KR100683808B1

KR100683808B1 - 탄성파 탐사에서의 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에의해 수신부로 전달하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100683808B1
Application number: KR1020060015089A
Authority: KR
Inventors: 김재민
Original assignee: 주식회사 지오제니컨설턴트
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-02-15

Abstract

본 발명에서는 탄성파 탐사를 수행함에 있어서 탄성파가 발생되는 시점에 대한 트리거 신호를 송신부에서 무선신호로 변환하여 수신부로 송출하고 이를 수신부에서 수신하여 트리거 펄스를 발생시켜서 수신부 제어장치에 기록하는 것을 특징으로 하는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 전달하는 방법을 제공하고, 또한 이를 구현할 수 있는 장치를 제공함으로써, 송신원(예컨대, 해머 충격, 에어 건 충격, 다이너마이트 발파에 의해 탄성파를 발생시키기 위한 충격력이 인가되는 지점) 위치에서 발생하는 트리거 신호(탄성파 발생 신호)를 수신부 제어장치로 보내기 위한 전용선이 되는 트리거 선을 별도로 설치할 필요가 없게 되어서 탐사 작업의 효과와 적용 가능성을 크게 증진하는 효과가 제공된다.

탄성파 탐사, 트리거 신호, 무선통신

Description

탄성파 탐사에서의 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DELIVERING THE SEISMIC WAVE TRIGGERING SIGNAL TO RECEIVING STATION VIA WIRELESS TELECOMMUNICATION IN THE SEISMIC SURVEY}

도 1A는 종래기술에 의한 탄성파 탐사시 발파 전류 트리거 방식에 의한 탄성파 발생신호 전송장치의 구성과 탐사 진행 방법을 개략적으로 도시한 도면.

도 1B는 또 다른 종래기술로서 탄성파 탐사시 가속도 또는 압력센서 트리거 방식에 의한 탄성파 발생신호 전송장치의 구성과 탐사 진행 방법을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 시추공을 이용한 탄성파 토모그래피 탐사의 경우에 있어서 종래의 트리거 전용선을 사용하고 있는 상태를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따라 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부 제어장치로 전달하는 방법의 진행 단계를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부 제어장치로 전달하는 장치의 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 탄성파 발생시점 원격 무선통신 전달 방법 및 장치를 이용한 지상 시추공간 토모그래피 탐사 실시예를 간략하게 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 탄성파 발생시점 원격 무선통신 전달 방법 및 장치를 이용한 해상 시추선 탐사의 실시예를 간략하게 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10O: 탄성파 발생신호 검출장치 200: 송신부

210: 포토커플러 220: 마이컴

230: 무선통신 송신장치 300: 수신부

310: 무선통신 수신장치 320: 마이컴

330: 포토커플러 400: 수신부 제어장치

본 발명은 탄성파 탐사에서의 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 전달하기 위한 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄성파의 발생시점을 나타내는 트리거 신호를 별도의 부가적인 트리거 신호 전용선을 설치하지 않고서도 송신부로부터 무선 통신에 의해 전송하여 수신부 및 그 제어장치에서 수신할 수 있도록 함으로써 탄성파 탐사 작업 공정 중에서 트리거 전용선의 설치 및 조정에 소요되는 시간을 대폭 감소시킴으로써 탐사 작업의 효율성을 향상시키며, 또한 해상, 도로 등의 장애물이 있는 곳, 도심지 등 유선 케이블에 의한 트리거 전용선의 설치가 어려운 상황에서도 탄성파 탐사가 가능하도록 함으로써 탄성파 탐사 방법의 적용 가능성을 제고시키는 방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

