识别结果；工作状态包括卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态其中之一或任意组合；第二控制模块54，用于将识别结果解编为激发命令；激发命令包括待激发的线号信息、桩号信号和GPS时间信息；第二电台模块55，用于将激发命令发送至译码器，以控制激发设备激发地震波。

本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的通讯装置，参见图6所示的另一种基于有线采集设备的通讯装置结构框图，该装置包括：

获取模块61，用于获取有线采集设备发送的数字请求激发信号；数字请求激发信号由有线采集设备对模拟请求激发信号进行模数转换得到；解编模块62，用于对数字请求激发信号进行解编得到请求激发信号；请求激发信号包括待激发的线号、桩号和GPS时间；转换模块63，用于根据请求激发信号生成激发命令，并将激发命令转换为压缩码；控制模块64，用于根据压缩码控制有线采集设备的工作状态。

本发明实施例还提供一种基于有线采集设备的地震勘探系统，该系统包括：地震仪器主机、有线采集设备、编码器、终端设备，以及布设于施工现场的译码器和激发设备；终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接；终端设备包括上述应用于终端设备的通讯装置；地震仪器主机包括上述应用于地震仪器主机的通讯装置。

终端设备主要包括测模块、控制模块和电台模块。检测模块，使用功率检测模块连接于电源站供电设备中，或使用高精度霍尔电流计检测线缆间的电流用于排列中其他位置，在地震勘探仪器主机上在一定时长内设置该段排列不同的工作状态，实现4进制数的下行数据(命令)传输。控制模块，能够实现下行位数据标定，即识别三种或四种工作状态的采集设备的功耗(电流)，分别对应状态0，1，2，3；能够将成序列的采集设备工作状态识别为压缩控制码，并将预制的压缩控制码翻译为传输给电台的控制命令；能够将电台接收到并输出至控制芯片的上行信息解编，并通过16位模数转换芯片(小于地震勘探采集设备的采集位数)将上行信息转换能够为地震勘探采集地面设备的采集通路识别的不同高低的电平，输出至地震勘探采集地面设备的采集通路中；能够识别设备本身所处的位置，包括通过GPS芯片获得绝对地理位置(GPS坐标)和在连接时输入的排列中的相对位置(接收线号、桩号)。电台模块，能够通过电磁波发送和接收信息，并将信息通过串口、网口或其他形式传输至控制模块中。分别连接于终端设备和激发设备上，用于交互信息。

可以在地震仪器主机上设置控制软件，以实现以下功能：一、能够进行上行数据位标定，以连接16位数模转换芯片为例，在预先设定的地面设备工作前放增益下输出仪器主机能够识别的16个不同高低的电平。第二、并能够通过预先设置识别作为上行数据的地震道位置(接收线号、桩号)及地震道采集到的电压数据代表的上行信息。第三、能够通过地震勘探采集主机软件控制所需发送下行数据的地面设备依照所需的方式、时长、工作于不同模式(卸电、待机、测试、采集)。

需要说明的是，需在地震勘探采集地面设备接收排列中连接若干终端设备，保证全部激发设备的工作区域处于电台覆盖范围内。

目前市场上的地震勘探采集设备都具备24位以上的模数采集能力，单个设备具备一个或多个采集通道。以一个有线采集系统为例，其单个采集设备具备4个24位模数转换通道，其量程范围为：在0dB的增益下0.79μV至1.768V，在24dB的增益下0.098μV至0.11V。因此可使用数字-模拟转换芯片并通过电路输出地面设备能够识别范围的模拟信号，接入地震采集地面设备的模拟输入通道中，实现位长小于24位的上行数据传输。

以一次地震勘探采集设备的高效采集激发控制流程为例，介绍本系统的工作流程：某桩号附近的可控震源由于处于常规的激发控制电台死角无法与地震仪器采集主机通讯，连续发出采集Ready信号无响应，可以按照以下步骤控制本系统，以缓解通讯障碍。

1、将电台切换至本发明的电台模块；

2、通过电台模块发送请求激发命令(Ready信号)，包括当前待激发的线号、桩号、当前GPS时间。

3、终端设备的电台模块接收到以上信息，将当前待激发的线号、桩号、当前GPS时间转换为4位宽的16位电平数据流，输入接入的地面设备的采集通道中(电源站或采集站都有4个通道)。

4、地震仪器主机的连续采集模式以地震电压的方式接收到线号、桩号、当时GPS时间信息，并以SEG格式记录下来。

5、控制软件识别到该段信息，解编为请求激发命令，转换为地震仪器主机可以识别的请求激发命令(Ready信号)。

6、地震仪器主机根据Ready信号发出激发命令(Fire命令)，激发命令包括将要激发的线号、桩号、预计要激发的GPS时间、激发参数(激发参数包括扫描信号特征码等，该参数在一个生产工区一般不会变更)。

