NO335687B1 - Method and system for checking and calibrating sensors in control devices for seismic instrumented cables during operation - Google Patents
Method and system for checking and calibrating sensors in control devices for seismic instrumented cables during operation Download PDFInfo
- Publication number
- NO335687B1 NO335687B1 NO20131420A NO20131420A NO335687B1 NO 335687 B1 NO335687 B1 NO 335687B1 NO 20131420 A NO20131420 A NO 20131420A NO 20131420 A NO20131420 A NO 20131420A NO 335687 B1 NO335687 B1 NO 335687B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- wings
- sensors
- wing
- main body
- calibration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 35
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 17
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 12
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 241001264313 Semioptera wallacii Species 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Fremgangsmåte og system for kalibrering av sensorer i en styringsinnretning (20) for seismiske instrumenterte kabler (50) mens denne er i operativ drift gjennom bruk av en referansevinge (30). Referansevingen (30) er innrettet for avtakbar festing til styringsinnretningenes hovedkropp (21), samt er forsynt med strømforsyning, elektronikk og tilsvarende sensorer som vingene (22a-c) og/eller hovedkroppen (21), hvilke sensorer har høyere nøyaktighet enn sensorene i vingene (22a-c) eller hovedkroppen (21), samt er forsynt med kalibreringskilder og kalibreringsnormaler som gir tilsvarende nøyaktighet, hvilken referansevinge (30) er innrettet for kontroll og kalibrering av sensorer i vingene (22a-c) og/eller hovedkroppen (21).Method and system for calibrating sensors in a control device (20) for seismic instrumented cables (50) while this is in operational operation through the use of a reference vane (30). The reference wing (30) is designed for removable attachment to the control device's main body (21), and is equipped with a power supply, electronics and corresponding sensors as the wings (22a-c) and/or the main body (21), which sensors have higher accuracy than the sensors in the wings (22a-c) or the main body (21), and is provided with calibration sources and calibration standards that provide equivalent accuracy, which reference wing (30) is arranged for checking and calibrating sensors in the wings (22a-c) and/or the main body (21) .
Description
Fremgangsmåte og system for kontroll og kalibrering av sensorer i styringsinnretninger for seismiske instrumenterte kabler under drift Procedure and system for checking and calibrating sensors in control devices for seismic instrumented cables during operation
Oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte for kontroll og kalibrering av sensorer i styringsinnretninger i samsvar med innledningen til patentkrav 1. The invention relates to a method for checking and calibrating sensors in control devices in accordance with the introduction to patent claim 1.
Oppfinnelsen gjelder også et system for kontroll og kalibrering av sensorer i styringsinnretninger i samsvar med innledningen til patentkrav 12. The invention also applies to a system for checking and calibrating sensors in control devices in accordance with the introduction to patent claim 12.
I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen oppnås forbedret nøyaktighet i posisjonsmålinger, avstandsmålinger, dybdemålinger, temperaturmålinger og rullmålinger ved å kontrollere og kalibrere styringsinnretningens sensorer mens styringsinnretningen er i drift. Ved å sammenligne de aktuelle sensorene mot sensorer med minst fem ganger, fordelaktig minst ti ganger, bedre nøyaktighet kan sensorene kalibreres og måleresultatene justeres i henhold til referansen med høy nøyaktighet. In accordance with the present invention, improved accuracy in position measurements, distance measurements, depth measurements, temperature measurements and roll measurements is achieved by checking and calibrating the steering device's sensors while the steering device is in operation. By comparing the sensors in question against sensors with at least five times, advantageously at least ten times, better accuracy, the sensors can be calibrated and the measurement results adjusted according to the high accuracy reference.
Bakgrunn Background
En seismisk instrumentert kabel (streamer) er en langstrakt kabelliknende struktur (ofte opptil flere tusen meter lang), som omfatter et array av hydrofonkabler og assosiert med elektrisk utstyr langs dens lengde, og som brukes i marin seismisk kartlegging. For å utføre en 3D/4D seismisk kartlegging trekkes et flertall slike instrumenterte kabler bak et kartleggingsfartøy. Akustiske signaler produseres ved at de seismiske kildene er rettet ned gjennom vannet og inn i havbunnen under, hvor de reflekteres av de ulike lagene. De reflekterte signalene mottas av hydrofonkabler og blir så digitalisert og behandlet for å danne en representasjon av lagene i området som kartlegges. A seismic instrumented cable (streamer) is an elongated cable-like structure (often up to several thousand meters long), comprising an array of hydrophone cables and associated electrical equipment along its length, and used in marine seismic mapping. To carry out a 3D/4D seismic survey, a majority of such instrumented cables are pulled behind a survey vessel. Acoustic signals are produced by the seismic sources being directed down through the water and into the seabed below, where they are reflected by the various layers. The reflected signals are received by hydrophone cables and are then digitized and processed to form a representation of the layers in the area being mapped.
De instrumenterte kablene er typisk trukket med en konstant dybde på mellom fem og femten meter, for å fremme fjerning av uønskede "falske" refleksjoner fra overflaten av vannet. For å holde de instrumenterte kablene ved en konstant dybde, er styringsinnretninger kjent som "bird" festet til hver instrumentert kabel med intervaller på 200 til 300 meter. The instrumented cables are typically laid at a constant depth of between five and fifteen meters, to promote the removal of unwanted "false" reflections from the surface of the water. To keep the instrumented cables at a constant depth, guidance devices known as "birds" are attached to each instrumented cable at intervals of 200 to 300 meters.
Små variasjoner i dybde og sideveis bevegelse er uunngåelig. Hovedårsaken til variasjoner i dybden er lange periodiske bølger og endringer i salinitet og temperatur og dermed oppdrift langs kabelen. Varierende temperatur gir varierende oppdrift og kan dermed påvirke styringsinnretningens dybde. Videre vil variasjoner i temperatur føre til variasjoner i utbredelses-hastigheten for de akustiske signalene og dermed påvirke den akustiske avstandsbestemmelsen. Variasjonen for forplantningshastigheten for akustiske bølger i sjøvann ligger på ca. 4 m/s pr. grad celsius. Small variations in depth and lateral movement are unavoidable. The main reason for variations in depth are long periodic waves and changes in salinity and temperature and thus buoyancy along the cable. Varying temperature causes varying buoyancy and can thus affect the steering device's depth. Furthermore, variations in temperature will lead to variations in the propagation speed of the acoustic signals and thus affect the acoustic distance determination. The variation for the propagation speed of acoustic waves in seawater is approx. 4 m/s per degrees Celsius.
Generelt er den mest kritiske sitasjonen når det trekkes i den samme retningen som dønningene. Sideveis bevegelse av instrumenterte kabler er hovedsakelig forårsaket av havstrømningskomponenter vinkelrett på trekkretningen. Relativt store avvik kan også forekomme i områder med brakkvann der elveløp med ferskvann flyter ut i sjøen noe som kan gi lagdeling av vannmasser med forskjellig tetthet. I tilfeller med både dønninger og sidestrømpåvirkning er det økt fare for at de instrumenterte kablene vikler seg inn i hverandre. Generally, the most critical citation is when pulling in the same direction as the swells. Lateral movement of instrumented cables is mainly caused by ocean current components perpendicular to the pulling direction. Relatively large deviations can also occur in areas with brackish water where rivers with fresh water flow into the sea, which can cause stratification of water bodies with different densities. In cases with both swells and side currents, there is an increased risk of the instrumented cables entangling each other.
Kabelstrekket avtar proporsjonalt med avstanden fra trekkpunktet. Derfor vil små variasjoner i sideveis bevegelse og vertikal bevegelse tendere til å ha større amplituder nær halen av de instrumenterte kablene. Imidlertid vil ikke kreftene som virker vinkelrett på den instrumenterte kabelen fordeles uniformt over kabelens lengde og de vil endres over tid ettersom det trukne arrayet beveges fremover. The cable length decreases proportionally with the distance from the pull point. Therefore, small variations in lateral movement and vertical movement will tend to have larger amplitudes near the tail of the instrumented cables. However, the forces acting perpendicular to the instrumented cable will not be uniformly distributed over the length of the cable and they will change over time as the towed array is moved forward.
