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Die
Erfindung hat ein System zur Erfassung und zur Sammlung von seismischen
Signalen mit einer Dezentralisierung von Funktionen zum Ziel, das für die Durchführung von
Expeditionen zur seismischen Untersuchung in großem Umfang bzw. Maßstab geeignet
ist. Das System gemäß der Erfindung umfaßt eine
zentrale Station 1 (seismisches Labor) zur Koordination
und zur Kontrolle sowie mehrere unabhängige Gesamtheiten bzw. Einheiten
zur Erfassung und zur Sammlung von seismischen Signalen, die jeweils
geeignet sind, einen Teil einer komplexen Gesamtheit zur seismischen
Untersuchung zu leiten.
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Im
Rahmen von Operationen zur seismischen Untersuchung ist es notwendig,
eine oftmals beträchtliche
Menge von Signalen zu einer zentralen Station, wie einem Labor-Lastkraftwagen,
zu übertragen.
Diese Signale werden durch eine oftmals beträchtliche Gesamtheit von Empfängern, wie
Geophonen, die in Bodenkontakt oberhalb einer zu untersuchenden
geologischen Formation angeordnet sind, in Antwort auf durch eine
seismische Quelle ausgesendete und durch die Diskontinuitäten bzw. Unterbrechungen
des Untergrundes zurückgesendete
Erschütterungen
aufgenommen.
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Die
gegenwärtige
Tendenz in dem Fall von sogenannten 3D-Verfahren zur seismischen Untersuchung
besteht darin, seismische Empfänger
zu Hunderten, sogar zu Tausenden über eine zu untersuchende Zone
am Land, im Meer oder in Küstenbereichen
zu verteilen.
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Die
gegenwärtigen
Verfahren zur seismischen Prospektion umfassen die Verwendung von
lokalen Einheiten zur Erfassung, die manchmal über einen Abstand von mehreren
Kilometern verteilt und jeweils bestimmt sind, die durch einen oder
mehrere Empfänger
erhaltenen Signale zu sammeln, zu digita lisieren und in einem lokalen
Speicher vor deren Übertragung
zu tatsächlicher
oder verschobener Zeit an eine zentrale Station über einen Übertragungsweg, wie eine Leitung,
einen Lichtwellenleiter, einen Funkkanal bzw. Frequenzbandkanal
etc., zu speichern.
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Verschiedene
Systeme zur Übertragung
von seismischen Daten werden verwendet, um die lokalen Einheiten
zur Erfassung mit einer zentralen Station zu verbinden. Die Verbindungen
können
mittels Leitungen, Funkkanälen
bzw. Frequenzbandkanälen über ein
oder mehrere mögliche
Relais sichergestellt werden oder außerdem die Verbindungen durch
Leitungen und durch einen Funkweg, wie zum Beispiel in den Patenten
FR 2.599.533 , 2.538.561,
2.511.772 oder 2.627.652 gezeigt, kombinieren.
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In
dem Patent
FR 2.511.772 wird
ein System zur Übertragung
beschrieben, bei welchem eine zentrale Station direkt mit einer
ersten Gesamtheit von lokalen Einheiten zur Erfassung mittels eines
ersten Funkkanals bzw. Frequenzbandkanals und indirekt mit einer
zweiten Gesamtheit von lokalen Einheiten zur Erfassung mittels eines
Radiorelais bzw. Funksprechrelais kommuniziert, wobei diese kombinierte Anordnung
gestattet, sich einfach auf Veränderungen
der Topographie oder auf Verbindungsschwierigkeiten durch Radio
bzw. Funk in den Zonen, in welchen Expeditionen zur seismischen
Untersuchung vorgenommen werden, anzupassen.
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In
dem Patent
FR 2.608.780 ist
ein System zur Erfassung und zur Übertragung von seismischen Daten
beschrieben, das eine Vielzahl von lokalen Einheiten zur Erfassung
von seismischen Daten umfaßt,
die jeweils mit einem ausreichend großen Speicher zum Speichern
von Daten einer vollständigen Aufzeichnungssitzung
versehen sind. Diese Daten werden dann durch Verschieben eines Massenspeichers,
wie einer numerischen optischen Digitalscheibe bzw. Digitalplatte, über das
Gelände
bis zur Nachbarschaft jeder der lokalen Einheiten gesammelt. Während jeder
Aufzeichnungssitzung verwendet man Einrichtungen zur Übertragung
zwischen den lokalen Einheiten und der zentralen Station
1,
um Testdaten oder reduzierte Aufzeichnungsteile zu übertragen,
derart daß ein
Operateur den einwandfreien Ablauf von aufeinanderfolgenden seismischen "Schüssen" überwachen kann.
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In
dem Patent
FR 2.627.652 ist
ein System zur semi-sequentiellen Übertragung beschrieben, das
Gruppen von lokalen Einheiten zur seismischen Erfassung gestattet,
gleichzeitig mit einer zentralen Station mittels mehrerer Funkübertragungswege bzw.
Frequenzbandübertragungswege
unterschiedlicher Frequenzen zu kommunizieren. In jeder Gruppe nehmen
die lokalen Einheiten verschiedene Ordnungsnummern als Funktion
von ihrem Platz auf dem Gelände
entsprechend auf. Jede von ihnen bestimmt den Abstand zwischen ihrer
eigenen Ordnungsnummer und einer über Radio bzw. Funk erhaltenen
Ordnungsnummer, und diejenige, welche der ersten Vorrichtung ihrer
Gruppe zugeordnet und wenn sie an die Reihe gekommen ist, teilt
die Frequenz, die der Gruppe zugeordnet ist, zu welcher sie gehört, zu und überträgt die Daten,
die sie aufgezeichnet hat. Auf diese Weise kann man die semi-sequentielle Rückführung von
Daten, die von Gruppen ausgehen, welche die lokalen Einheiten zur
Erfassung bestimmen, zu der zentralen Station mit einem einzigen
Befehl steuern bzw. vornehmen.
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Durch
das Patent
FR 2.696.839 kennt
man ein seismisches System zur Übertragung
für eine
Gesamtheit von lokalen Einheiten zur Erfassung von seismischen Daten,
die über
eine Untersuchungszone verteilt sind. Die lokalen Einheiten zur
Erfassung sind in n Gruppen und im Inneren in Untergruppen getrennt
bzw. unterteilt, die jeweils mit einer bestimmten Frequenz zur Kommunikation
mit einer Einheit zur Konzentration eingerichtet sind, welche mit
einer zentralen Station über
einen Funkweg bzw. Frequenzbandweg oder über eine Leitung oder einen Lichtwellenleiter
verbunden ist. Die loka len Einheiten zur Erfassung in den verschiedenen
Untergruppen kommunizieren gleichzeitig mit der entsprechenden Einheit
zur Konzentration während
genau bestimmter Sendefenster bzw. Ausstrahlungsfenster. Diese stellt die
von den lokalen Einheiten zur Erfassung erhaltenen Signale zusammen,
um sie in Reihe an die zentrale Station zu übertragen. Die lokalen Einheiten
zur Erfassung sind geeignet, ihr eigenes Sendefenster bzw. Ausstrahlungsfenster
gemäß dem Rang
bzw. der Reihenfolge, der bzw. die ihnen vorher im Inneren von ihren
entsprechenden Untergruppen zugeordnet wird, zu verschieben bzw.
zu verzögern.
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Durch
das Patent
FR 2.692.384 der
Anmelderin kennt man ein System zur Erfassung von Daten, das eine
Vielzahl von lokalen Einheiten zur Erfassung, die geeignet sind,
jeweils von Empfängern empfangene
Daten zu sammeln, und zur Übertragung
von Daten zu einer zentralen Station zur Steuerung, zur Aufzeichnung
und zur Bearbeitung bzw. Verarbeitung umfaßt. Um die zentrale Station
von einem Teil ihrer Aufgaben in dem Fall, bei welchem der Umfang
bzw. das Volumen der zu zentralisierenden und zu verarbeitenden
Daten beträchtlich
ist, zu entlasten, verwendet man vorgesehene lokale Einheiten zur
Erfassung, die außer
ihren Prozessoren zur Steuerung komplementäre bzw. ergänzende Prozessoren zur programmierten
Berechnung umfassen, um die Bearbeitungen bzw. Verarbeitungen über die
bzw. mit den Daten vor deren Übertragung
vorzunehmen: verschiedene Kombinationen von seismischen Signalen,
Datenkomprimierung, Qualitätskontrollen,
die zu tatsächlicher
Zeit während
der Ausbreitungsphase der seismischen Ausrüstung bzw. Installation (seismische
Empfänger
und Elektronik der Einrichtungen zur Erfassung in den lokalen Einheiten
Ai auf dem Gelände)
etc., welche den Operateuren auf dem Gelände sofort zugänglich sind.