7、控制软件识别到激发命令，并将该激发命令转换为压缩码，根据压缩码控制上传该命令连接的地面采集设备的工作状态。

8、终端设备识别到连接的地面采集设备的工作状态的变化，并解编为激发命令，该命令包括线号、桩号、预计要激发的GPS时间，并将预先存储的激发参数附于以上信息中，通过电台模块发出。

9、可控震源的电台模块接收到激发命令，依照该GPS时间启动激发，并将振动后的质量控制信息通过电台模块发出，质量控制信息包括该次振动的振次编号、GPS坐标、GPS时间、出力、畸变、相位等其他信息，该信息长度约为233bytes。

10、终端设备的电台模块接收到质量控制信息，将其转换为4位宽的16位电平数据流，输入接入的地面设备的采集通道中。

11、地震仪器主机的连续采集模式以地震电压的方式接收到该振次的质量控制信息，并以SEG格式记录下来。

12、控制软件识别到质量控制信息，解编为振次编号、GPS坐标、GPS时间、出力、畸变、相位等其他信息，传输至数据库存档，完成本次激发。

在实际应用中，还会包括故障排查的操作，以一次地震勘探采集设备的排列故障排查工作流程为例，介绍本系统的工作流程：某桩号附近的地震采集设备存在故障造采集中断，但该位置负责区域的查线人员处于通讯死角无法利用常规电台通知整改。

1、将电台切换至本发明的电台模块；

2、主机控制软件识别到故障位置桩号，并将该信息转换为压缩码，根据压缩码控制上传该命令发送目的(距离该查线人员距离最近或通讯较好的终端设备)连接的地面采集设备的工作状态。

3、终端设备识别到连接的地面采集设备的工作状态的变化，并解编为故障设备位置和类型，该命令包括线号、桩号、故障类型，通过电台模块发出。

4、查线人员电台模块接收到故障信息，查线人员根据故障信息排查，并将排查结果通过电台模块发出，排查结果包括故障位置的线号、桩号、故障类型。

5、终端设备的电台模块接收到以上信息，将排查完毕的线号、桩号、故障类型转换为4位宽的16位电平数据流，输入接入的地面设备的采集通道中(电源站或采集站都有4个通道)。

6、地震仪器主机的连续采集模式以地震电压的方式接收到线号、桩号、故障信息，并以SEG格式记录下来。

7、控制软件识别到该段信息，转换为地震仪器主机可以识别的测试命令。主机测试后反馈结果。

8、主机控制软件识别到故障位置的排查反馈结果，并将该信息转换为压缩码，根据压缩码控制上传该命令发送目的(距离该查线人员距离最近或通讯较好的终端设备)连接的地面采集设备的工作状态。

9、终端设备识别到连接的地面采集设备的工作状态的变化，并解编为故障设备位置和排查结果，该命令包括线号、桩号、排查结果，通过电台模块发出。

10、查线人员电台模块接收到故障排查结果，根据结果决定进一步排查(未整改好)还是待命(整改完毕)。

由地震仪器主机向终端设备传输信息，简称下行信息，由于需要依靠有线采集设备不同工作模式的功耗(电流)进行区分解编，不同工作模式的切换需要1s左右，计算主机的控制开销时间，实际约2s能传输一个4进制数，但下行信息多为控制信息，数据长度较小，且以压缩码方式传输，再由控制模块还原为编译码系统能够识别的控制命令或排列信息，因此速度能够支持日常采集。如终端设备所在桩号为1005,5007，待激发炮点桩号为1025,5034，预计激发GPS时间可仅传输分钟位，控制模块自动识别为该分钟的整0秒，如59，激发参数可仅传输校验码，如此压缩简码为待激发桩号与当前设备差值，则全部激发命令为20，27，59，1，化为四进制则为：110,123,323,1，需要20秒。在应用中可将桩号差位长设置为4，则最多正负各127个桩号；时长位长设置为3，用于表示59分钟，校验码设置为1，则命令需12位，需24秒，可以满足地震勘探准实时的激发需求。排列排查信息短于激发命令信息。

由控制终端向仪器主机传输的信息，简称上行信息。上行信息由于加入质量控制信息，数据量较大，由于利用了地震采集通道，当前使用的地震采集电路多为24-32位模数转换器，使用16位数模转换芯片输出的16个不同电平能够被主机识别并区分，且在应用中可以同时连接多个通道(加拿大某地震勘探采集设备具备4个或8个通道)，能够实现并行传输。常规地震仪器一般支持0.25ms、0.5ms、1ms、2ms、4ms的采样间隔，因此控制终端输出电平长度可采用8ms确保在任何采样率下的识别效果。每秒可上传4通道*125个样点*16进制数，传输速度达到250bytes/s，同时也可根据采样率不同而设置不同的电平长度，因此效率足够支持日常采集施工。排查命令信息短于激发命令信息。