탄성파 탐사법은 여러 가지 물리탐사 방법 중에서 탄성파를 이용한 방법으로서, 지하를 전파하는 탄성파는 음향 임피던스(acoustic impedance)가 서로 다른 암석의 경계면에서 반사 또는 굴절을 하게 되므로 지표 또는 해면 부근에서 탄성파(탄성파의 음원은 폭약을 폭파시키거나 무거운 추를 떨어뜨려서 만든다)를 발생시켜 지하에 전파시켰을 때 지표 또는 해상에 설치된 수신기(geophone) 또는 수신기 어레이(geophone array)에 들어오는 반사파 또는 굴절파를 수신하여 파형과 주행시간을 측정함으로써 대상 지반의 지하구조를 규명할 수 있음에 기반을 둔 탐사방법인데, 이와 관련한 종래의 일반적인 기술에 따른 구성을 첨부 도면을 참조하여 살펴보면, 도 1A에 도시된 바와 같이 다이너마이트와 같은 폭약을 발파기(1)로써 발파하여 얻어지는 발파 진동을 이용하여 탄성파를 발생시키는 송신원(2)과, 그리고 송신원(2)에서 탄성파가 발생하는 시점을 검출하기 위하여 발파기(1)에서 송신원(2)에 위치한 발파 뇌관에 발파 전류를 공급하는 시점에 대한 신호 자료를 자료기록장치(4)로 보내기 위한 발파표시선, 일명 트리거 전용선(3)과, 송신원(2)에서 발생한 탄성파가 지반 내부에서 굴절 내지는 반사되어 도달되는 위치에 설치되는 N개의 수신기(5) 어래이 및 이들 수신기들을 연결하여 자료기록장치(4)에 수신된 데이터를 보내도록 연결되는 수신기 케이블(6)로 구성된다.

한편, 이러한 일반적 구성에 따른 탄성파 탐사장치 및 탐사방법의 경우에는 발파기(1)에서의 발파 전류가 공급되는 시점에 대한 신호를 트리거 신호로서 사용하고 있으나, 이러한 트리거 신호가 발생되는 시점과 실제로 발파 뇌관의 발파 시 점이 일치하지 않아서 해석상의 큰 오류를 범할 가능성이 있기에, 최근에는 도 1B에 도시된 바와 같이 송신원(2)에서 발생하는 발파 시점을 보다 정확하게 검출하기 위하여 송신원(2)의 발파 뇌관 또는 송신원에 인접한 위치에 별도의 가속도 센서 또는 압력 센서(2s)를 설치하고 이러한 센서(2s)에서 검출되는 신호로서 트리거 신호를 삼는 방법이 제시되고 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같은 시추공을 이용한 탄성파 토모그래피 탐사의 경우에 있어서도, 송신시추공에 설치되는 송신원(2)에서 검출된 트리거 신호를 또 다른 수신시추공에 위치하는 수신부의 제어장치(4)로 전송하기 위하여 트리거 전용선(3)을 사용하고 있는데, 이 경우에도 트리거 신호 자체의 검출에는 앞서 설명된 2가지 방법의 트리거 신호 검출 방법이 선택적으로 이용될 수 있다.

앞서 설명된 종래기술들 중에서, 첨부 도면 도 1A 및 도 1B에 도시된 바와 같이 탄성파를 발생시키는 송신원의 위치를 수평적으로 이동하면서 탄성파 탐사를 실시하는 경우에는, 수신기 어래이를 연결하는 수신기 케이블 설치 공정 이외에 송신원을 이동시킬 때마다 부가적으로 트리거 전용선을 이동된 송신원까지 연장하여 조정 설치하는 단계를 반복적으로 수행하여야 하는데, 구체적인 예로서 지표 탄성파 굴절법 탐사의 경우 지형과 수신기 간격에 따라 다르지만 평균적으로 송신원 1점당 폭약 발파에는 약 5분 정도의 시간이 소요되지만 트리거 전용선을 설치하는 데에는 30분 이상이 소요되어 굴절법 측선 1개당 7점 발파를 하는 경우에 트리거 전용선을 연장하고 조정 설치하는 데에만 대략 3시간 이상이 소요되어서 전체 탐사 공정상 작업 효율 측면에서 상당한 문제점을 나타내고 있다.

그리고, 도 1A 및 도 1B에 도시된 종래 기술뿐만 아니라 도 2에 도시된 시추공간 토모그래피 탐사의 경우에도 탄성파 발생시점을 나타내는 탄성파 발생신호, 즉 트리거 신호를 송신원에서 검출하여 이를 수신부의 제어장치로 공급하기 위하여 유선 케이블을 반드시 사용하고 있는바, 송신원과 수신부 제어장치 사이의 이격 거리가 멀거나 송신원과 수신부 제어장치 사이에 하천이나 도로 등의 자연 또는 인공 장애물이 존재하는 경우, 해상이나 도심지 환경 등에서는 탐사 방법의 효율성에 문제점이 발생할 뿐만 아니라 탐사 방법 자체의 시행 여부가 문제가 되는 경우가 있다.