Under en seismisk kartlegging er de instrumenterte kablene tiltenkt å opprettholdes i en rett linje, parallell til hverandre, likt adskilt og på samme dybde. Imidlertid, etter utsetting av de instrumenterte kablene, må vanligvis fartøyet kjøre i en rett linje i minst tre kabellengder før kabelfordelingen er tilstrekkelig nært det ideelle oppsettet og kartlegging kan starte. Detteøker tiden det tar å utføre en kartlegging og derforøkes kostnadene ved kartleggingen. Imidlertid, pga. havstrømninger feiler de instrumenterte kablene i akkurat å følge banen til det seismiske kartleggingsfartøyet og noen ganger avviker fra denne banen med en vinkel, kjent som "feathering angle". Dette kan negativt påvirke dekningen av kartleggingen, hvilket ofte krever at deler av kartleggingen må repeteres. Ved veldig uheldige omstendigheter kan de instrumenterte kablene vikles inn i hverandre, spesielt ved enden av de instrumenterte kablene, som kan medføre betydelig skade og betydelig finansielt tap. During a seismic survey, the instrumented cables are intended to be maintained in a straight line, parallel to each other, equally spaced and at the same depth. However, after deploying the instrumented cables, the vessel usually needs to run in a straight line for at least three cable lengths before the cable distribution is sufficiently close to the ideal layout and surveying can begin. This increases the time it takes to carry out a survey and therefore increases the costs of the survey. However, due to ocean currents cause the instrumented cables to fail to exactly follow the path of the seismic survey vessel and sometimes deviate from this path by an angle known as the "feathering angle". This can negatively affect the coverage of the mapping, which often requires parts of the mapping to be repeated. In very unfortunate circumstances, the instrumented cables can become entangled with each other, especially at the end of the instrumented cables, which can cause significant damage and significant financial loss.
Den foreliggende oppfinnelsen er spesielt rettet mot styringsinnretninger med en hovedkropp og dertil innrettet avtakbare vinger, og da spesielt mot styringsinnretninger med såkalte "smartvinger" hvor elektronikk, styringsenhet, sensorer og batteri er innrettet i avtakbare vinger. Slike styringsinnretninger er blant annet kjent fra NO 20080145 ( Rinnan m. fl.), NO 20083830 ( Rinnan m. fl.) og NO 20092575 ( Rinnan m. fl.), alle i søkerens navn. I NO 20083830 beskrives det også at styringsinnretningen er forsynt med trådløs og kontaktløs kommunikasjon som muliggjør kommunikasjon med en ekstern enhet for kalibrering og diagnostikk, eksempelvis på akterdekket til et fartøy. The present invention is particularly aimed at control devices with a main body and removable wings arranged thereto, and then especially at control devices with so-called "smart wings" where electronics, control unit, sensors and battery are arranged in removable wings. Such control devices are, among other things, known from NO 20080145 (Rinnan et al.), NO 20083830 (Rinnan et al.) and NO 20092575 (Rinnan et al.), all in the name of the applicant. In NO 20083830 it is also described that the control device is provided with wireless and contactless communication which enables communication with an external unit for calibration and diagnostics, for example on the stern deck of a vessel.
Typiske sensorer i hovedkropp eller vinge foren slik styringsinnretning vil være akselerometer, rategyro, magnetkompass, dybdesensor (trykksensor), halleffektsensor, samt sensorer for temperatur, salinitet, groing, m.fl. Typical sensors in the main body or wing fore such control device will be accelerometer, rate gyro, magnetic compass, depth sensor (pressure sensor), hall effect sensor, as well as sensors for temperature, salinity, growth, etc.
I tillegg kan styringsinnretningene være forsynt med andre anordninger som GNSS-enheter, akustiske kommunikasjonsmidler og lignende. In addition, the control devices may be equipped with other devices such as GNSS units, acoustic communication means and the like.
Dette viser at det er et stort antall sensorer som over tid bør rekalibreres for å opprettholde den påkrevde nøyaktigheten for styring av et instrumentert kabelsystem. This shows that there are a large number of sensors that should be recalibrated over time to maintain the required accuracy for controlling an instrumented cable system.
Det skal også vises til at det finnes styringsinnretninger som omfatter avtakbare vinger, men hvor det ikke er anordnet elektronikk eller sensorer i de avtakbare vingene, så som f.eks. US 6 671 223 B2 [ Bittleston, Simon Hastings) og NO 20063182 [ Rinnan m. fl.). It must also be shown that there are control devices that include removable wings, but where no electronics or sensors are arranged in the removable wings, such as e.g. US 6 671 223 B2 [ Bittleston, Simon Hastings) and NO 20063182 [ Rinnan et al.).
Et problem som reduserer posisjoneringsnøyaktigheten er at nøyaktigheten til de sensorer som benyttes for å måle den instrumenterte kabelens posisjon degraderes over tid. Typisk anvendes akustisk posisjonering av styringsinnretninger i forhold til hverandre ved at hver styringsinnretning er utstyrt med akustiske sendere og mottakere som gjør det mulig å estimere avstand mellom styringsinnretningene. Videre benyttes trykksensorerfor å estimere dybde. Disse sensorene vil i praksis ha en endelig nøyaktighet som kan medføre uakseptable avvik i beregnet posisjon. Måling av temperatur er viktig med hensyn på akustisk avstandsmåling fordi lydhastigheten i vann er en funksjon av sjøtemperaturen. Korreksjon av målt avstand vha. av akustikk kan dermed oppnås ved å korrigere for den aktuelle bølgehastigheten ved den aktuelle temperaturen. Videre må det forventes at sensorenes nøyaktighet endrer seg over tid som følge av slitasje, temperatursykling og belastninger fra omgivelsene. For å opprettholde tilstrekkelig høy nøyaktighet på posisjons-målingene og andre målinger (eks. dybde) bør derfor sensorene kalibreres med jevne mellomrom. For å opprettholde høy driftstilgjengelighet og unngå avbrudd av operasjonene bør dette imidlertid skje i driftsfasen så langt det er mulig. A problem that reduces positioning accuracy is that the accuracy of the sensors used to measure the instrumented cable's position degrades over time. Acoustic positioning of control devices in relation to each other is typically used in that each control device is equipped with acoustic transmitters and receivers that make it possible to estimate the distance between the control devices. Furthermore, pressure sensors are used to estimate depth. In practice, these sensors will have a finite accuracy which can lead to unacceptable deviations in the calculated position. Measuring temperature is important with regard to acoustic distance measurement because the speed of sound in water is a function of the sea temperature. Correction of measured distance using of acoustics can thus be obtained by correcting for the relevant wave speed at the relevant temperature. Furthermore, it must be expected that the sensors' accuracy will change over time as a result of wear, temperature cycling and loads from the environment. In order to maintain sufficiently high accuracy of the position measurements and other measurements (e.g. depth), the sensors should therefore be calibrated at regular intervals. However, in order to maintain high operational availability and avoid interruption of operations, this should take place in the operational phase as far as possible.
En annen viktig parameter er rullmålinger. Dersom styringsinnretningen har unøyaktige rullmålinger kan det medføre dårligere styringsegenskaper og dermed økt posisjonsavvik fra ønsket referanse og derigjennom økt effektforbruk for å gjenopprette riktig posisjon. Dette vil også føre til mer slitasje på styringsinnretningenes komponenter. Another important parameter is roll measurements. If the steering device has inaccurate roll measurements, it can result in poorer steering properties and thus increased position deviation from the desired reference and thereby increased power consumption to restore the correct position. This will also lead to more wear and tear on the components of the control devices.
Systemer for kalibrering av sensorer under drift er så langt ikke kjent fra litteraturen eller andre patenter. Systems for calibrating sensors during operation are so far not known from the literature or other patents.
Videre så vil de kjente løsningene kreve at styringsinnretningene bringes ombord på et fartøy eller i et laboratorium for kalibrering, noe som både er tidkrevende og kostbart, samt at det reduserer operativ tid for seismiske kabelsystemer. Furthermore, the known solutions will require that the control devices be brought on board a vessel or in a laboratory for calibration, which is both time-consuming and expensive, and that it reduces operational time for seismic cable systems.