在本发明实施例中，基于有线地震采集仪器，根据激发控制信号上传下行数据量特征区分带宽。主要通过地震采集仪器工作时的不同状态功耗(电流)实现压缩(预制)控制命令的下行；通过数模转换器接入地震勘探采集的模数转换通路实现质量控制和反馈数据的上传。

本发明实施例还提供一种计算机设备，参见图7所示的计算机设备结构示意框图，该计算机设备包括存储器71、处理器72，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一种方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的计算机设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述任一种方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种基于有线采集设备的通讯方法，其特征在于，所述方法应用于终端设备，所述终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接；所述方法包括：

获取激发设备发出的请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息；

对所述请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，并将所述模拟请求激发信号发送至有线采集设备；

当检测到所述有线采集设备的工作状态时，识别所述工作状态及其持续时长得到识别结果；所述工作状态包括卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态其中之一或任意组合；

将所述识别结果解编为激发命令；所述激发命令包括待激发的所述线号信息、所述桩号信号和所述GPS时间信息；

将所述激发命令发送至译码器，以控制所述激发设备启动激发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述识别结果解编为激发命令，包括：

根据预设规则对所述识别结果中各工作状态及各工作状态持续时长的组合情况进行解编，得到激发命令。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取激发设备发出的质量控制信息；所述质量控制信息至少包括振动的振次编号信息、GPS坐标信息、GPS时间信息、出力信息、畸变信息和相位信息；

对所述质量控制信息进行数模转换得到模拟质量控制信号，并将所述模拟质量控制信号发送至有线采集设备。

4.一种基于有线采集设备的通讯方法，其特征在于，所述方法应用于地震仪器主机，所述地震仪器主机与有线采集设备通信连接；所述有线采集设备与终端设备通信连接；所述方法包括：

获取有线采集设备发送的数字请求激发信号；所述数字请求激发信号由所述有线采集设备对模拟请求激发信号进行模数转换得到；

对所述数字请求激发信号进行解编得到请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号信息、桩号信息和GPS时间信息；

根据所述请求激发信号生成激发命令，并将所述激发命令转换为压缩码；

根据所述压缩码控制所述有线采集设备的工作状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述激发命令转换为压缩码，包括：

将所述激发命令将要激发的线号、桩号和GPS时间转换为有线采集设备的工作状态及各工作状态持续时间的组合；

根据所述有线采集设备的工作状态及各工作状态持续时间的组合确定压缩码。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

获取有线采集设备发送的数字质量控制信号；所述数字质量控制信号由所述有线采集设备对模拟质量控制信号进行模数转换得到；

识别并解编所述数字质量控制信号，对解编结果存档。

7.一种基于有线采集设备的通讯装置，其特征在于，所述装置应用于终端设备，所述终端设备分别与有线采集设备和译码器通信连接；所述装置包括：

第一电台模块，用于获取激发设备发出的请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号、桩号和GPS时间；

第一控制模块，用于对所述请求激发信号进行数模转换得到模拟请求激发信号，并将所述模拟请求激发信号发送至有线采集设备；

检测模块，用于当检测到所述有线采集设备的工作状态时，识别所述工作状态及其持续时长得到识别结果；所述工作状态包括卸电状态、待机状态、测试状态和采集状态其中之一或任意组合；

第二控制模块，用于将所述识别结果解编为激发命令；所述激发命令包括待激发的所述线号信息、所述桩号信号和所述GPS时间信息；

第二电台模块，用于将所述激发命令发送至译码器，以控制所述激发设备激发地震波。

8.一种基于有线采集设备的通讯装置，其特征在于，所述装置应用于地震仪器主机，所述地震仪器主机与有线采集设备通信连接；所述有线采集设备与终端设备通信连接；所述装置包括：

获取模块，用于获取有线采集设备发送的数字请求激发信号；所述数字请求激发信号由所述有线采集设备对模拟请求激发信号进行模数转换得到；

解编模块，用于对所述数字请求激发信号进行解编得到请求激发信号；所述请求激发信号包括待激发的线号、桩号和GPS时间；

转换模块，用于根据所述请求激发信号生成激发命令，并将所述激发命令转换为压缩码；

控制模块，用于根据所述压缩码控制所述有线采集设备的工作状态。

9.一种基于有线采集设备的地震勘探系统，其特征在于，所述系统包括：地震仪器主机、有线采集设备、编码器、终端设备，以及布设于施工现场的译码器和激发设备；所述终端设备分别与所述有线采集设备和所述译码器通信连接；

所述终端设备包括权利要求7所述的通讯装置；

所述地震仪器主机包括权利要求8所述的通讯装置。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一所述方法。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至6任一所述方法的计算机程序。

Images