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Die
DE 43 10 395 zeigt ein zweistufiges
oder dreistufiges System für
das Sammeln seismischer Daten einer Vielzahl von seismischer Ausrüstung, die in
Bohrlöchern
eingesenkt ist, wobei jeder eine Serie von Sensoren oder Empfängern unter
der Kontrolle jeder lokalen Einheit (PCL) beinhaltet. Die lokalen Stationen
sind durch ein Netzwerk wie beispielsweise Internet mit Speicherscheiben
unter der Steuerung eines Servers oder einer lokalen Korrelationsstation
verbunden. Diese Station erlaubt es einem Anwender, die Überwachungsprozesse
und die Daten, die in den Speichermitteln gespeichert sind, während dem
Ablauf einzusehen und zu steuern. Obwohl sie auch programmiert sein
könnte,
Signalerfassungsabläufe
auszulösen,
ist diese Korrelationsstation nicht dazu konstruiert, extensive
Steuerfunktionen auszuführen,
die in einem dreistufigen System für mittlere Stationen (zwischen
der Zentralstation und Laborator und den lokalen Einheiten) erforderlich sind.
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Das
dezentralisierte System gemäß der Erfindung
gestattet die (Fein-)Steuerung von Operationen in großem Umfang
zur Erfassung, zur Übertragung
und zur Kontrolle durch eine in einer Untersuchungszone installierte
seismische Ausrüstung
umfassend;
- – wenigstens einen Satz von
seismischen Empfängern
(R), die über
die Untersuchungszone in n Gruppen (GR) (n > 1) verteilt sind, um seismische Signale
in Antwort auf im Untergrund durch eine seismische Quelle (S) übertragenen
seismischen Signale zu empfangen,
- – eine
Vielzahl von lokalen Einheiten (BA) zur Erfassung, zur Kontrolle
und zur Übertragung
von seismischen Daten, die den durch die Empfänger (R) jeder Gruppe (GR)
von Empfängern
empfangenen Daten entsprechen, wobei jede dieser lokalen Einheiten
(BA) Computermittel umfassen, die für die Ausführung von Programmen zur Erfassung
von seismischen Signalen, zur Überwachung
der lokalen seismischen Ausrüstung
und zur Verarbeitung von den empfangenen seismischen Daten programmiert
sind,
- – zumindest
eine lokale Kontroll- und Konzentrationseinheit (DCU), die einen
mit Speichermodulen (FM) verbundenen zentralen Prozessor (CPU) und
Anpassungsschaltungen (LSD, CRTU) mit bidirektionalen Übertragungskanälen für die Kommunikation
mit dem den lokalen Einheiten (BA) und Mittel zum Leiten der Übertragung
zu und von der Vielzahl von lokalen Einheiten beinhaltet.
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Das
System gemäß der Erfindung
ist gekennzeichnet durch
- – zumindest eine lokale zentrale
Station (LS), die die Kontroll- und Konzentrationseinheit (DCU) und
eine Steuereinheit (LCU) beinhaltet, die Computermittel (CPU, MM)
mit einer programmierten Kontrollbaugruppe beinhaltet, die mit einer
Datenbank zum Speichern ausgewählter
Parameter und seismischer Signale, zum Durchführen einer Reihe von in Aufgaben
getrennten Funktionen verbunden ist, die es zulässt, die Ausführung von Programmen
zu überprüfen, die
der programmierten Kontrolle jeder lokalen Einheit (BA) der verbundenen
Vielzahl von lokalen Einheiten (BA) verbunden ist, wobei jede Aufgabe
computerintegrierte Programme in der lokalen zentralen Station (LS)
und jeder lokalen Einheit (BA) aufweist, die für einen spezifischen Prozess
so wie der Erfassung von seismischen Daten, Austausch, Konfiguration,
Kontrolle, Synchronisation und Testen der seismischen Ausrüstung, wobei
eine selektive Ausführungsdelegierung
sowohl an die verbundenen lokalen Einheiten (BA) als auch an die
Kontroll- und Konzentrationseinheiten
(DCU) zum Leiten der Kommunikation mit den lokalen Einheiten (BA)
und ein Verteiler zur Bestimmung der durch die Kontrolle durchgeführte Aufgabe
eingeschlossen ist
- – eine
zentrale Station (SCC), die mit einer Kontroll- und Konzentrationseinheit
(DCU) zur Kommunikation mit mehreren lokalen Stationen (LS) verbunden
ist, wobei die zentrale Station (SCC) Computermittel (CU) beinhaltet,
die Speichermodule (MM) zur Zentralisierung der seismischen Daten
von allen lokalen Stationen (LS) aufweisen, wobei die Computermittel
(CU, MM) Programme zur Verteilung von Aufgaben an die lokalen Stationen
(LS) im Bezug auf die Synchronisation und Leitung von seismischen
Operationen und im Bezug auf die Kontrolle der seismischen Ausrüstung und
im Bezug auf die selektive Rückführung der von
den lokalen Einheiten (BA) übergebenen
Daten und Programme für
die Verarbeitung der rückgeführten Daten
aufweisen.
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Für die Expeditionen
zur seismischen Prospektion, die eine insbesondere bedeutsame, seismische
Ausrüstung
mit mehreren Gruppen lokaler Einheiten jeweils unter der Kontrolle
einer lokalen Station enthalten, verwendet man vorzugsweise eine
zentrale Station zum Synchronisieren und Steuern von verschiedenen
lokalen Stationen.
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Die
Verbindungen zwischen den lokalen Einheiten und den lokalen Stationen
werden über
einen Funkweg bzw. Frequenz bandweg oder über eine Leitung vorgenommen.
Diese, welche die lokalen Stationen mit der zentralen Station verbinden,
sind vorzugsweise Funkwege bzw. Frequenzbandwege.
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Nach
einer Ausführungsform
umfaßt
jede lokale Station einen Mikrocomputer, der mit Programmen zur
Steuerung von auf eine Erfassung von seismischen Daten, auf einen
Austausch, auf eine Konfigurierung, auf eine Kontrolle, auf eine
Synchronisierung und auf einen Test der seismischen Ausrüstung bezogene
Aufgaben versehen ist, welcher mit einer selektiven Anweisung zur
Ausführung
an die zugeordneten lokalen Einheiten sowie an eine Einheit zur Konzentration,
um die Kommunikationen mit den lokalen Einheiten zu leiten, befaßt ist.
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Jede
Einheit zur Konzentration umfaßt
zum Beispiel einen zentralen Prozessor, der mit Modulen zur Speicherung
und Schaltkreisen zur Kommunikation mit Übertragungswegen mit den lokalen
Einheiten verbunden ist.
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Nach
einer Ausführungsform
umfaßt
die zentrale Station einen Mikrocomputer, welcher mit Modulen zur
Speicherung mit großer
Kapazität
versehen ist, Einrichtungen zur Kontrolle und zum Eingriff durch
einen Operateur, welche ein Terminal mit einem Bildschirm hoher
Auflösung
und einen Drucker hoher Auflösung
umfaßt,
eine Einheit zur Konzentration, um mit den lokalen Stationen über insbesondere einen
Funkweg zu kommunizieren, wobei der Mikrocomputer mit Programmen
zur Verteilung von Aufgaben, welche mit der Synchronisierung, der
Durchführung
von seismischen Operationen und Überwachung
der seismischen Ausrüstung,
der selektiven Rückführung von
durch die lokalen Einheiten gelieferten Daten und Programmen zur
Verarbeitung der zurückgeführten Daten
befaßt
sind, versehen ist. Er kann auch Einrichtungen zur Speicherung für eine Basis
von auf operative Bedingungen und auf die Planung von seismischen
Operationen bezogene Daten umfassen.
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Die
Erfindung basiert auch auf einem Verfahren zum Steuern von Erfassung, Übertragung
und Steuerung des Betriebs einer seismischen Ausrüstung, die
in einer Untersuchungszone installiert ist, beinhaltend:
- – einen
Satz von seismischen Empfängern,
die über
die Untersuchungszone in einer Vielzahl von Gruppen verteilt sind,
um seismische Signale in Antwort auf im Untergrund der Untersuchungszone
durch eine seismische Quelle übertragene seismische
Signale zu empfangen,
- – eine
Vielzahl von lokalen Einheiten, die jeweils mit einer Ausrüstung zur
Erfassung von seismischen Signalen, die von unterschiedlichen Gruppen
von Empfängern
empfangen werden, einem Übertragungsgerät und einer
Kontrolleinheit mit einer programmierten Kontrolle versehen werden, die
mit Programmen zur Ausführung
von Kurvationen der Erfassung der von unterschiedlichen Gruppen
von Empfängern
empfangenen seismischen Signale, Überwachung der seismischen Ausrüstung, Verarbeitung
der seismischen Signale und Steuerung der selektiven Übertragung
von Daten versehen werden und
- – zumindest
eine lokale Kontroll- und Konzentrationseinheit (DCU), die einen
mit Speichermodulen (FM) verbundenen zentralen Prozessor (CPU) und
Anpassungsschaltungen (LSD, CRTU) mit bidirektionalen Übertragungskanälen für die Kommunikation
mit den lokalen Einheiten (BA) und Mittel zum Leiten der Übertragung
zu und von der Vielzahl von lokalen Einheiten beinhaltet, wobei das
Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – Überwachung
der Ausführung
der Programme durch die lokalen Einheiten durch die selektive Verbindung
unterschiedlicher Unterbaugruppen der lokalen Einheiten mittels
erster Kommunikationsverbindungen mit kürzerer Reichweite zumindest
einer lokalen Station, die je eine lokale Kontroll- und Konzentrationseinheit
(DCU) und eine Steuereinheit (LCU) mit Computermitteln (DPUM) mit
einer programmierten Steuerungseinheit, die mit einer Datenbasis
zum Speichern ausgewählter
Parameter und seismischer Signale verbunden ist, beinhaltet, um
einen Satz von Funktionen durchzuführen, die in Aufgaben aufgeteilt
sind, die es zulässt,
die Ausführung
der Programme zu überprüfen, die
mit der programmierten Steuerung jeder lokalen Einheit der verbundenen
Vielzahl von lokalen Einheiten verbunden ist, wobei jede Aufgabe
computerintegrierte Programme in der lokalen Station (LS) und in
der lokalen Einheit (BA) sowie die Erfassung von seismischen Daten, Austausch,
Konfiguration und Testen der seismischen Ausrüstung, wobei eine selektive
Ausführungsdelegierung
sowohl an die verbundenen lokalen Einheiten (BA) als auch an die
Kontroll- und Konzentrationseinheiten (DCU) zum Leiten der Kommunikation
mit den lokalen Einheiten (BA) und ein Verteilter zur Bestimmung
der durch die Kontrolle durchgeführten
Aufgabe eingeschlossen werden.