I og med at det er kostbart og tidkrevende er dette noe som ofte fører til at man benytter det seismiske kabelsystemet for lenge før kalibrering og kontroll av dets sensorer utføres, noe som fører til unøyaktighet for styringen av kabelsystemet og dermed ikke optimale driftsbetingelser. As it is expensive and time-consuming, this is something that often leads to the use of the seismic cable system for too long before calibration and control of its sensors is carried out, which leads to inaccuracy in the management of the cable system and thus not optimal operating conditions.
Når sensorene blir unøyaktige vil også dataunderlaget fra den seismiske kartleggingen bli dårlig, noe som i verste fall fører til at deler av den seismiske kartleggingen må utføres på nytt. When the sensors become inaccurate, the data base from the seismic mapping will also be bad, which in the worst case leads to parts of the seismic mapping having to be carried out again.
Med andre ord vil unøyaktige sensorer føre til posisjonsavvik og at energiforbruket for styring av det instrumenterte kabelsystemet blir større enn nødvendig, det blir større slitasje på styrings innretningen som jobber unødvendig, samt at det er fare for skader dersom de instrumenterte kablene kommer for nærme hverandre. In other words, inaccurate sensors will lead to position deviations and that the energy consumption for controlling the instrumented cable system will be greater than necessary, there will be greater wear and tear on the control device which works unnecessarily, and that there is a risk of damage if the instrumented cables come too close to each other.
Det er følgelig et behov for å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for kalibrering av styringsinnretningenes sensorer under drift. There is consequently a need to provide a method and a system for calibrating the control device's sensors during operation.
Formål Purpose
Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som helt eller delvis reduserer ulempene ved kjent teknikk. The main purpose of the present invention is to provide a method and a system which fully or partially reduces the disadvantages of known technology.
Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for kalibrering av sensorer i styringsinnretninger i seismiske instrumenterte kabler under drift, dvs. som er deployert. It is further an object of the present invention to provide a method and a system for calibrating sensors in control devices in seismic instrumented cables during operation, i.e. which are deployed.
Videre er det et formål å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som tilveiebringer høyere nøyaktighet og stabilitet over tid for posisjonsmålinger og dybdemålinger enn dagens systemer er i stand til. Furthermore, it is an aim to provide a method and a system which provides higher accuracy and stability over time for position measurements and depth measurements than current systems are capable of.
Det er også et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som reduserer medgått tid og dermed kostnader for driftskontroll og feilfinning i sensorer for seismiske styringsinnretninger. It is also an aim of the present invention to provide a method and a system which reduces elapsed time and thus costs for operational control and fault finding in sensors for seismic control devices.
Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som bidrar til å effektivisere vedlikehold og øke operativ driftstid for seismiske instrumenterte kabelsystemer. One purpose of the present invention is to provide a method and a system which helps to make maintenance more efficient and increase operational operating time for seismic instrumented cable systems.
Det er videre et formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system for enkel kalibrering av sensorer og elektroniske systemer benyttet i styringsinnretningen på en enkel og nøyaktig måte slik at en i størst mulig grad unngår driftsavbrudd. It is also an object of the present invention to provide a method and a system for easy calibration of sensors and electronic systems used in the control device in a simple and accurate way so that interruptions in operation are avoided to the greatest extent possible.
Et formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som gjør at driftspersonell i følgebåt/arbeidsbåt enkelt kan finne en styringsinnretning med unøyaktige sensorer og raskt kunne skifte den feilaktige vingen med sensorer mens den seismiske kabelen er under slep. An object of the present invention is to provide a method and a system which enables operating personnel in escort boat/workboat to easily find a steering device with inaccurate sensors and to be able to quickly replace the faulty wing with sensors while the seismic cable is under tow.
Det er videre et formål å oppnå nøyaktige rullmålinger, noe som vil resultere i en forbedret styring av det instrumenterte kabelsystemet gjennom en forbedret reguleringssløyfe, for derigjennom bedre regulering av posisjon for den instrumenterte kabelen ved at styringsinnretningen oppfører seg optimalt i forhold til posisjonsavvik og effektforbruk gjennom at den er i bedre stand til å følge ønsket posisjonsreferanse. It is also an aim to achieve accurate roll measurements, which will result in an improved control of the instrumented cable system through an improved regulation loop, for thereby better regulation of the position of the instrumented cable by the control device behaving optimally in relation to position deviations and power consumption through that it is better able to follow the desired position reference.
Det er til slutt et formål ved den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og et system som sikrer bedre datagrunnlag for en seismisk kartleggingsoperasjon gjennom kalibrerte sensorer. It is finally an aim of the present invention to provide a method and a system which ensures a better data basis for a seismic mapping operation through calibrated sensors.
Oppfinnelsen The invention
En fremgangsmåte i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er angitt i patentkrav 1. Fordelaktige trekk og detaljer ved fremgangsmåten er beskrevet i patentkravene 2-11. A method in accordance with the present invention is stated in patent claim 1. Advantageous features and details of the method are described in patent claims 2-11.
Et system i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er angitt i patentkrav 12. Fordelaktige trekk og detaljer ved systemet er beskrevet i patentkravene 13-21. A system in accordance with the present invention is stated in patent claim 12. Advantageous features and details of the system are described in patent claims 13-21.
Et system for posisjonering av en instrumentert tauet kabel i vann, så som en marin seismisk streamer, og/eller et instrumentert tauet kabel-array (streamer-array), omfatter typisk flere styringsinnretninger anordnet til instrumenterte kabler, en styringssentral anordnet ombord på et fartøy, fortrinnsvis et kartleggingsfartøy, hvilken styringssentral er innrettet for kommunikasjon med de instrumenterte kablene og de enkelte styringsinnretningene anordnet dertil. Dette er ofte referert til som et STAP-system (STAP - "Seismic Towed Array Positioning"). Videre omfatter kjente systemer vanligvis halebøyer anordnet til de instrumenterte kablene i kabel-arrayet, samt deflektoranordninger for å spre de instrumenterte kablene i et kabel-array. Styringssentralen innrettet for kommunikasjon med styringsinnretninger og halebøyer, enten via den instrumenterte kabelen eller trådløst, samt innrettet for kommunikasjon med fartøyet og eventuelt deflektoranordninger. Som vil bli forklart nedenfor kan halebøyer erstattes av styringsinnretninger dersom de er forsynt med en GNSS-enhet. A system for positioning an instrumented towed cable in water, such as a marine seismic streamer, and/or an instrumented towed cable array (streamer array), typically comprises several control devices arranged for instrumented cables, a control center arranged on board a vessel , preferably a surveying vessel, which control center is arranged for communication with the instrumented cables and the individual control devices arranged thereto. This is often referred to as a STAP system (STAP - "Seismic Towed Array Positioning"). Furthermore, known systems usually comprise tail bends arranged for the instrumented cables in the cable array, as well as deflector devices for spreading the instrumented cables in a cable array. The control center arranged for communication with steering devices and tail buoys, either via the instrumented cable or wirelessly, as well as arranged for communication with the vessel and possibly deflector devices. As will be explained below, tail buoys can be replaced by steering devices if they are equipped with a GNSS unit.