또한, 탄성파 탐사에 있어서 중요한 작업이 되는 탄성파 속도 계산시에 가장 주요한 오차 요인를 제공하는 탄성파 발생 영시간에 대한 오차를 줄이고자 하는 노력이 여러 방면에서 진행 중이나, 유선 케이블을 이용한 종래의 탄성파 발생신호 전달 방식에서는 그 오차 감축의 한계성을 나타내고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 송신원에서의 탄성파 발생시점에 관한 트리거 신호를 전송하기 위하여 송신부와 수신부 제어장치 사이에 유선 케이블을 설치하지 않고서도 탄성파 발생시점을 나타내는 트리거 신호를 무선통신에 의해 전송하여 수신부에서 수신할 수 있도록 하는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 전달하는 방법을 제공하는 것을 그 하나의 목적으로 하고, 나아가 이러한 방법을 수행하는데 이용되는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 탄성파 탐사를 수행함에 있어서, 송신원에서 탄성파를 발생시킬 때 탄성파 발생시점을 나타내는 탄성파 발생신호를 검출하는 단계와, 탄성파 발생신호가 검출되면 송신부에서 탄성파 발생신호의 검출을 알리는 무선신호를 발생시켜서 무선송신을 실시하는 단계와, 그리고 탄성파 발생신호의 검출을 알리는 무선신호를 수신부에서 수신하는 경우 트리거 펄스를 발생시켜서 수신부 제어장치에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 탄성파 탐사에서의 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 방법을 제공하는데, 상기 무선신호로 고주파(예컨대 2.4 GHz) 무선신호를 사용하는 방법을 더욱 바람직한 방법으로 제공한다.

또한, 본 발명은 이러한 방법 발명을 수행하기 위한 장치로서, 탄성파 발생신호가 발생하는 송신원에 근접하여 배치되어 탄성파 발생신호를 검출하는 탄성파 발생신호 검출장치와; 상기 탄성파 발생신호 검출장치로부터 제공되는 탄성파 발생신호를 이용하여 탄성파 발생신호에 상응하는 고주파 무선신호를 송출하는 무선통신 송신장치를 포함한 송신부와; 고주파 무선신호를 수신하는 무선통신 수신장치를 포함하고, 수신된 무선신호가 탄성파 발생신호에 상응하게 되는 경우 트리거 펄스 신호를 발생시키는 수신부와; 그리고 수신부로부터 발생된 트리거 펄스 신호가 제공되는 수신부 제어장치를 포함하여 이루어지는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 장치를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 보다 구체적인 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따라서 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 전달하기 위한 방법을 수행 단계별로 구체적으로 도시하고 있는데, 이에 의하면 본 발명에 따른 탄성파 탐사 방법의 바람직한 하나의 실시예는 탄성파 탐사를 수행함에 있어서,

(i) 송신원에서 탄성파를 발생시킬 때 발생되는 탄성파 발생신호를 검출하는 단계(P10);

(ii) 탄성파 발생신호가 검출되면 마이컴에서 특정문자에 해당하는 신호를 무선통신 송신장치로 전송하는 단계(P20);

(iii) 무선통신 송신장치에서 특정문자에 해당하는 신호를 변조하여 고주파 무선신호로 송출하는 단계(P30);

(iv) 무선통신 수신장치에서 수신된 고주파 무선신호를 복조하여 마이컴에 전송하는 단계(P40);

(v) 무선통신 수신장치로부터 수신된 신호가 특정문자에 해당하는지 여부를 마이컴에서 판독하는 단계(P50);

(vi) 특정문자에 해당하는 경우에 마이컴의 출력단자가 하이(High)되어 트리거 펄스 신호가 발생하는 단계(P60); 및

(vii) 트리거 펄스 신호를 수신부 제어장치로 공급하는 단계(P70)를 포함하여 이루어지는데, 무선신호의 경우에는 각 단계에서 설명된 바와 같이 고주파 무선신호를 이용하는 것이 바람직하지만 이에 반드시 한정되지는 않는다.