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Die
Struktur des Systems gemäß der Erfindung
gestattet einem Operateur, indem jeder Einheit gänzlich eine große Selbständigkeit überlassen
wird, um die Sammlung der Gesamtheit von Spuren, welche ihr übertragen
wird, die Rückführung von
Erfassungsberichten zu der zentralen Station zu steuern, mit dem
Ziel, den einwandfreien Ablauf von Operationen zur Sammlung im Verlauf
zu überwachen,
mögliche
Störungen
bzw. Ausfälle
zu korrigieren und auch Änderungen
an ausgewählten
Erfassungsparametern für
diese Gesamtheiten vorzunehmen.
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Das
System gemäß der Erfindung
eignet sich, um zum Beispiel die Aktivität von Gesamtheiten zur Erfassung
mit Moden zur Übertragung
zu koordinieren bzw. aufeinander abzustimmen, die von einer Gesamtheit
zu der anderen unterschiedlich sein kann: Verbindung durch Übertragungsleitungen,
Verbindung durch Radio bzw. Funk, gegebenenfalls ein selbständiges bzw.
autonomes System zur seismischen Meeresprospektion, teilnehmend
an der Deckschicht bzw. überlagernden
Schicht einer zu untersuchenden Zone.
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Weitere
Merkmale und Vorteile des Systems gemäß der Erfindung ergeben sich
beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung von als nicht beschränkende Beispiele
dargestellten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, wobei:
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1 schematisch das Systemgemäß der Erfindung
zeigt, das auf dem Gelände
mit verschiedenen Möglichkeiten
von Übertragungswegen
zwischen den Elementen positioniert ist,
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2 schematisch eine lokale
Einheit RTU zur Erfassung zeigt,
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3 schematisch eine lokale
Station LS zur Konzentration zeigt,
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4 schematisch ein Modul
DCU zur Konzentration im Inneren einer lokalen Station zeigt,
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5 ein Ausführungsbeispiel
einer Einrichtung zur Funkübertragung
in dem Modul DCU zur Konzentration zeigt,
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6 ein Organigramm von durch
die lokalen Stationen LS erfüllten
Aufgaben zeigt,
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7 schematisch die zentrale
Hauptstation SCC zeigt, und
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8 ein Organigramm von durch
diese Hauptstation SCC erfüllten
Aufgaben zeigt.
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Die
in der 1 schematisch
dargestellte seismische Vorrichtung umfaßt eine oftmals beträchtliche
Gesamtheit (von mehreren Hundert bis mehreren Tausend) von seismischen
Empfängern
Rm, die in Intervallen zueinander über eine
zu untersuchende Zone verteilt sind, um durch unterirdische Diskontinuitäten zurückgesendete,
seismische Wellen in Antwort auf die Übertragung von durch eine Quelle
S erzeugten seismischen Wellen in dem Boden aufzunehmen, und eine
zentrale Station 1 zur Steuerung und zur Aufzeichnung,
in welcher sämtliche
gesammelten, seismischen Signale schließlich durch eine Einrichtung
des Übertragungssystems,
welches beschrieben wird, zentralisiert werden.
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Jeder
dieser Empfänger
Rm wird am häufigsten von in Reihe angeordneten
elementaren Aufnehmern bzw. Meßfühlern gebildet,
die jeweils eine "seismische
Spur" erzeugen.
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Die
Gesamtheit von Empfängern
Rm auf dem Gelände wird in n Gruppen GR1,
GR2,..., GRn, die jeweils eine bestimmte Anzahl q von Empfängern Rm umfassen, unterteilt. Die lokalen Einheiten
RTU zur Erfassung und zur Übertragung,
die mit BA11,... BAp1,... BApk,... BApn bezeichnet sind, sind auf
dem Gelände
angeordnet, jeweils um die durch einen oder mehrere Empfänger Rm jeder Gruppe aufgenommenen, seismischen
Daten zu digitalisieren und vorübergehend
zu speichern. Irgendeine Gruppe GRk der Ordnung k zum Beispiel umfaßt eine
bestimmte Anzahl q von Empfängern,
die jeweilig mit p lokalen Einheiten RTU zur Erfassung, die mit
BA1k, BApk zum Beispiel bezeichnet sind, verbunden sind. Die Anzahlen
p und q können
unterschiedlich sein, wenn ein Teil wenigstens der lokalen Einheiten
RTU (zum Beispiel BAp2 in der 1)
damit befaßt
ist, die von mehr als einem seismischen Empfänger Rm stammenden,
seismischen Daten zu sammeln. Eine seismische Vorrichtung kann auch
zum Beispiel mehrere Hundert lokale Einheiten RTU umfassen.
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Die
Gesamtheit der Einheiten RTU von jeder Gruppe steht unter der Kontrolle
einer zentralen lokalen Station LS zur Kontrolle bzw. zur Steuerung
und zur Konzentration, die mit LS1, LS2 ... LSi, LSj ... LSn bezeichnet
ist.
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Jede
lokale Station LS ist geeignet, auf selbständige bzw. autonome Weise zu
arbeiten, wenn die beabsichtigten seismischen Operationen nur eine bestimmte
lokale Gruppe von Empfängern
Rm, welche mit deren Einheiten RTU zur Erfassung
verbunden sind, betreffen.
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Wenn
die durchzuführenden
seismischen Operationen eine Verwendung von mehreren lokalen Gruppen
GR einschließen
installiert man in der Untersuchungszone eine zentrale Haupt-Station
SCC zur Kontrolle und zur Synchronisierung, die geeignet ist, mit
den zentralen lokalen Stationen LS über einen Übertragungsweg (einen Funkkanal
bzw. Frequenzbandkanal HC oder gegebenenfalls eine Leitung L) zu
kommunizieren.
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Eine
seismische Quelle S wird auf dem Gelände angeordnet und gemäß den Fällen unter
die Kontrolle bzw. Überprüfung einer
lokalen Station LS, wenn sie auf selbständige bzw. autonome Weise arbeitet,
sei es der zentralen Station 1 in einem ausgedehnteren
Operationsrahmen, gestellt.
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I) Lokale Einheiten (RTU)
zur Erfassung und zur Übertragung
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Jede
lokale Einheit RTU (BA1 bis BApn) umfaßt ein Modul A zur Erfassung,
das geeignet ist, die durch m (ein oder mehrere) verschiedene seismische Empfänger Rm erhaltene Signale zu sammeln.
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Jedes
Modul A umfaßt
zum Beispiel m Ketten bzw. Reihen CA1 bis
CAm (m ≥ 1)
zur Erfassung (2), an
welchen die durch m Empfänger
R der Gruppe erhaltenen Signale jeweils angelegt werden. Jede Kette
umfaßt
einen Tiefpaßfilter
F11, F12,... Fm vom Typ V.H.F., einen Vorverstärker PA1, PA2, ... PAm, einen Hochpaßfilter F21,
F22,... F2m und
einen Analog-Digital-Wandler (A.D.W.) AD1,
AD2,... ADm, um
die verstärkten
und gefilterten analogen Signale in digitale Worte umzuwandeln.
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Sämtliche
Ketten sind mit einem Mikroprozessor 2 zur Steuerung verbunden,
der die digitalen Worte von zum Beispiel 16 bis 32 Bit bearbeitet
bzw. verarbeitet und programmiert ist, um die Erfassung und den
Austausch (les échanges)
mit der zentralen Station SCC zu steuern. Mit dem Mikroprozessor 2 sind
Einrichtungen zur Speicherung von zwei Speicherblöcken M1 und M2 sowie einem
Speicher Mp für
die Programme verbunden.
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Der
Prozessor 2 ist mit einer Sende-Empfangs-(E-Rm)-einheit
SRTU über
Radio bzw. Funk oder über
Leitung, die als für
die Kommunikation mit der zentralen Station 1 verwendeter
Weg geeignet ist, verbunden.