Styringsinnretningene anordnet til de instrumenterte kablene er fordelaktig en styringsinnretning som omfatter: - en hovedkropp forsynt med en prosessorenhet, akselerometre, eventuelt rategyro og magnetkompass, trykksensor, samt induktive koblinger for trådløs (kontaktløs) kommunikasjon og energioverføring til vinger eller mekaniske koblinger for kommunikasjon og energioverføring, - avtakbare vinger, fortrinnsvis minst to avtakbare vinger, hvilke vinger er forsynt med en prosessorenhet, induktive kobling eller mekanisk kobling for tilkobling til hovedkroppen, halleffektsensor, oppladbare batterier, intelligent ladeelektronikk, motor med momentsensor, The control devices arranged for the instrumented cables are advantageously a control device which includes: - a main body equipped with a processor unit, accelerometers, possibly rate gyro and magnetic compass, pressure sensor, as well as inductive connections for wireless (contactless) communication and energy transfer to wings or mechanical links for communication and energy transfer , - removable wings, preferably at least two removable wings, which wings are equipped with a processor unit, inductive coupling or mechanical coupling for connection to the main body, hall effect sensor, rechargeable batteries, intelligent charging electronics, motor with torque sensor,
- lokal styringsinnretningssoftware som kjører på kroppens prosessorenhet, - local control device software running on the body's processor unit,
- lokal vingestyringssoftware som kjører på vingens prosessorenhet, - local wing control software running on the wing's processor unit,
- sensorer for ulike formål som for eksempel dybde, temperatur, salinitet, groing, magnetfelt og bevegelse, samt eventuelt akustiske sendere og mottakere montert i vingen. - sensors for various purposes such as depth, temperature, salinity, growth, magnetic field and movement, as well as possibly acoustic transmitters and receivers mounted in the wing.
Med andre ord inneholder styringsinnretningene sensorer for måling og kontroll av en eller flere av følgende: posisjon, retning, bevegelse, magnetfelt, trykk, temperatur, akustikk, sjokk og andre sensorer for karakterisering av sjø og havbunnsparametere. I og med at mange av disse sensorene er innrettet i avtakbare vinger vil dermed vingene utgjøre en utskiftbar enhet med integrerte sensorer som kan erstattes med en annen enhet (referansevinge, ytterligere forklart nedenfor) med sensorer med høyere nøyaktighet og kalibreringsreferanser og kalibreringsnormaler slik at enheten med høynøyaktige sensorer kan benyttes for kalibrering og kontroll av styri ngsi nn retn ingens opprinnelige eller øvrige sensorer, så som sensorer i hovedkroppen, med hensikt å etablere kalibreringstabeller som kan kompensere for feilkilder i sensorene. Det skal videre nevnes at det er et designmessig valg hvilke sensorer som skal plasseres i vinge og i hovedkropp og at dette kan variere. In other words, the control devices contain sensors for measuring and controlling one or more of the following: position, direction, movement, magnetic field, pressure, temperature, acoustics, shock and other sensors for characterizing sea and seabed parameters. As many of these sensors are arranged in removable wings, the wings will thus constitute an exchangeable unit with integrated sensors that can be replaced with another unit (reference wing, further explained below) with sensors of higher accuracy and calibration references and calibration standards so that the unit with high-precision sensors can be used for calibration and control of the control unit's original or other sensors, such as sensors in the main body, with the intention of establishing calibration tables that can compensate for sources of error in the sensors. It should also be mentioned that it is a design choice which sensors should be placed in the wing and in the main body and that this can vary.
Styringsinnretninger som dette er f.eks. beskrevet i søkers norske patentsøknader NO 20080145, NO 20083830 og NO 20092575. Control devices such as this are e.g. described in the applicant's Norwegian patent applications NO 20080145, NO 20083830 and NO 20092575.
Alle sensorer vil værekarakterisertmed en gitt endelig nøyaktighet og toleranse. Nøyaktigheten til sensorene vil etter hvert som styringsinnretningene benyttes kunne bli redusert som følge av aldring, temperatursykling, sjokk, støt og andre miljømessige årsaker. Unøyaktige sensorer vil i sin tur forårsake at de seismiske målerverdiene får redusert kvalitet og i verste fall blir helt feilaktige. For å motvirke dette er det behov for å kalibrere sensorene med jevne mellomrom. Siden slik kalibrering normalt medfører driftsavbrudd fordi kalibreringen må foretas utenfor regulær drift (ombord i fartøyet eller i laboratorium), samt er relativt tidkrevende, er dette en kostbar og mindre hensiktsmessig metode for kalibrering. All sensors will be characterized with a given final accuracy and tolerance. As the control devices are used, the accuracy of the sensors may be reduced as a result of ageing, temperature cycling, shock, impact and other environmental reasons. Inaccurate sensors will in turn cause the seismic meter values to be of reduced quality and, in the worst case, to be completely incorrect. To counteract this, there is a need to calibrate the sensors at regular intervals. Since such calibration normally entails interruption of operation because the calibration must be carried out outside regular operation (on board the vessel or in a laboratory), and is relatively time-consuming, this is an expensive and less appropriate method of calibration.
I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er det introdusert en ny og høynøyaktig referansevinge kalt RefWing. Referansevingen er mekanisk og elektrisk tilsvarende med de vanlige vingene, og har i tillegg sensorer som har en kalibrert høyere nøyaktighet, fortrinnsvis med minst fem ganger, og enda mer fordelaktig minst ti ganger, høyere nøyaktighet i forhold til en vanlig vinge, samt kalibreringskilder og kalibreringsnormaler som gir tilsvarende nøyaktighet. In accordance with the present invention, a new and highly accurate reference wing called RefWing has been introduced. The reference wing is mechanically and electrically equivalent to the normal wings, and in addition has sensors that have a calibrated higher accuracy, preferably with at least five times, and even more advantageously at least ten times, higher accuracy compared to a normal wing, as well as calibration sources and calibration standards which gives equivalent accuracy.
Kalibreringsnormaler er signalkilder som genererer et signal med kjent høy nøyaktighet, typisk ti til hundre ganger bedre enn det en vanlig sensor kan gi. Enhver sensor er beheftet med feil-mekanismer som gjør at måleverdien ligger innenfor et definert toleranseområde. For eksempel kan et voltmeter, som kan karakteriseres som en spenningssensor, ha en nøyaktighet på +/- 5 % hvilket innebærer at den målte spenningen som måles ligger innenfor måleverdien +/- 5 %. For å oppnå høyere nøyaktighet kan voltmeteret kalibreres mot en kalibreringsnormal som har en nøyaktighet på +/- 0,1 % slik at målt verdi kan korrigeres mot en kalibreringstabell som gjør at målingen oppnår samme nøyaktighet som kalibreringsnormalen. Calibration standards are signal sources that generate a signal with known high accuracy, typically ten to a hundred times better than what a normal sensor can provide. Every sensor is subject to error mechanisms which mean that the measured value lies within a defined tolerance range. For example, a voltmeter, which can be characterized as a voltage sensor, can have an accuracy of +/- 5%, which means that the measured voltage is within +/- 5% of the measured value. To achieve higher accuracy, the voltmeter can be calibrated against a calibration standard that has an accuracy of +/- 0.1% so that the measured value can be corrected against a calibration table that makes the measurement achieve the same accuracy as the calibration standard.
Kalibreringsnormaler med høy nøyaktighet finnes for alle parametere somønskes målt, typisk for strømstyrke, spenning, resistans, trykk, hastighet, akselerasjon m.fl. Typisk kreves at kalibreringsnormalen skal ha en nøyaktighet på minst en dekade bedre enn den sensoren som skal kalibreres. Calibration standards with high accuracy are available for all parameters that need to be measured, typically for current, voltage, resistance, pressure, speed, acceleration etc. Typically, the calibration standard is required to have an accuracy of at least one decade better than the sensor to be calibrated.
Ved kalibrering etableres en kalibreringstabell som viser avviket mellom målt verdi og den korrekte verdi som kalibreringsnormalen gir. Ved estimering av korrekt måleverdi benyttes da sensorens måleverdi som korrigeres med avviket mellom sensorverdi og kalibreringsverdi. Videre kan kalibreringstabellen inneholde andre viktige data om måleprosessen, typisk identitet for måle-objektet, tidspunkt for målingen, sensorens posisjon ved måletidspunktet, samt temperatur under målingen. Kalibreringstabellen kan lagres lokalt i vingen, i andre vinger eller sentralt ombord i fartøyets kontrollsenter. During calibration, a calibration table is established that shows the deviation between the measured value and the correct value that the calibration standard gives. When estimating the correct measured value, the sensor's measured value is then used, which is corrected with the deviation between the sensor value and the calibration value. Furthermore, the calibration table can contain other important data about the measurement process, typically the identity of the object to be measured, the time of the measurement, the position of the sensor at the time of measurement, and the temperature during the measurement. The calibration table can be stored locally in the wing, in other wings or centrally on board the vessel's control centre.