그리고, 이와 같은 방법을 이용하고 이를 구체적으로 구현한 탄성파 탐사 장치로서, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 탄성파 발생신호가 발생하는 송신원에 근접하여 배치되어 탄성파 발생신호를 검출하는 탄성파 발생신호 검출장치(100)와; 상기 탄성파 발생신호 검출장치로부터 제공되는 탄성파 발생신호를 이용하여 탄성파 발생신호에 상응하는 무선신호를 송출하는 무선통신 송신장치(230)를 포함한 송신부(200)와; 무선신호를 수신하는 무선통신 수신장치(310)를 포함하고, 수신된 무선신호가 탄성파 발생신호에 상응하게 되는 경우 트리거 펄스 신호를 발생시키는 수신부(300)와; 그리고 수신부(300)로부터 발생된 트리거 펄스 신호가 제공되는 수신부 제어장치(400)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 장치를 제공하는데, 무선신호의 경우에는 고주파 무선신호를 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 장치의 보다 구체적인 실시예에 따르면, 상기 송신부(200)는, 탄성파 발생신호가 검출되어 공급되는 시점에 마이컴(220)에 구동 신호를 인가하기 위한 포토커플러(210); 및 상기 포토커플러(210)에 의해 구동신호가 인가되면 특정문자에 상응하는 신호를 무선통신 송신장치(230)로 제공하기 위한 마이컴(220)과; 그리고 상기 마이컴(220)으로부터 받은 신호를 변조하여 고주파 무선신호를 송출하는 상기 무선통신 송신장치(230)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 아울러 상기 수신부(300)는, 수신되는 고주파 무선신호를 복조하는 무선통신 수신장치와(310); 그라고 상기 무선통신 수신장치(300)에서 복조된 신호를 받아 특정문자에 상응하는 경우에 출력단자를 하이(High)시키도록 작동되는 마이컴(320), 및 상 기 마이컴(320)의 출력단자가 하이(High)되면 트리거 펄스 신호를 발생시키는 포토커플러(330)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 방법을 구현하는 장치에 이용하여 탄성파 발생신호가 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달되는 과정을 도 3 및 도 4를 참조로 구체적으로 살펴보면, 송신원에서 탄성파가 발생함으로써 탄성파 발생신호 검출장치(100)에 의해 탄성파 발생신호가 검출되면(검출 방법은 도 1A 및 도 1B에 도시된 종래 기술에서의 검출 방법과 동일할 수 있음) 송신부(200)의 포토커플러(210)가 작동하여 마이컴(220)에 구동신호가 입력단자(in)를 통하여 입력되고, 이에 따라 마이컴(210)에서는 특정문자를 나타내는 신호를 출력단자(out)를 통하여 무선통신 송신장치(220)로 보내고, 무선통신 송신장치(220)는 이를 변조하여 고주파 무선신호를 송출하게 된다. 한편, 수신부(300)의 무선통신 수신장치(310)는 수신되는 고주파 무선신호를 복조하여 마이컴(320)으로 전송하고, 마이컴(320)은 입력단자(in)로 전송되어오는 무선통신 수신장치(310)로부터의 복조 신호가 특정문자에 해당하는지 여부를 판독하여, 특정문자에 해당하는 경우에는 출력단자(out)를 하이(High)시킴으로써 포토커플러(330)를 작동시켜서 트리거 펄스 신호가 발생되도록 하며, 발생된 트리거 펄스신호는 수신부 제어장치(400)로 공급되도록 하다.

한편, 본 발명에서 원격 무선통신에 사용되는 전파의 주파수를 고주파로 하는 경우에는 일정한 데이터 크기를 가지는 신호를 더욱 빠르고 정확하게 전달할 수 있으므로 트리거 신호의 전달 시간이 짧아지게 된다.