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Jede
Sende-Empfangseinheit SRTU umfaßt einen
Oszillator 4 vom Typ VCO, dessen Schwingungsfrequenz durch
Verwendung einer Steuerspannung, die aus einem Tiefpaßfilter 5 stammt,
bestimmt wird. Der Eingang des Filters 5 ist mit dem Ausgang eines
Frequenzaufbereitungsteilschaltkreises 6 eines bekannten
Typs verbunden, der Regelkreise mit bzw. zum Phasenangleich (PLL)
und einen Vorteiler, welcher gestattet, einen programmierbaren Reduktionsfaktor
auf die durch einen Quarz bzw. ein Kristall 7 definierte
Bezugsfrequenz anzuwenden, umfaßt. Die
Auswahl dieses Reduktionsfaktors wird durch selektives Steuern von
Schaltern aus einer Gesamtheit von Schaltern 8 vorgenommen.
Das an den Eingang des Aufbereitungsteilschaltkreises 6 angelegte
Signal ist das Signal des Oszillators VCO 4.
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Die
Schaltungen bzw. Umschaltungen, die gestatten, eine besondere Frequenz
unter einer bestimmten Anzahl (zum Beispiel 4) von verfügbaren Frequenzen
für jede
Gruppe GR zuzuordnen, können
durch einen Operateur zum Zeitpunkt der Installation bzw. Einrichtung
von lokalen Einheiten BA zur Erfassung auf dem Gelände vorgenommen
oder auch ebenso von der zentralen Station 1 unter Zwischenschaltung
der lokalen Stationen LS übertragen werden.
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Die
durch den Mikroprozessor 2 abgegebenen, zu übertragenden
Signale werden an ein Element COD zur Codierung, zum Beispiel vom
Typ NRZ, angelegt, dann in einer Verstärkerstufe 9 verstärkt. Sie
werden anschließend
auf eine Übertragungsleitung
L aufgegeben oder ebenso an den Eingang "Modulation" des Oszillators 4 angelegt.
Die verfügbare
modulierte Trägerfrequenz
am Ausgang des Oszillators 4 wird auf eine Verstärkerkette
bzw. Verstärkerreihe;
die einen Vorverstärker 10,
einen Leistungsverstärker 11 und
einen Tiefpaßfilter 12 umfaßt, angelegt,
wobei das verstärkte
Signal an eine Sende-Empfangsantenne A unter Zwischendschaltung
eines Antennenduplexers 13 eines bekannten Typs angelegt
wird.
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Mit
dem Antennenduplexer 13 ist gleichermaßen ein Radioempfänger bzw.
Funkempfänger 14 verbunden,
der geeignet ist, codierte, von der zentralen Station 1 über die
lokale Einheit LS kommende Steuersignale, die durch ein Signal bei
einer genau bestimmten, zu sämtlichen
lokalen Einheiten RTU zur Erfassung der lokalen Gruppe GRk gemeinsamen
Frequenz getragen sind, zu empfangen. Die Demodulation der erhaltenen
Signale wird durch Verwendung eines durch den Frequenzaufbereitungsteilschaltkreis 6 erzeugtes
Signal bewirkt. Die demodulierten, von dem Radio- bzw. Funkempfänger 14 kommenden
Signale werden durch einen geeigneten Dekodierer 15 dekodiert
und dann dem Prozessor 2 übermittelt.
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Man
verwendet zum Beispiel lokale Einheiten RTU, die mit Einrichtungen
zur automatischen Schaltung bzw. Umschaltung, wie diejenigen in
dem vorgenannten Patent
FR 2.511.772 beschriebenen, welche
geeignet sind, mit der zentralen Station unterschiedslos über einen
Funkweg bzw. Frequenzbandweg oder über Übertragungsleitungen zu kommunizieren,
versehen sind. Mit diesen Einrichtungen zur Schaltung bzw. Umschaltung
hat die Verbindung einer Übertragungsleitung
L zum Zweck, die Radioeinrichtungen bzw. Funkeinrichtungen zur Sendung
und zur Aufnahme, die in der Einheit RTU enthalten sind, automatisch
zu deaktivieren, und wird die zentrale Station SCC (
1)
eingerichtet, um sich automatisch auf den Weg zur adäquaten Kommunikation
zu schalten bzw. umzuschalten, um mit jeder Einheit RTU zur Erfassung
zu kommunizieren, was auch immer für ein Verbindungsmodus besteht.
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Der
Prozessor
2 umfaßt
einen Eingangsport
16 für
die Verbindung eines Schnittstellenelementes
17, das an
den Verbindungstyp angepaßt
ist. Man kann zum Beispiel einen optischen Infrarot-Empfänger, wie
er in dem Patent
FR 2.602.875 beschrieben ist,
verwenden, der einem Operateur gestattet, Instruktionen an die Vorrichtung
zur Erfassung zu übertragen,
ohne mit dieser eine materielle Verbindung aufbauen zu müssen.
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Eine
Verbindung bzw. ein Anschluß 18 ist zwischen
dem Prozessor 2 und der Gesamtheit von Schaltern 8 vorgesehen,
derart, daß der
durch diesen bestimmte Reduktionsfaktor und somit die Sendefrequenz
nach Belieben verändert
werden können.
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Die
lokalen Einheiten RTU (BA1 bis Bpn) zur Erfassung und zur Übertragung
sind zum Beispiel in dichten Gehäusen
oder Bojen bzw. Schwimmern angeordnet, die ihre Verwendung in feuchten
Zonen (Seen, Sümpfe,
Wälder
etc.) gestatten.
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Jedes
Modul Ai zur Erfassung umfaßt vorzugsweise
einen Prozessor 19, der auf bestimmte Berechnungen spezialisiert
ist. Es kann sich zum Beispiel um einen Gleitpunkt Prozessor mit
32 Bit vom Typ DSP 96002, der insbesondere durch Motorola hergestellt
wird, welcher mit einer Vorrichtung vom Typ DMA verbunden ist, um
die Übertragungen
von Daten in Blöcken
zwischen den zwei Prozessoren 2 und 19 zu beschleunigen,
handeln. Diesem letzteren ist ein Arbeitsspeicher M3 zugeordnet.
Jede Vorrichtung zur Erfassung erfaßt auch eine selbständige Stromversorgung 20.
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Der
Prozessor 2 handelt als Meister bzw. Befehlskörper bzw.
Befehlsleiter (agit en maître).
Er hat zur Funktion, die Decodierung der durch die verbundene lokale
Station LS übertragenen
Befehle bzw. Reihenfolgen durchzuführen und zu steuern:
- – die
Erfassung von Signalen der Empfänger
R1 bis Rm durch
die verschiedenen Ketten zur Erfassung,
- – die Übertragungen
in Beziehung mit der Sende-Empfangseinheit SRTU,
- – die
Speicher M1 und M2 für die vorübergehende Speicherung
von Daten,
- – die
Eingänge-Ausgänge, die
Unterbrechungen zwischen Programmen,
- – den
Austausch mit dem Prozessor 19 DSP zur Berechnung etc.
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Er
wird auch programmiert, wenn die auf jede Gruppe einwirkende Anzahl
von Radioübertragungsfrequenzen
bzw. Funkübertragungsfrequenzen
kleiner ist als die gesamte Anzahl von lokalen Einheiten RTU, um
die notwendigen Berechnungen bei der Positionierung von jedem Sendefenster
in Abhängigkeit
von der Ordnungsnummer und von der Frequenz, die zugeordnet sind,
wie von dem Rang bzw. der Reihenfolge, der bzw. die auf die Vorrichtung
in ihrer Untergruppe festgelegt ist, vorzunehmen, wie man vorhergehend
gesehen hat. Die notwendigen Daten für diese Berechnungen zur Positionierung
können
in jede Vorrichtung im Moment ihrer Installation auf dem Gelände zum
Beispiel mittels Gehäuses 17 (2) eingeführt werden
oder auch ebenso von der verbundenen lokalen Station LS vor dem
Anfang einer Operation, die zur seismischen Aufzeichnung vorgesehen
ist, übertragen
werden.
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Diese Übertragung
von Daten zur Berechnung kann in diesem Fall durch eine Übertragung über die
lokalen Stationen LS1 bis LSn (1)
erfolgen. Die Programmierung betrifft insbesondere sämtliche
notwendigen Operationen bei der Zuordnung einer Übertragungsfrequenz und bei
der relativen Positionierung der Sendefenster auf der Grundlage
von der einzigen Ordnungsnummer der Vorrichtung BA zur Erfassung
auf dem Gelände,
die zum Zeitpunkt ihrer Aufstellung eingegeben wird.
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Ein
Prozessor zur Berechnung vom Typ DSP besitzt den Vorteil, zwei verschiedene
Zustände
aufzuweisen, einen Aktivitätszustand
bzw. Betriebszustand und einen Bereitschaftszustand, der durch einen
ausgesprochen geringen, quasi keinen Stromverbrauch gekennzeichnet
ist. Wenn er aufgehört hat,
die durch den Prozessor 2 gesteuerten Bearbeitungen bzw.
Verarbeitungen auszuführen,
und wenn dieser ihn in den Bereitschaftszustand zurückgesetzt hat,
ist der Prozessor 19 angepaßt, den Kontext bzw. den Inhalt
bzw. die Gesamtumstände
zur Berechnung automatisch zu sichern, was bei jeder Reaktivierung
eine gesamte Reinitialisierung und somit einen vollständigen Zeitverlust
vermeidet.