Når sensorene i styringsinnretningens vinger skal kalibreres fjernes en av de eksisterende vanlige vingene fra styringsinnretningen og erstattes med den ovenfor beskrevne referansevingen. Måleverdiene fra referansevingen benyttes deretter til lokal kalibrering av de andre vingene slik at vingene oppnår tilnærmet samme nøyaktighet som referansevingen. Det målte avviket mellom referansevingens sensorer og sensorene i vingene lagres i styringsinnretningens lokale minne (hovedkroppens minne eller vingens minne) og benyttes som respektiv korreksjonsverdi for måleverdiene fra respektive vinge. På denne måten kan en oppnå omtrent samme nøyaktighet fra en kalibrert vinge som fra referansevingen mens det seismiske instrumenterte kabelsystemet er i normal drift. Siden referansevingen også er identisk med vingen med hensyn til styring og kontroll kan den også benyttes som et vanlig styringselement på styringsinnretningen så lenge som det er hensiktsmessig. When the sensors in the steering device's wings are to be calibrated, one of the existing normal wings is removed from the steering device and replaced with the reference wing described above. The measurement values from the reference wing are then used for local calibration of the other wings so that the wings achieve approximately the same accuracy as the reference wing. The measured deviation between the reference wing's sensors and the sensors in the wings is stored in the control device's local memory (the main body's memory or the wing's memory) and is used as the respective correction value for the measurement values from the respective wing. In this way, approximately the same accuracy can be obtained from a calibrated wing as from the reference wing while the seismic instrumented cable system is in normal operation. Since the reference vane is also identical to the vane with regard to steering and control, it can also be used as a normal steering element on the steering device as long as it is appropriate.
I praksis drives vedlikehold på seismiske styringsinnretninger fra arbeidsbåter ("Workboats") som traverserer det seismiske instrumenterte kabel-spreadet og tar opp styringsinnretninger som må skiftes eller trenger vedlikehold. Det vil derfor være en enkel operasjon i tråd med normalt vedlikehold å erstatte en vanlig vinge med en referansevinge. Ved å bruke flere referansevinger langs den seismiske instrumenterte kabelen oppnår en ytterligere nøyaktighet med hensyn til sensordata, i det data fra referansevinger tatt på forskjellige steder på den instrumenterte kabelen eller hele det seismiske kabelsystemet kan sammenlignes for å etablere globale korreksjonsparametere. Det skal for øvrig nevnes at referansevinger også kan settes på ved deployering. Dette vil være hensiktsmessig i de tilfeller der det settes krav til at en viss prosent av styringsinnretningene skal være kontrollert før man starter en operasjon. Som et tenkt eksempel skal 30 % av trykksensorene kontrolleres før man starter en operasjon. Med dagens løsning må man stoppe opp deployeringen hver gang en styringsinnretning skal kontrolleres/kalibreres og dermed miste dyrebar tid som kan brukes til operasjon. Ved heller å innrette en referansevinge på 30 % av styringsinnretningene ved deployering får man kontrollert styringsinnretningen mens den er i operasjon i sjøen. Ved behov kan kalibrering også gjennomføres. På denne måten reduserer man nedetid på fartøyet ogøker muligheten for mer effektiv operasjon. In practice, maintenance is carried out on seismic control devices from workboats ("Workboats") that traverse the seismically instrumented cable spread and pick up control devices that need to be replaced or need maintenance. It will therefore be a simple operation in line with normal maintenance to replace a normal wing with a reference wing. Using multiple reference vanes along the seismic instrumented cable achieves an additional accuracy with respect to sensor data, in that data from reference vanes taken at different locations on the instrumented cable or the entire seismic cable system can be compared to establish global correction parameters. It should also be mentioned that reference wings can also be fitted during deployment. This will be appropriate in cases where there is a requirement that a certain percentage of the control devices must be checked before starting an operation. As an imaginary example, 30% of the pressure sensors must be checked before starting an operation. With the current solution, deployment must be stopped every time a control device is to be checked/calibrated and thus lose precious time that could be used for operation. Rather, by arranging a reference wing of 30% of the control devices during deployment, the control device can be controlled while it is in operation in the sea. If necessary, calibration can also be carried out. In this way, downtime on the vessel is reduced and the possibility of more efficient operation is increased.
Kalibrering av sensorene i en vinge vil i praksis skje ved at en fra fartøyets kontrollsenter styrer en valgt styringsinnretning opp til overflaten der en arbeidsbåt kan ta styringsinnretningen ombord og erstatte en av de tre vanlige vingene med en referansevinge. Styringsinnretningen settes så ut i normalt drift igjen hvor den utsettes for de samme påkjenningene og påtrykk som de vanlige vingene. Data fra de vanlige vingene og referansevingen sammenlignes lokalt i referansevingens programvare som genererer kalibreringstabeller som lastes over i de vanlige vingene. Etterkontroll skjer ved at de vanlige vingene etter kalibreringen og bruk av kalibreringstabellene skal gi samme måleresultater som referansevingen. Når kalibreringen er gjennomført styres igjen styringsinnretningen til overflaten slik at man fra arbeidsbåten kan fjerne referansevingen og erstatte den med en vanlig vinge, typisk den som ble erstattet av referansevingen tidligere. Når styringsinnretningen settes ut for andre gang kan måleverdiene fra de nykalibrerte vingene benyttes som referanse for å kalibrere den siste vingen som ikke ble kalibrert av referansevingen slik at alle tre vingene får oppdatert og korrekt kalibreringsstatus. Calibration of the sensors in a wing will in practice be done by someone from the vessel's control center steering a selected steering device up to the surface where a work boat can take the steering device on board and replace one of the three normal wings with a reference wing. The control device is then put into normal operation again, where it is subjected to the same stresses and pressures as the normal wings. Data from the standard wings and the reference wing are compared locally in the reference wing's software, which generates calibration tables that are loaded into the standard wings. Post-checking takes place by ensuring that, after calibration and using the calibration tables, the normal wings must give the same measurement results as the reference wing. When the calibration has been completed, the steering device is steered back to the surface so that the reference wing can be removed from the workboat and replaced with a normal wing, typically the one that was replaced by the reference wing earlier. When the control device is deployed for the second time, the measurement values from the newly calibrated wings can be used as a reference to calibrate the last wing that was not calibrated by the reference wing so that all three wings receive an updated and correct calibration status.
Som nevnt tidligere vil bruk av referansevinge med høynøyaktige sensorer kunne redusere kostnader, øke operativ tid i drift, forbedret styring og effektforbruk, samt bidra til nøyaktigere måledata. As mentioned earlier, the use of a reference wing with high-precision sensors can reduce costs, increase operational time in operation, improve control and power consumption, as well as contribute to more accurate measurement data.
Ytterligere fordelaktige trekk og detaljer ved den foreliggende oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende eksempelbeskrivelsen. Further advantageous features and details of the present invention will be apparent from the following exemplary description.
Eksempel Example
Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet mer detaljert med henvisning til de vedlagte figurene, hvor: Fig. 1 viser en prinsippskisse av et eksempel på et trukket seismisk instrumentert kabel-spread bak et kartleggingsfartøy, Fig. 2 viser en prinsippskisse av en utførelsesform av en styringsinnretning hvor vingene er forsynt med sensorer og elektronikk, The invention will be described below in more detail with reference to the attached figures, where: Fig. 1 shows a schematic diagram of an example of a towed seismic instrumented cable spread behind a survey vessel, Fig. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of a control device where the wings are equipped with sensors and electronics,
Fig. 3 viser en prinsippskisse av en referansevinge, og Fig. 3 shows a principle sketch of a reference wing, and
Fig. 4 viser et blokkskjema for en fremgangsmåte for kalibrering av sensorer i en styringsinnretning under drift. Fig. 4 shows a block diagram for a method for calibrating sensors in a control device during operation.