앞서 설명된 본 발명에 따른 방법과 장치를 이용한 구체적인 적용례로서, 도 5에는 시추공간(송신시추공 및 수신시추공 사이) 토모그래피 탐사의 적용예가 도시되어 있으며, 도 6에는 해상 탄성파 탐사에서의 적용예가 모식도로서 도시되어 있는바, 이들 도면에 나타나 있는 바와 같이 본 발명에 따르면 트리거 펄스 신호의 공급을 위하여 송신원(20)과 수신부 제어장치(400)를 연결하는 별도의 유선 케이블이 더 이상 필요치 않게 되어 그 사이를 도로 또는 바다 등의 장애물이 가로지르는 경우에도 탄성파 탐사의 수행에 큰 장애를 받지 않게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 방법 및 장치를 이용하는 경우에는, 송신원 위치로부터 수신부(300) 및 그 제어장치(400, 데이터 기록 저장 기능도 수행함)에 이르기까지 유선 케이블 방식으로 트리거 전용선을 설치하거나 또는 송신원 위치를 이동하는 경우에 이미 사용된 트리거 전용선을 연장하는 등의 불필요한 작업을 수행할 필요가 없게 되며, 나아가 탄성파 속도 계산시의 주요 오차를 제공하는 탄성파 발생 영시간에 대한 오차를 수 마이크로초 단위까지 감축할 수 있도록 함으로써 보다 정확한 탄성파 속도 계산이 가능하도록 하여 준다.

Claims

탄성파 탐사를 수행함에 있어서,

송신원에서 탄성파를 발생시킬 때 탄성파 발생시점을 나타내는 탄성파 발생신호를 검출하는 단계와;

탄성파 발생신호가 검출되면 송신부에서 탄성파 발생신호의 검출을 알리는 무선신호를 발생시켜서 무선송신을 실시하는 단계와; 그리고

탄성파 발생신호의 검출을 알리는 무선신호를 수신부에서 수신하는 경우 트리거 펄스를 발생시켜서 수신부 제어장치에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 탄성파 탐사에서의 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 방법.
탄성파 탐사를 수행함에 있어서,

송신원에서 탄성파를 발생시킬 때 발생되는 탄성파 발생신호를 검출하는 단계;

탄성파 발생신호가 검출되면 마이컴에서 특정문자에 해당하는 신호를 무선통신 송신장치로 전송하는 단계;

무선통신 송신장치에서 특정문자에 해당하는 신호를 변조하여 무선신호로 송출하는 단계;

무선통신 수신장치에서 수신된 무선신호를 복조하여 마이컴에 전송하는 단 계;

무선통신 수신장치로부터 수신된 신호가 특정문자에 해당하는지 여부를 마이컴에서 판독하는 단계;

특정문자에 해당하는 경우에 마이컴의 출력단자가 하이(High)되어 트리거 펄스 신호가 발생하는 단계; 및

트리거 펄스 신호를 수신부 제어장치로 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성파 탐사에서의 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무선신호로서 고주파 무선신호를 사용하는 것을 특징으로 하는 탄성파 탐사에서의 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 방법.
탄성파 발생신호가 발생하는 송신원에 근접하여 배치되어 탄성파 발생신호를 검출하는 탄성파 발생신호 검출장치와;

상기 탄성파 발생신호 검출장치로부터 제공되는 탄성파 발생신호를 이용하여 탄성파 발생신호에 상응하는 무선신호를 송출하는 무선통신 송신장치를 포함한 송신부와;

무선신호를 수신하는 무선통신 수신장치를 포함하고, 수신된 무선신호가 탄성파 발생신호에 상응하게 되는 경우 트리거 펄스 신호를 발생시키는 수신부와; 그 리고

수신부로부터 발생된 트리거 펄스 신호가 제공되는 수신부 제어장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 상기 송신부는,

탄성파 발생신호가 검출되어 공급되는 시점에 마이컴에 구동 신호를 인가하기 위한 포토커플러; 및 상기 포토커플러에 의해 구동신호가 인가되면 특정문자에 상응하는 신호를 상기 무선통신 송신장치로 제공하기 위한 마이컴과; 그리고

상기 마이컴으로부터 받은 신호를 변조하여 무선신호를 송출하는 상기 무선통신 송신장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 장치.
제4항에 있어서, 상기 수신부는,

수신되는 무선신호를 복조하는 상기 무선통신 수신장치와; 그리고

상기 무선통신 수신장치에서 복조된 신호를 받아 특정문자에 상응하는 경우에 출력단자를 하이(High)시키도록 작동되는 마이컴, 및 상기 마이컴의 출력단자가 하이(High)되면 트리거 펄스 신호를 발생시키는 포토커플러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 무선신호로서 고주파 무선신호를 사용하는 것을 특징으로 하는 탄성파 발생신호를 원격 무선통신에 의해 수신부로 전달하기 위한 장치.