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Aufgrund
seiner eigenen Struktur ist der Prozessor DSP 19 insbesondere
angepaßt,
mit großer Geschwindigkeit
Operationen, wie Formatkonvertierungen, Multiplikationen von komplexen
Zahlen, Fourier-Transformationen vom Typ FFT, Korrelationen zwischen
empfangenen Signalen und ausgesendeten Signalen, numerische Filtrationen
bzw. Glättungen,
Summierungen von aufeinanderfolgenden Schüssen mit einer Eliminierung
von Störgeräuschen nicht
seismischer Natur, Kombinationen von durch mehr-achsige seismische
Empfänger,
wie zum Beispiel 3-achsige Geophone, gelieferte Signale untereinander,
etc. druchzuführen.
Der Prozessor 19 kann auch Datenkomprimierungsalgorithmen
ausführen, derart,
um den Umfang bzw. das Volumen von zu übertragenden Daten zu reduzieren
und folglich entweder die Übertragungszeit
oder die Größe des notwendigen
Funkbandes bzw. Frequenzbandes etc. zu vermindern.
-
Die örtlich vor
einer Übertragung
ausgeführten
Vorbehandlungen bzw. Vorbearbeitungen bzw. Vorverarbeitungen tragen
dazu bei, die Anzahl von der zugeordneten lokalen Station LS übertragenen Aufgaben
und somit die Leistung zur Berechnung, die dort ansonsten zu installieren
ist, wenn die Anzahl von zu erhaltenden seismischen Spuren zu tatsächlicher
Zeit mehrere Hundert beträgt,
wesentlich zu reduzieren.
-
Ohne
den normalen Ablauf von Steueroperationen durch den Prozessor 2 zur
Steuerung zu beeinflussen, bietet diese Anordnung mit zwei Prozessoren 2 und 19 die
Möglichkeit,
zu tatsächlicher
Zeit zahlreiche Operationen vor der Übertragung von Daten zu der
zentralen Station 1 vorzunehmen. Die wechselnde Verwendung
der zwei Speicherblöcke M1, M2 ermöglicht zum
Beispiel die Übertragung
von Daten, die beispielsweise während
eines Sende-Empfangszyklus gesammelt und während der Sammlung von seismischen
Signalen des folgenden Zyklus vorbehandelt werden.
-
Die
Prozessoren zur Berechnung vom Typ DSP sind sehr schnell, ihre Aktivitätsdauer
bzw. Betriebsdauer bei jedem Zyklus zur Erfassung ist verhältnismäßig vermindert.
Ihr Stromverbrauch bleibt demzufolge im Mittel sehr gering, was
sie mit einer Verwendung in Gehäusen
zur Erfassung, die mit einer selbständigen bzw. autonomen Versorgung
versehen sind, kompatibel macht.
-
Man
kann vorteilhafterweise einen Speicher Mp vom Typ eines wiedereinschreibbaren "flash" Permanentspeichers
verwenden, derart, um die Änderung
von bestimmten Befehlsvorräten
von der lokalen Einheit LS zur Kontrolle bzw. zur Steuerung oder
dem Steuergehäuse 17 gegebenenfalls
fernzusteuern, was gestattet, bestimmte Funktionalitäten der
lokalen Einheiten zur Erfassung zu verändern und insbesondere die
Durchführung
von Vorbehandlungen durch den Mikroprozessor 2 zur Berechnung zu
steuern.
-
Das
Laden von spezifischen Programmen aus der Entfernung kann insbesondere
die Durchführung
von vorhergehenden Tests der Empfänger R und der elektronischen
Ketten zur Erfassung durch jede Vorrichtung zur Erfassung gestatten.
-
Die
Test- oder Qualifikationsoperationen der Geländeausrüstung (Empfänger und/oder lokale Einheiten
zur Erfassung) werden zum Beispiel durchgeführt, wie es indem vorerwähnten Patent
FR 2.692.384 beschrieben
ist.
-
II) Lokale Stationen (LS)
zur Kontrolle bzw. Steuerung und zur Konzentration
-
II-A Beschreibung
-
Die
lokalen Stationen LCS zur Kontrolle bzw. Steuerung und zur Konzentration,
die mit LS1,... LSk,... LSn bezeichnet sind (1), sind angepaßt, um die Erfassungen von
seismischen Signalen durch die Einheiten RTU von deren jeweiligen
Gruppen GR1,... GRk,... GRn entsprechend zu kontrollieren bzw. zu
steuern und zu synchronisieren sowie auch sämtliche gesammelten Signale örtlich zu
konzentrieren. Sie kommunizieren mit der zentralen Station 1 vorzugsweise über einen
Funkweg bzw. Frequenzbandweg oder gegebenenfalls über eine Übertragungsleitung.
-
Jede
lokale Station LS umfaßt
(3), an einem gleichen
Ort zusammengefügt,
eine Einheit LCU zur Steuerung und eine Einheit DCU zur Konzentration,
die eingesetzt ist, um die Kommunikationen bzw. Verbindungen von
jeder lokalen Station LS mit den lokalen Einheiten RTU zur Erfassung
entweder über einen
Funkweg bzw. einen Frequenzbandweg HCk oder gegebenenfalls über eine
Leitung Li (verdrillte Doppelleitung) zu steuern bzw. zuleiten.
-
Ein
serieller Übertragungsweg
HFL mit großer
Leistung (zwischen 40 und 125 mBaud) von koaxialem Typ oder Typ
mit Lichtwellenleiter verbindet das Schnittstellenmodul AI mit der
Einheit DCU zur Konzentration.
-
Jede
Einheit LCU zur Steuerung umfaßt
ein Steuermodul CU, das über
einen Bus IB mit Modulen MM zur Speicherung (Lebendspeicher mit
DMA und Speichermassen, wie eine Scheibe bzw. Platte) sowie Schnittstellenmodulen
SCI/CI, AI und SI kommuniziert.
-
Das
Schnittstellenmodul SCI/CI gestattet die mögliche Verbindung über den
Bus IB eines Steuermoduls einer seismischen Quelle, wenn die durchzuführenden
seismischen Operationen nur eine bestimmte, lokale Gruppe GRi und
die verbundene lokale Station LSi betreffen. Über dieses Schnittstellenmodul
SCI/CI kann man gleichermaßen
einen Drucker verbinden, um gesammelte seismische Spuren auf Papier
zu binden.
-
Das
Schnittstellenmodul AI ist zwischen dem Bus IB und dem seriellen Übertragungsweg
HFL zur Verbindung mit der zugeordneten Einheit DCU zur Konzentration
angeordnet. Es dient als Speicherpuffer für die Daten, die über den
Weg HFL vor deren Übertragung
in die Module MM zur Speicherung ankommen.
-
Das
Modul CU zur Steuerung ist ein Mikrocomputer mit einer Träger-Leiterplatte,
die zum Beispiel mit einem Prozessor vom Typ 486 ausgestattet ist,
welcher mit einem Lebendspeicher ausreichender Kapazität (16 MByte
(Moctets), mehr, wenn notwendig) und einem Massenspeicher, der mehrere GByte
(Goctets) erreichen kann, versehen ist. Ein Benutzerterminal UI
umfaßt
einen Bildschirm EC, eine Tastatur KB und eine Maus bzw. ein Handeingabegerät MO, die
einen Dialog mit einem Operateur gestatten. Jede lokale Station
LS umfaßt
gleichermaßen
einen Drucker PR, um Operationsberichte zu drucken und auch um Bildschirmkopien
zu erhalten.
-
Für die Fälle, bei
welchen eine zentrale Station SCC installiert ist, um mehrere lokale
Stationen LS zu synchronisieren, umfaßt jede von diesen ein Modul
SRTU zur Kommunikation über
einen Funkweg bzw. einen Frequenzbandweg (oder gegebenenfalls über eine Übertragungsleitung),
um mit dieser zu kommunizieren. Das Modul SRTU ist zum Beispiel
identisch zu demjenigen, welches in den lokalen Einheiten RTU zur
Erfassung verwendet ist. Über diesen
Kommunikationsweg bzw. Übertragungsweg empfängt jede
lokale Station, wie man im folgenden sieht, Befehle und Arbeitsparameter
von der zentralen Station SCC und überträgt auf sie nach Bedarf Daten
zur Kontrolle bzw. Steuerung, die von der verbundenen lokalen Gruppe
GR kommen. Das Modul SRTU zur Kommunikation ist mit dem Bus IB unter Zwischenschaltung
eines Schnittstellenschaltkreises SI verbunden.
-
Das
Modul DCU zur Konzentration (4) ist
damit befaßt,
die Übertragung
von Befehlen bzw. Steuerungen von dem Modul CU zur Steuerung zu den
lokalen Stationen LS und umgekehrt, die Übertragung von seismischen
Daten, durch Relaisstationen bzw. Zwischenverstärker zu übertragen. Das Modul DCU zur
Konzentration umfaßt
vier elektronische Karten bzw. (gedruckte) elektronische Schaltungen.