Henviser nå til Figur 1 som viser en prinsippskisse av et eksempel på et typisk instrumentert seismisk kabel-spread, hvor seismiske instrumenterte kabler 50 trekkes bak et kartleggingsfartøy 60. Hver instrumenterte kabel 50 er forsynt med styringsinnretninger 20 innrettet for tilkobling i serie mellom to tilliggende instrumenterte kabelseksjoner 50a av en multi-seksjonskabel 50, for styring av den instrumenterte kabelen 50. På enden av hver instrumenterte kabel kan det enten anordnes en halebøye (ikke vist) eller en styringsinnretning 20 forsynt med en GNSS-enhet (ikke vist), hvilket vil bli ytterligere forklart nedenfor. Hele kabel-spreadet styres av en styringssentral 70 ombord på fartøyet 60. Referring now to Figure 1 which shows a schematic diagram of an example of a typical instrumented seismic cable spread, where seismic instrumented cables 50 are pulled behind a survey vessel 60. Each instrumented cable 50 is provided with control devices 20 arranged for connection in series between two adjacent instrumented cable sections 50a of a multi-section cable 50, for steering the instrumented cable 50. At the end of each instrumented cable, either a tail buoy (not shown) or a steering device 20 provided with a GNSS unit (not shown) can be arranged, which will be further explained below. The entire cable spread is controlled by a control center 70 on board the vessel 60.
Henviser nå til Figur 2 som viser en prinsippskisse av et eksempel på en utførelsesform av en styringsinnretning 20 av kjent teknikk. Reference is now made to Figure 2, which shows a schematic diagram of an example of an embodiment of a control device 20 of known technology.
Styringsinnretningen 20 er dannet av en hovedkropp 21 og tre separate avtakbare vinger 22a-c, fortrinnsvis såkalte smartvinger, hvilke er jevnt fordelt rundt hovedkroppen 21, og er en såkalt treakset bird. Hovedkroppen 21 er hovedsakelig et langstrakt strømlinjeformet rørformet hus, som ved sine ender omfatter tilkoblingsmidler 23a og 23b tilpasset for mekanisk og elektrisk tilkobling i serie mellom kabelseksjoner 50a i den seismisk instrumenterte kabelen 50. Tilkoblingsmidlene 23a-b er for dette tilpasset tilsvarende tilkoblingspunkter (ikke vist) i hver ende av hver kabelseksjon 50a, hvilke tilkoblingspunkter normalt brukes til å koble sammen to tilliggende kabelseksjoner 50a. Vingene 22a-c er videre separat avtakbart festet til hovedkroppen 21. The control device 20 is formed by a main body 21 and three separate detachable wings 22a-c, preferably so-called smart wings, which are evenly distributed around the main body 21, and is a so-called three-axis bird. The main body 21 is mainly an elongated streamlined tubular housing, which at its ends comprises connection means 23a and 23b adapted for mechanical and electrical connection in series between cable sections 50a in the seismically instrumented cable 50. For this, the connection means 23a-b are adapted to corresponding connection points (not shown ) at each end of each cable section 50a, which connection points are normally used to connect two adjacent cable sections 50a. The wings 22a-c are further separately detachably attached to the main body 21.
Hovedkroppen 21 er videre forsynt med en prosessorenhet (ikke vist), trykksensor (ikke vist), samt tre induktive koblinger (ikke vist) for trådløs kommunikasjon og energioverføring til vinger 22a-c eller tre mekaniske koblinger (ikke vist) for kommunikasjon og energioverføring. I tillegg kan hovedkroppen 21 videre omfatte treghets-cluster (IMU) (ikke vist) omfattende ett eller flere akselerometre og eventuelt rategyro, samt eventuelt hastighetssensorer for å måle hastighet gjennom vann. The main body 21 is further provided with a processor unit (not shown), pressure sensor (not shown), as well as three inductive connectors (not shown) for wireless communication and energy transfer to wings 22a-c or three mechanical connectors (not shown) for communication and energy transfer. In addition, the main body 21 can further comprise inertial cluster (IMU) (not shown) comprising one or more accelerometers and possibly rate gyro, as well as possibly speed sensors to measure speed through water.
Vingene 22a-c er forsynt med en prosessorenhet (ikke vist), induktiv kobling (ikke vist) eller mekanisk kobling (ikke vist) for tilkobling til hovedkroppen 21 for kommunikasjon og energi-overføring, halleffektsensor (ikke vist), oppladbare bufferbatterier (ikke vist), intelligent ladeelektronikk (ikke vist), samt motor med gir for styring av vingene 22a-c. The wings 22a-c are provided with a processor unit (not shown), inductive coupling (not shown) or mechanical coupling (not shown) for connection to the main body 21 for communication and energy transfer, hall effect sensor (not shown), rechargeable buffer batteries (not shown ), intelligent charging electronics (not shown), as well as a motor with gear for controlling the wings 22a-c.
Videre kan en styringsinnretning 20 som dette i minst en av vingene 22a-c være forsynt med akustiske kommunikasjonsmidler (ikke vist) i form av et sender-/mottakerelement, i form av en transduser, samt forsynt med elektronikk for akustisk avstandsmåling. Furthermore, a control device 20 like this in at least one of the wings 22a-c can be provided with acoustic communication means (not shown) in the form of a transmitter/receiver element, in the form of a transducer, as well as provided with electronics for acoustic distance measurement.
Styringsinnretninger 20 som dette kan videre omfatte en GNSS-enhet (ikke vist) bestående av en GNSS-antenne og en GNSS-mottaker anordnet i minst en av styringsinnretningens vinger 22, hvor GNSS-antennen fortrinnsvis er anordnet i vingespissen. Control devices 20 such as this can further comprise a GNSS unit (not shown) consisting of a GNSS antenna and a GNSS receiver arranged in at least one of the control device's wings 22, where the GNSS antenna is preferably arranged in the wing tip.
Slike styringsinnretninger 20 kan også omfatte en radioenhet (ikke vist) for dataoverføring bestående av en radioantenne og en radiomottaker anordnet i minst en av styringsinnretningens vinger 22, hvor radioantennen fortrinnsvis er anordnet langs kanten av vingen 22 som vender fremover, dvs. i taueretningen. Such control devices 20 can also comprise a radio unit (not shown) for data transmission consisting of a radio antenna and a radio receiver arranged in at least one of the control device's wings 22, where the radio antenna is preferably arranged along the edge of the wing 22 which faces forward, i.e. in the towing direction.
Styringsinnretning 20 kan videre omfatte et 3-akset magnetometer (ikke vist) i minst en av styringsinnretningens vinger 22, hvilket magnetometer fortrinnsvis er anordnet nær vingespissen. Control device 20 can further comprise a 3-axis magnetometer (not shown) in at least one of the control device's wings 22, which magnetometer is preferably arranged near the tip of the wing.
Videre kan styringsinnretningen 20 være forsynt med et treghets-cluster (IMU) (ikke vist) omfattende ett eller flere akselerometre og eventuelt rategyro, hvilket treghets-cluster er anordnet i minst en av styringsinnretningens 20 vinger 22. Furthermore, the steering device 20 can be provided with an inertial cluster (IMU) (not shown) comprising one or more accelerometers and possibly a rate gyro, which inertial cluster is arranged in at least one of the wings 22 of the steering device 20.
Som beskrevet ovenfor så omfatter styringsinnretninger 20 som dette en rekke sensorer og i tillegg kan nevnes magnetkompass, samt sensorer for ulike formål som eksempelvis dybde, temperatur, salinitet og groing og andre sensorer for kartlegging av sjøens og sjøbunnens karakteristiske egenskaper. Dette viser at det er et stort behov for å tilveiebringe løsninger som sikrer at disse sensorene på en enkel måte kan kalibreres mens det instrumenterte kabelsystemet er i drift, da nøyaktigheten etter hvert som styringsinnretningene 20 benyttes vil kunne bli redusert som følge av aldring, temperatursykling, sjokk, støt og andre miljømessige årsaker. Unøyaktige sensorer vil i sin tur forårsake at de seismiske målerverdiene får redusert kvalitet og i verste fall blir helt feilaktige, samt at styring av de instrumenterte kablene blir unøyaktig. As described above, control devices 20 such as this comprise a number of sensors and in addition a magnetic compass can be mentioned, as well as sensors for various purposes such as depth, temperature, salinity and growth and other sensors for mapping the characteristic properties of the sea and the seabed. This shows that there is a great need to provide solutions that ensure that these sensors can be easily calibrated while the instrumented cable system is in operation, as the accuracy as the control devices 20 are used could be reduced as a result of ageing, temperature cycling, shock, impact and other environmental causes. Inaccurate sensors will in turn cause the seismic meter values to be of reduced quality and, in the worst case, to be completely incorrect, as well as the control of the instrumented cables to be inaccurate.