Eine erste Karte bzw. Schaltung trägt einen Zentralprozessor CPU,
eine zweite einen mit der Leitung LSD synchronen Schaltkreis zur
Erfassung, welcher über
Eingangs-/Ausgangsports P kommuniziert. Man kann eine Übertragungsleitung
L mit diesen Ports P verbinden, wenn das Modul DCU zur Konzentration über diese
Einrichtung mit zugeordneten lokalen Einheiten RTU verbunden werden
muß. Eine dritte
Karte bzw. Schaltung trägt
Module FM zur Speicherung, die mit einem DMA versehen und unter
Zwischenschaltung eines Austauschbusses DMAB zugänglich sind. Die vierte Schaltung
FOI trägt
einen Schnittstellenschaltkreis, der einen Austausch zwischen einem
Austauschbus DMAB und der Schnittstellenschaltung AI gestattet (3). Die drei ersten Karten
bzw. Schaltungen CPU, LSD und FM sind darüber hinaus über einen internen Bus μPB verbunden.
-
Jede
Einheit DCU zur Konzentration umfaßt eine Radiosende-Empfangseinheit bzw.
Funksende-Empfangseinheit CRTU, die angepaßt ist, wenn dieser Verbindungsmodus
möglich
ist, Kommunikationen bzw. Verbindungen über einen Funkweg bzw. einen
Frequenzbandweg mit den lokalen Einheiten RTU aufzubauen. Diese
Einheit CRTU umfaßt (4):
- – einen
Schnittstellenschaltkreis RI, der mit einem Austauschbus DMAB, mit
einem internen Bus μPB
und mit einem Radiosender bzw. Funksender Tx, welcher entsprechend
dem den Fachleuten hinlänglich
bekannten Modus TFM (Tamed Frequency Modulation) sendet, verbunden
ist, und
- – einen
Schaltkreis RSD zur synchronen Erfassung von Funkmodulationen, der
mit einem Radioempfänger
bzw. Funkempfänger
Rx verbunden ist.
-
Man
setzt in jeder Gruppe GRk (
1)
eine bestimmte Anzahl q von Übertragungsfrequenzen fk1,
fk2 ..., fkq ein. Vorzugsweise sind diese Frequenzen zu jeder Gruppe
eigentümlich.
Wenn die Anzahl von verfügbaren
Frequenzen in jeder Gruppe GR kleiner als die Anzahl p von lokalen
Einheiten RTU dieser Gruppen ist, verteilt man indessen die lokalen Einheiten
jeder Gruppe Gk auf q Untergruppen und legt man Regeln zur Benutzung
dieser Frequenzen fest, indem man in jeder Vorrichtung zur Erfassung ein
Sendefenster in Abhängigkeit
einer Ordnungsnummer und einer Sendefrequenz auf die zum Beispiel
in dem Patent
FR 2.692.384 beschriebene
Weise einsetzt. In diesem Fall programmiert man auch die Prozessoren
2 und
19,
damit sie die notwendigen Berechnungen bei genauer Positionierung
von jedem Sendefenster in jeder Übertragungsreihe
vornehmen.
-
Man
ordnet die zentralen lokalen Stationen LS zur Kontrolle und zur
Konzentration in mäßigen Abständen von
den lokalen Einheiten RTU an, derart, um die notwendige Radiosendeleistung
bzw. Funksendeleistung auf zum Beispiel einige 100 mW oder sogar
weniger zu begrenzen, um die Kommunikationen bzw. Verbindungen sicherzustellen.
Die Vorschriften auf dem Gebiet der Telekommunikation werden durch
diese geringen Leistungen nicht eingeschränkt bzw. beeinflußt. Man
kann ohne Schwierigkeit eine bedeutsame Anzahl von parallelen Kommunikationskanälen bzw.
Verbindungskanälen
zwischen den verschiedenen lokalen Einheiten RTU und der zugeordneten
lokalen Station anordnen. Aufgrund dessen kann man die Anzahl von
Funkkanälen
bzw. Frequenzbandkanälen
mit erhöhter
Leistung, die einer Genehmigung bzw. Erlaubnis bedürfen, sehr
vermindern und sie für
die Kommunikationen bzw. Verbindungen zwischen den lokalen Stationen
LS und der zentralen Station SCC reservieren.
-
Die
Kommunikationen zwischen den lokalen Einheiten RTU auf dem Gelände und
den zentralen lokalen Stationen LS sowie zwischen diesen und der zentralen
Station 1 können
beschleunigt werden, wenn man die Daten ohne zwischengeschaltete
Begleitungsnachrichten überträgt. In diesem
Fall wählt man
vorzugsweise ein bekanntes Verfahren zur Übertragung mit einer Verschachtelung
und einer Fehlererfassung, um den Einfluß von möglichen Störungen zu minimieren, so wie
dies in der Patentanmeldung FR 91/02243 beschrieben ist.
-
Die
Sende-Empfangsgesamtheit Tx, Rx von jeder Einheit DCU zur Konzentration
umfaßt
zum Beispiel Einrichtungen zum Funkempfang bzw. Frequenzbandempfang
(5), die q Module HR1, HR2,...
HRq zum Empfang umfassen, welche parallel über eine Antenne 21 verbunden,
auf die q Frequenzen fk1 bis fkq abgestimmt und der verbundenen Gruppe
GRi zugeordnet sind, um die von den q lokalen Einheiten RTU gleichzeitig
erhaltenen Signale unter den Einheiten dieser Gruppe zu trennen
bzw. aufzuteilen. Die empfangenen Signale werden nach ihrer Trennung
bzw. Aufteilung in Speicherblöcken 221 , 222 ,..., 22q zum
Beispiel vom Typ FIFO angeordnet. Diese Blöcke werden durch ein Modul 23 zur
Synchronisierung gesteuert, das geeignet ist, die gleichzeitige
Einschreibung von empfangenen Signalen in einen Speicher und deren
sequentielle Wiedereinlesung zu steuern. Der angenommene Lesemodus
gestattet, eine Gesamtheit von q verschiedenen, gleichzeitig von
q lokalen Einheiten zur Erfassung der Gruppe GRk empfangenen Signalen
zu transformieren und in einer Aufreihung von q aufeinanderfolgenden
Signalen, die über
einen anderen Übertragungsweg,
wie einem Funkkanal bzw. Frequenzbandkanal, zurück übertragen werden können, in
einem Speicher zu speichern.
-
II-B Funktionsweise
-
Jede
zentrale lokale Station LS steuert die aufeinanderfolgenden Auslösungen der
Quelle S, die Übertragung
des Zeitpunktes TB des "Schusses" zu den lokalen Einheiten
RTU über
die lokalen Einheiten DCU zur Konzentration, die Erfassung durch
die verschiedenen lokalen Einheiten RTU zur Erfassung, die durch
die Diskontinuitäten
des Untergrundes gesendeten und durch die Empfänger R1 bis Rn empfangenen
Signale und steuert dann die Zentralisierung der gespeicherten Daten.
Auf Befehl bzw. Steuerung der Einheit LCU zur Steuerung in der zentralen
lokalen Station LS überträgt jede
lokale Einheit RTU zur Erfassung ihr die Daten, die sie über die
Einheit DCU zur Konzentration gespeichert hat.
-
Programmierung
von Aktivitäten
durch Aufgaben
-
Die
verschiedenen Aktivitäten,
welche den einwandfreien Ablauf von Prozessen gestatten, sind in
in einem Sachregister angelegte, jeweils auf einen spezifischen
Prozeß zugeschnittene
Aufgaben aufgeteilt, die sich jeweils in der Form von in Datenverarbeitungsanlagen
integrierten Programmen in der zentralen Station 1, in
den lokalen Stationen DCU und in den lokalen Einheiten RTU darstellen.
-
Die
Aufgaben können
nacheinander realisiert oder ebenso gleichzeitig durch die Schaltungen bzw.
Umschaltungen vorgenommen werden. Ein Verteilungsprogramm zu tatsächlicher
Zeit steuert die Freigabe oder die Unterbrechung von Aufgaben, indem
deren entsprechende Prioritätsgrade
oder deren Wiederanlaufverfahren bzw. schnelles Hochfahren, wenn
sie a) mangels Anordnen von sämtlichen
notwendigen Daten zu einem Zeitpunkt ihrer Ausführung oder b) bei dem Empfang
einer Unterbrechungsnachricht, die von einer anderen Aufgabe stammt, oder
ebenso c) einem äußeren Ereignis
folgend unterbrochen worden sind, berücksichtigt werden.
-
Um
eine Aufgabe zu definieren, berücksichtigt
man ihre Funktion, sämtliche
notwendigen Daten zu ihrer Ausführung,
erforderliche Programme zur (Fein-)Steuerung (drivers), sämtliche
Unterbrechungen, welche die Aufgabe vorschreibt, und ihren vorbestimmten
Prioritätsgrad.
-
Die
Aufgaben können
zu einer Basis von Daten Zugang haben, die von durch den Operateur
eingeführten
Parametern, von erhaltenen seismischen Daten und von Kontrollparametern
des seismischen Systems gebildet ist.
-
Die
Abhängigkeitsverhältnisse
von verschiedenen Aufgaben, die durch das System realisiert sind,
sind in dem Diagramm der 6 dargestellt.
-
Die
ausgeführten
vornehmlichen Aufgaben sind die folgenden:
-
1) Aufgabe zur Sequenzierung
bzw. Aneinanderreihung
-
Diese
Aufgabe wirkt sogenannt mechanisch auf Zustände (state machine) ein, um
die zu verwirklichenden Operationen entweder auf die Initiative
des Operateurs oder automatisch schon zu dem Zeitpunkt, bei welchem
das System aktiviert (stromversorgt) ist, zwischen den verschiedenen
Aufgaben zu verteilen. Zu diesem Zeitpunkt können die Parameter der Datenbasis
zeitgemäß mit einem
Register von vorbeladenen Parametern in den Massenspeichern der
zentralen lokalen Station (Parameter durch Fehler) am Ende einer
vorhergehenden Sitzung eingesetzt werden.
-
2) Aufgabe zum Dialog
-
Diese
Aufgabe ist in mehrere Funktionen verwickelt: Menüanzeige
zum Dialog zwischen dem Operateur und dem System, Aufrechterhalten
nach seinem Bedarf von durch den Operateur ausgewählten Parametern,
zeitgemäßes Anlegen
von geeigneten Parametern an die lokalen Einheiten RTU, Sichern
von Para metern des Systems so wie von durch den Operateur eingegebenen
Parametern auf den Massenspeichern, und Wiederherstellen des Kontextes
des Prozessors CU, d.h. seines Zustandes, vor dem Verlassen einer
laufenden Verwendung.
-
3) Aufgabe zur Aktivierung
der Geländeausrüstung
-
Dieser
Aufgabe ist übertragen:
- a) die Initialisierung der lokalen Einheit
DCU zur Konzentration mit den Arbeitsparametern, die ihr festgelegt
bzw. vorgegeben werden,
- b) die Initialisierung von durch einen Funkweg bzw. Frequenzbandweg
weiterleitenden lokalen Einheiten RTU,
- c) die Verifizierung von Übertragungsleitungen entsprechend
einem definierten Verfahren,
- d) die Initialisierung von über
eine der Leitungen verbundenen lokalen Einheiten RTU,
- e) die Initialisierung von lokalen Einheiten RTU zur Erfassung,
die man für
die Erfassung von Hilfsdaten (zum Beispiel einer Kennzeichnung der seismischen
Quelle) konfiguriert, und
- g) die globale Verifizierung der Geländeausrüstung und die Anzeige ihres
gegenwärtigen
Zustandes.
-
4) Aufgabe zur Erfassung
-
Diese
Aufgabe hat zum Ziel, die Operationen zur seismischen Durchführung von
Sende-Empfangszyklen zu steuern bzw. zu leiten. Die realisierten Funktionen
hängen
von der verwendeten seismischen Quelle und vom Erfassungsmodus ab.
- – Wenn
die seismische Quelle ein Vibrator ist, ist es notwendig, den lokalen
Einheiten die Parameter zum Abfragen aus Datenträgern in Frequenz bzw. des Frequenzhubes,
die bzw. den man der Quelle auferlegt, und den Korrelationsmodus
zu übertragen,
- – wenn
der Operateur wünscht,
daß jede
lokale Station Kombinationen von Spuren (trace stacking) mittels
der Prozessoren 2, 7 (2) vornimmt, ist es notwendig, die Geräuschnormen
zu definieren, den Kombinationsmodus zu definieren und seine Durchführung zu
leiten bzw. zu steuern,
- – Initialisieren
der lokalen Einheiten RTU mit den für die Erfassung von Signalen
zugeordneten Parametern,
- – Steuern
der seismischen Überwachungsquelle, d.h.
ihr den Auslösungsbefehl
bzw. die Auslösungsreihenfolge
zu übertragen,
Empfangen und Zurückübertragen
des Steuersignals der Auslösung
(Time-Break) sowie die Signale, welche die tatsächliche Auslösung bestätigen, an
die lokalen Einheiten RTU,
- – globales
Takten des Ablaufes jedes Sende-Empfangszyklus, und
- – Wiederauslösen der
folgenden Zyklen in definierten Intervallen in dem Fall, bei welchem
man den Automatikmodus zur Auslösung
gewählt
hat.
-
5) Aufgabe zur Übertragung
von gesammelten seismischen Daten
-
Man
ordnet dieser Aufgabe die Sorge zu, jeder lokalen Einheit RTU unter
Zwischenschaltung der Einheit DCU zur Konzentration den notwendigen
Befehl bzw. die notwendige Reihenfolge zuzusenden, damit sie jede
während
des Zyklus gespeicherte seismische Spur entsprechend einem definierten Übertragungsprotokoll überträgt.
-
Die
seismischen Spuren werden von den Einheiten RTU zur Erfassung in
Form von Blöcken, die
1 bis 4 Spuren umfassen, empfangen. Die Aufgabe zur Übertragung
muß
- – die
Schaltkreise von DMA (4)
der Einheit DCU zur Konzentration für jeden Block initialisieren,
- – jeden
empfangenen Block zu der Datenbasis in dem Speicherraum des zentralen
Prozessors CU (3) in
der lo kalen Station LS während
eines sehr genauen Zeit-"Fensters" zu leiten, und
- – den
vorhergegangenen empfangenen Block durch den seriellen Übertragungsweg
HFL über das
Schnittstellenmodul AI in den Modulen MM zur Speicherung zu übertragen.
-
Bei
jeder Übertragung überprüft die Aufgabe wenigstens,
daß die übertragene
Spur gut empfangen worden ist.
-
6) Aufgabe zur Qualitätskontrolle
bzw. Qualitätsüberprüfung zu
tatsächlicher
Zeit
-
Diese
Aufgabe ist für
die Kontrolle bzw. Überprüfung der
Gültigkeit
von gesammelten Daten im Laufe des Zyklus verantwortlich. Die Verifizierung berücksichtigt
zwei hauptsächliche
Parameter: den Geräuschpegel
und die Übertragungsfehler
auf jeder Spur. Die Parameter werden auf dem Bildschirm des Operateurs
in einer graphischen Form, welche die fehlerhaften Spuren sofort
wahrnehmbar macht, dargestellt.
-
Jede
Spur wird von einem Spurkopf bzw. Führungskopf (entête) vorgefahren
(trace header), welcher die von jeder lokalen Einheit RTU für die Erfassung
von Signalen gefolgten Arbeitsparameter so wie zugehörigen Daten,
wie die Spannung der Stromversorgungsbatterie, die Temperatur, die
Testergebnisse der Elektronik der lokalen Einheit RTU etc., definiert.
Die Daten des Spurkopfes (en-tête)
werden dem Operateur auf seine Anforderung hin geliefert.
-
Die
verschiedenen Programme, die jeder zentralen lokalen Station LS
zugeordnet sind, gestatten, zahlreiche komplexe Funktionen durch
Aufgabenteilung automatisch zu verwirklichen.
- 1)
Aufbauen des Dialogs unter Zwischenschaltung des Terminals UI (3) zwischen dem Operateur
und den Einheiten RTU zur Erfassung über die lokale Einheit DCU
zur Konzentration, derart, daß er
a)
die sämtlichen
Parametern für
die Operationen zur Erfassung einzugebenden Werte, um die Geländeausrüstungen
zu testen, festlegen und
b) den einwandfreien Ablauf der seismischen Operationen
global kontrollieren bzw. überprüfen
kann.
- 2) Kontrollieren bzw. Überprüfen der
seismischen Geländeausrüstung, d.h.:
a)
Verifizieren durch voreingerichtete Testsequenzen, daß die Übertragungswege
(Funkkanäle bzw.
Frequenzbandkanäle
oder Leitungen) zwischen den lokalen Einheiten RTU und den lokalen Stationen
LS einerseits und diejenigen zwischen den lokalen Stationen LS und
der zentralen Station 1 richtig arbeiten, und
b) Initialisieren
jeder lokalen Einheit RTU in Abhängigkeit
von festgelegten Parametern und Verifizieren, daß deren Funktionsweise einwandfrei ist.
- 3) Erfassen bzw. Sammeln von Schußdaten und deren Wiedereinlesen
im Hinblick auf Übertragungen:
Durch
diese Funktion steuert man die gesamte Reihenfolge von Operationen,
die gestattet, einen seismischen Zyklus zu realisieren, und synchronisiert
man in jeder lokalen Station den Austausch zwischen dem Modul CU
zur Steuerung und dem Modul DCU zur Konzentration über das
Schnittstellenmodul AI. Weiterhin organisiert man das Laden von
seismischen Daten jedes "Schusses" in den Speicher
des Moduls CU zur Steuerung, derart, um sie fehlerfrei wieder zu
lesen.
- 4) Kontrollieren der Qualität
der seismischen Daten:
Diese in jeder lokalen Station LS an
den aus den lokalen Einheiten RTU empfangenen Daten ausgeführte Operation
trägt auf
dem Geräuschpegel Spuren
(auf bekannte Weise am Ende jeder Periode zur Erfassung von Signalen
gemessen), die ge stattet, die Gültigkeit
der seismischen Daten zu verifizieren. Sie besteht auch im Erfassen
von möglichen Übertragungsfehlern.
Das Ergebnis dieser Kontrollen bzw. Überprüfungen wird graphisch auf dem
Bildschirm zur Kontrolle bzw. Überprüfung des
Terminals UI dargestellt, derart, daß der Operateur leicht die
fehlerhaften Spuren identifizieren oder mögliche Verbindungsschwierigkeiten
mit den lokalen Einheiten RTU feststellen kann.