I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er det derfor tilveiebragt en referansevinge 30 (Fig. 3) som er en vinge som er mekanisk og elektrisk tilsvarende de vanlige vingene 22a-c som i tillegg har sensorer som er kalibrert med en høyere nøyaktighet enn sensorene i de vanlige vingene 22a-c, samt kalibreringskilder og kalibreringsnormaler som gir tilsvarende nøyaktighet. Det er fordelaktig at sensorene i referansevingene 30 er kalibrert med en nøyaktighet som er minst fem ganger, mer fordelaktig minst ti ganger, høyere enn sensorene på de vanlige vingene In accordance with the present invention, a reference wing 30 (Fig. 3) is therefore provided, which is a wing that is mechanically and electrically equivalent to the normal wings 22a-c, which additionally has sensors that are calibrated with a higher accuracy than the sensors in the the usual wings 22a-c, as well as calibration sources and calibration standards that provide equivalent accuracy. It is advantageous that the sensors in the reference wings 30 are calibrated with an accuracy that is at least five times, more advantageously at least ten times, higher than the sensors on the normal wings
22a-c. I det viste eksempelet av en referansevinge 30 er den forsynt med en eller flere av følgende høynøyaktige sensorer: trykksensor 31, magnetometer 32, temperaturmåler 33, salinitetsmåler 34 og halleffektsensor 35, samt et treghets-cluster 36. Et treghets-cluster 36 omfatter typisk ett eller flere akselerometre (ikke vist) og eventuelt rategyro (ikke vist). Dette viser bare et utvalg av sensorer som kan plasseres i en slik referansevinge, da den kan omfatte andre eller flere sensorer avhengig av applikasjonen, så som sensorer for å avdekke groing, sensorer for kalibrering av intelligent ladeelektronikk, sensorer for kalibrering av momentsensor for motor, osv. Dermed er referansevingen 30 ferdig kalibrert ombord mens mannskapet har tid til å gjøre dette. 22a-c. In the shown example of a reference wing 30, it is provided with one or more of the following high-precision sensors: pressure sensor 31, magnetometer 32, temperature meter 33, salinity meter 34 and Hall effect sensor 35, as well as an inertial cluster 36. An inertial cluster 36 typically comprises one or several accelerometers (not shown) and possibly rate gyro (not shown). This only shows a selection of sensors that can be placed in such a reference wing, as it may include other or more sensors depending on the application, such as sensors to detect growth, sensors to calibrate intelligent charging electronics, sensors to calibrate engine torque sensor, etc. Thus, the reference wing 30 is fully calibrated on board while the crew has time to do this.
Henviser nå til Figur 4 som viser et blokkskjema for en fremgangsmåte for kalibrering av sensorer i en styringsinnretning 20 under drift. Referring now to Figure 4 which shows a block diagram for a method for calibrating sensors in a control device 20 during operation.
I trinn 101 så bringes en valgt styringsinnretning 20 til overflaten etter kommando fra en styringssentral 70 på et kartleggingsfartøy 60, hvoretter en arbeidsbåt (ikke vist) tar styringsinnretningen 20 ombord. In step 101, a selected control device 20 is brought to the surface following a command from a control center 70 on a mapping vessel 60, after which a work boat (not shown) takes the control device 20 on board.
I trinn 102 så fjernes en av de eksisterende vingene, eksempelvis 22a, fra styringsinnretningen 20 og erstattes med referansevingen 30. In step 102, one of the existing wings, for example 22a, is removed from the control device 20 and replaced with the reference wing 30.
I trinn 103 settes så styringsinnretningen 20 ut i normalt drift igjen hvor referansevingen 30 utsettes for samme påkjenninger og påtrykk som vingene 22b-c. In step 103, the control device 20 is then put into normal operation again, where the reference wing 30 is subjected to the same stresses and pressures as the wings 22b-c.
I trinn 104 benyttes måleverdiene fra referansevingen 30 til lokal kalibrering av de andre vingene 22b-c slik at vingene 22b-c oppnår tilnærmet samme nøyaktighet som referansevingen 30. Dette gjøres ved at data fra vingene 22b-c og referansevingen 30 sammenlignes lokalt i referanse vingens 30 programvare som genererer korreksjonstabeller som lastes over i vingene 22a-b. Etterkontroll skjer ved at vingene 22b-c etter kalibreringen og bruk av korreksjonstabellene skal gi samme måleresultater som referansevingen 30. Denne operasjonen kan fordelaktig starte automatisk når referansevingen 30 er detektert. Dette kan gjøres basert på rådata fra sensorene eller kalibrerte data. In step 104, the measurement values from the reference wing 30 are used for local calibration of the other wings 22b-c so that the wings 22b-c achieve approximately the same accuracy as the reference wing 30. This is done by data from the wings 22b-c and the reference wing 30 being compared locally in the reference wing's 30 software that generates correction tables that are loaded into the wings 22a-b. Post-checking takes place in that the wings 22b-c after the calibration and use of the correction tables must give the same measurement results as the reference wing 30. This operation can advantageously start automatically when the reference wing 30 is detected. This can be done based on raw data from the sensors or calibrated data.
I trinn 105 lagres det målte avviket (i form av kalibreringstabeller) mellom referansevingens 30 sensorer og sensorene i vingene 22b-c i styringsinnretningens 20 lokale minne og benyttes som respektive korreksjonsverdier for måleverdiene fra respektive vinge 22a-b. Dermed oppnås omtrent samme nøyaktighet fra en kalibrert vinge 22a-b som fra referansevingen 30 mens det seismiske instrumenterte kabelsystemet er i normal drift. Siden referansevingen 30 også har tilsvarende funksjonalitet som vingen 22a den erstatter med hensyn til styring kan den også benyttes som et vanlig styringselement på styringsinnretningen 20 så lenge som det er hensiktsmessig. In step 105, the measured deviation (in the form of calibration tables) between the sensors of the reference wing 30 and the sensors in the wings 22b-c is stored in the local memory of the control device 20 and used as respective correction values for the measurement values from the respective wings 22a-b. Thus, approximately the same accuracy is obtained from a calibrated vane 22a-b as from the reference vane 30 while the seismic instrumented cable system is in normal operation. Since the reference wing 30 also has similar functionality to the wing 22a it replaces with regard to steering, it can also be used as a normal steering element on the steering device 20 as long as it is appropriate.
I trinn 106, når kalibreringen er gjennomført, gis styringsinnretningen 20 på nytt kommando om å gå opp til overflaten, hvoretter en arbeidsbåt tar styringsinnretningen 20 ombord og erstatter referansevingen 30 med vingen 22a som ble tatt av i trinn 102. In step 106, when the calibration is completed, the control device 20 is again commanded to go up to the surface, after which a work boat takes the control device 20 on board and replaces the reference wing 30 with the wing 22a that was removed in step 102.
I trinn 107 settes styringsinnretningen 20 ut i normal drift igjen. In step 107, the control device 20 is put into normal operation again.
I trinn 108 kalibreres vingen 22a ved å bruke kalibreringstabellene fra vingene 22b-c som referanse og kalibreringsdatafil for vingen 22a lagres i lokalt minne. Alle tre vingene 22a-c har da oppdatert og korrekt kalibreringsstatus. Også her kan fordelaktig etterkontroll utføres ved at vingen 22a etter kalibreringen og bruk av korreksjonstabellene skal gi samme måleresultater som vingene 22b-c. In step 108, wing 22a is calibrated using the calibration tables from wings 22b-c as a reference and calibration data file for wing 22a is stored in local memory. All three wings 22a-c then have updated and correct calibration status. Here, too, an advantageous post-check can be carried out by the wing 22a, after the calibration and use of the correction tables, to give the same measurement results as the wings 22b-c.