- 5) Aufzeichnen der seismischen Daten:
Durch diese Funktion
kann der Operateur das geeignete Format: S.E.G-2, S.E.G-D für die Aufzeichnung
auf dem verfügbaren
Träger:
Scheibe bzw. Platte, Speicher D.A.T., Bandspeicher etc. wählen.
- 6) Testen der Geländeausrüstungen:
Verbindungswege von Geophonen, elektronische Apparatur in den Einheiten
RTU:
Diese Testfunktion wird verwirklicht, indem das seismische
Geräusch,
das elektronische Geräusch,
die Antwort der Schaltkreise zur Filtrierung, die Verzerrung, das
Nebensprechen zwischen den Ketten CA1 bis CAp zur Erfassung (vgl. 2), die Verbindungsqualität von Verbindungswegen
mit dem Boden etc. gemessen werden.
-
III) Zentrale Station
SCC zur Steuerung
-
Die
zentrale Station SCC zur Steuerung umfaßt im wesentlichen den gleichen
Aufbau und die gleichen funktionellen Blöcke wie diejenigen, die in bezug
auf die zentralen lokalen Einheiten LS mit indessen den folgenden
Varianten beschrieben sind:
- – das lokale
Terminal UI zum Dialog umfaßt
einen Bildschirm GD hoher Auflösung,
- – die
zentrale Einheit CU ist mit einem Prozessor, der zum Beispiel vom
Typ Pentium sein kann, in einer kompatiblen Informatikumgebung PC
ausgerüstet,
- – der
verwendete Drucker PR ist von einem Typ, der gestattet, seismische
Schnitte, Kartographien, etc. mit einer hohen Auflösung aufzuzeichnen,
- – die
vorzugsweise Funkverbindung bzw. Frequenzbandverbindung wird verwendet
a) für
das Laden der Programme der physikalischen Parameter und der Konfigurierung
des Geländesystems
für die
vorgesehenen seismischen Operationen in die lokalen Stationen LS
und b) für
die Aufnahme von Daten zur Kontrolle bzw. zur Überprüfung der seismischen Erfassung,
die am Kopf bzw. am Kopfende bzw. in dem Spurkopf (1'en-tête) von
jeder seismischen Spur enthalten sind, bei jedem "Schuß" durch die lokalen
Stationen LS zurückgesendet
werden. Die Einheit DCU zur Konzentration der zentralen Station
SCC und das Modul SRTU zur Kommunikation (3) jeder lokalen Station besitzen jeweils
eine bestimmte Anzahl q von Übertragungswegen
(zum Beispiel 4). Aufgrund dieser Tatsache kommunizieren q lokale Stationen
LS gleichzeitig mit der zentralen Station SCC. Als Beispiel ist
1 Sekunde notwendig, um 1000 Spurköpfe (en-têtes des traces) von Spuren von
jeder lokalen Station LS zu übertragen,
- – der
Block MM zur Speicherung ist von beweglichem bzw. transportablem
Typ. Es handelt sich um eine harte Scheibe bzw. Platte mit sehr
großer Kapazität oder um
einen magnetischen Träger
für die
Aufzeichnung von seismischen Spuren, die von den lokalen Stationen
LS unmittelbar während
des Verlaufs von seismischen Operationen oder ebenso (zeitlich)
verschoben auf der Grundlage eines magnetischen Trägers (eine
Platte oder ein Band, die bzw. das durch eine lokale Station LS örtlich aufgezeichnet
ist) empfangen werden.
-
Die
zentrale Station SCC umfaßt
weiterhin
- a) einen Massenspeicher DB von großer Kapazität, um eine
Datenbasis, die mit seismischen, geographischen, etc. Daten gebildet
ist, zu speichern. Bestimmte Daten der Basis können auch auf den Block MM
zur Speicherung übertragen werden,
und
- b) einen Bildscanner ISC, der mit einem Bus IB unter Zwischenschaltung
des Schnittstellenelementes SI verbunden ist. Dieser Bildscanner
ISC wird verwendet, um in die Basis von Daten gegebenenfalls eine
Geographiekarte der Zone, in welcher man die seismischen Operationen
durchführt,
einzutragen. Ein solches Bild der Operationszone kann verwendet
werden, um die Installationspunkte bzw. Installationsstellen von
Geländeaufnehmern
bzw. Geländemeßfühlern mit
den genauen geographischen Koordinaten übereinstimmen zu lassen. In
diesem Fall verwendet man das Verfahren zur Positionierung durch
einen Satelliten GPS, das in em Patent FR 2.671.167 der Anmelderin beschrieben
ist.
-
Die
Anzahl der notwendigen Übertragungswege
für den
Austausch zwischen den lokalen Stationen LS und der zentralen Station
SCC ist vermindert. Man kann Funkkanäle bzw. Frequenzbandkanäle mit höheren Sendeleistungen
wie diejenigen der zwischen den lokalen Einheiten BA und ihren entsprechenden
lokalen Stationen LS örtlich
verwendeten Funkkanäle
bzw. Frequenzbandkanäle
verwenden.
-
Funktionsweise einer zentralen
Station SCC
-
Die
zentrale Station leitet eine bestimmte Anzahl von Operationen zur
Steuerung und zur Synchronisierung:
- 1) Sie
empfängt
bzw. sammelt physikalische und operative Parameter, die von dem
Operateur eingegeben werden, wenn er das seismische System von der
zentralen Station steuert, und kommuniziert mit lokalen Stationen.
- 2) Durch eine spezialisierte Software zur Planung bzw. Organisation
eines bekannten Typs (fein-)gesteuert bestimmt die zentrale Station auch
die Gesamtheiten von Parametern, die jeweils mit einem genauen Schritt
der seismischen Ope rationen übereinstimmen,
welche dann in der Basis DB von Daten gespeichert werden. Die Parametergesamtheiten
werden in einer vorbereiteten Phase selektiv zu jeder lokalen Station
LS übertragen
und von dort an die lokalen Einheiten RTU zur Erfassung verteilt.
Die Parameter, die in der Datenbasis DB eingetragen sind, sind zum Beispiel:
die Anzahlen von aktiven Spuren der installierten Vorrichtung zur
seismischen Untersuchung sowie deren Nummern, die Position der seismischen
Quelle, die Definition aufeinanderfolgender Koordinaten von verschiedenen
Schußstandorten
und Punkten zum Empfang von seismischen Wellen, die Zeitdauer zur
Probennahme von aufgenommenen seismischen Signalen, die Aufzeichnungsdauer
bei jedem Sende-Empfangszyklus, etc.
- 3) Die zentrale Station SCC steuert bzw. überprüft die seismische Ausrüstung durch
Abfragen jeder der lokalen Stationen LS in der Folge von Untersuchungen,
welche beauftragt werden, diese durchzuführen.
- 4) Sie steuert die Erfassung von seismischen Daten durch Auslösen bzw.
Auswerfen von Signalen zur Synchronisierung bei einer Bestimmung
von sämtlichen
lokalen Stationen LS bei jedem seismischen "Schuß".
- 5) Sie kontrolliert bzw. überprüft auch
die Qualität von
erhaltenen seismischen Daten sowie die einwandfreie Funktionsweise
der verbundenen lokalen Stationen LS. Die Qualitätskontrolle wird auf Grundlage
von empfangenen Spurköpfen
von Spuren (des en-têtes
de traces) jeder lokalen Station LS nach jedem seismischen Sende-Empfangszyklus
durchgeführt.
Ein Teil der zurückgeführten Daten,
die zum Beispiel die geographischen Koordinaten der Standorte zum
seismischen Empfang betreffen, welche über Satellitenbezug (System
GPS) empfangen sind, dient dem zeitgemäßen Einsatz der Basis DB von
Daten. Wenn die Analyse von Daten eine Fehlfunktion eines Elementes
der seismischen Ausrüstung
erkennen läßt, kann
die zentrale Station SCC eine mögliche
Rückeinstellung
von vorhergehend definierten, seismischen oder operativen Parametern vornehmen.
- 6) Die zentrale Station ist gleichermaßen geeignet, herkömmliche
seismische Behandlungen bzw. Bearbeitungen bzw. Verarbeitungen mittels einer
spezialisierten Software durchzuführen, die mit den Softwares,
welche die Erfassung von seismischen Daten (fein-)steuern, unmittelbar über eine
Schnittstelle bzw. Schnittstellen verbunden sind. Die Behandlungen
werden entweder unmittelbar über
von den lokalen Stationen zurückgeführte seismische
Spuren in dem Maße
der Erfassungen oder verschoben über
auf einem magnetischen Band oder einem anderen Träger in den lokalen
Stationen LS aufgezeichnete seismischen Spure angewendet.
-
Man
hat eine Ausführungsform
beschrieben, bei welcher die zentrale Station SCC in einer Entfernung
von den lokalen Stationen angeordnet ist. Man verläßt jedoch
den Rahmen der Erfindung nicht durch Anordnen der zentralen Station
an einem selben Ort wie eine der lokalen Stationen LS oder durch
Installieren einer lokalen Station, die mit Funktionsweisen versehen
ist, welche gestatten, auch in einer zentralen Station zu arbeiten,
an einem selben Ort.