I trinn 109 er kalibreringen fullført og kalibreringsprosedyren avsluttes. In step 109, the calibration is complete and the calibration procedure ends.
Referansevingen kan da flyttes til neste styringsinnretning 20 som trenger kalibrering og de ovenfor nevnte trinnene gjennomføres for den neste styringsinnretningen 20. The reference vane can then be moved to the next control device 20 that needs calibration and the above-mentioned steps carried out for the next control device 20.
Fremgangsmåten kan videre omfatte å bruke flere referansevinger 30 langs den seismiske instrumenterte kabelen for å oppnå ytterligere nøyaktighet med hensyn til sensordata, i det data fra referansevinger 30 tatt på forskjellige steder på den instrumenterte kabelen eller hele det seismiske kabelsystemet kan sammenlignes for å etablere globale korreksjonsparametere. I mange tilfeller har seismikkselskaper krav om at et vist antall styringsinnretninger skal kontrolleres, eksempelvis at et antall trykksensorer skal kontrolleres. The method may further include using multiple reference vanes 30 along the seismic instrumented cable to achieve additional accuracy with respect to sensor data, in that data from reference vanes 30 taken at different locations on the instrumented cable or the entire seismic cable system can be compared to establish global correction parameters . In many cases, seismic companies have requirements that a certain number of control devices must be checked, for example that a number of pressure sensors must be checked.
Fremgangsmåten kan videre omfatte at kalibreringsdata og data om identitet, driftstid, temperatur og andre operative data kan lagres sentralt ombord i fartøyet for senere prosessering og beslutningsstøtte i forbindelse med planlegging av prediktivt vedlikehold og rekalibrering. The procedure can further include that calibration data and data on identity, operating time, temperature and other operational data can be stored centrally on board the vessel for later processing and decision support in connection with planning predictive maintenance and recalibration.
Fremgangsmåten kan videre omfatte at måleverdier for samme type sensor i forskjellige vinger sammenlignes med hverandre og genererer en avviksmelding hvis avviket er utenfor gitte grenser. The procedure can further include that measurement values for the same type of sensor in different wings are compared with each other and generate a deviation message if the deviation is outside given limits.
Fremgangsmåten kan videre omfatte å operere med ulike grenser for avvik når måleverdier fra sensorer i flere vinger sammenlignes, eksempelvis dersom det er lite avvik er det tilstrekkelig å kalibrere fra kalibreringsnormaler, mens dersom det er et stort avvik må den valgte styringsinnretningen kalibreres via bruk av en referansevinge. The procedure can further include operating with different limits for deviation when measuring values from sensors in several wings are compared, for example if there is a small deviation it is sufficient to calibrate from calibration standards, while if there is a large deviation the selected control device must be calibrated using a reference wing.
Fremgangsmåten kan videre omfatte å benytte en operasjonell plan for når og på hvilke styringsinnretninger referansevingen skal plasseres. The procedure can further include using an operational plan for when and on which control devices the reference wing is to be placed.
Fremgangsmåten kan videre omfatte overvåkning av styringsinnretningene, eksempelvis basert på en eller flere av følgende parametere: grenser for sensoravvik, alder på styringsinnretningene, alder på sensorene, posisjon av styringsinnretningene i den instrumenterte kabelen/kabel-spreadet, tid siden siste kalibrering, kalibreringsintervall og lignende relevante parametere, for på denne måten å lage en prioritetsliste over de styringsinnretninger som skal kalibreres. The method can further include monitoring of the control devices, for example based on one or more of the following parameters: limits for sensor deviations, age of the control devices, age of the sensors, position of the control devices in the instrumented cable/cable spread, time since the last calibration, calibration interval and the like relevant parameters, in order in this way to create a priority list of the control devices to be calibrated.
Fremgangsmåten kan videre omfatte at referansevingen inneholder elektroniske systemer for kontroll og kalibrering av elektronikk og sensorer i styringsinnretningens hovedkropp. Dette er operasjonelt viktig da hovedkroppen til styringsinnretningen enten er utilgjengelig på en trommel ombord eller i drift i sjøen der det er en større operasjon å bytte den ut. The method can further include that the reference wing contains electronic systems for control and calibration of electronics and sensors in the control device's main body. This is operationally important as the main body of the steering device is either inaccessible on a drum on board or in operation at sea where it is a major operation to replace it.
Fremgangsmåten kan videre omfatte å innrette et valgt antall styringsinnretninger med referansevinger ved deployering for derigjennom å kontrollere trykksensorer i vinge og/eller hovedkropp mot en kjent referanse. Dersom man detekterer feil i forbindelse med deployering eller når styringsinnretningen er i sjøen iverksettes kalibrering eller bytte av enhet. Det er videre naturlig at styringsinnretningen blir prioritert i den ovenfor nevnte prioritetslisten dersom feil detekteres. The method can further include setting up a selected number of control devices with reference wings during deployment in order to thereby control pressure sensors in the wing and/or main body against a known reference. If errors are detected in connection with deployment or when the control device is in the sea, calibration or replacement of the unit is initiated. It is also natural that the control device is prioritized in the above-mentioned priority list if errors are detected.
Fremgangsmåten kan videre omfatte datakommunikasjon mellom vinger 22a-c og styringssentral eller hovedkropp for å hente ut data før kalibrering og etter kalibrering for å sjekke at kalibrering er gjennomført. The method can further include data communication between wings 22a-c and control center or main body to extract data before calibration and after calibration to check that calibration has been carried out.
Det skal til slutt nevnes at den beskrevne referansevinge også kan benyttes til å kontrollere og kalibrere sensorer i hovedkroppen for styringsinnretninger som ikke er forsynt med såkalte smartvinger, eksempelvis en styringsinnretning som vist i norsk patentsøknad NO 20063182 (i søkerens navn) som beskriver en styringsinnretning med avtakbare vinger, men hvor det ikke er innrettet elektronikk og sensorer i selve vingen. Det forutsetter imidlertid at det er innrettet datakommunikasjon mellom referansevingen og hovedkroppen. Finally, it should be mentioned that the described reference wing can also be used to check and calibrate sensors in the main body for steering devices that are not equipped with so-called smart wings, for example a steering device as shown in Norwegian patent application NO 20063182 (in the name of the applicant) which describes a steering device with removable wings, but where electronics and sensors are not installed in the wing itself. However, this requires that data communication has been arranged between the reference wing and the main body.
Modifikasjoner Modifications
Som nevnt kan styringsinnretningene være forsynt med en radioenhet, hvilken kan benyttes til datakommunikasjon, så som overføring av globale korreksjonsparametere, mellom styringsinnretningen og slepefartøyet, arbeidsfartøyer og styringsinnretningen eller lignende. As mentioned, the steering devices can be equipped with a radio unit, which can be used for data communication, such as the transmission of global correction parameters, between the steering device and the towing vessel, work vessels and the steering device or the like.
På enden av instrumenterte kabler er det vanligvis innrettet halebøyer, men dersom styringsinnretningen omfatter en GNSS-enhet som beskrevet ovenfor kan halebøyen erstattes av styringsinnretninger, hvilke også kan kalibreres som beskrevet i den foreliggende oppfinnelsen. At the end of instrumented cables, tail buoys are usually arranged, but if the steering device comprises a GNSS unit as described above, the tail buoy can be replaced by steering devices, which can also be calibrated as described in the present invention.
I stedet for at det er styringssentralen ombord på kartleggingsfartøyet som styrer kalibrerings-prosessen kan det innrettes en egen dedikert styringsenhet for dette. Instead of it being the control center on board the mapping vessel that controls the calibration process, a separate dedicated control unit can be set up for this.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20131420A NO20131420A1 (en) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | Method and system for control and calibration of sensors in control devices for seismic instrumented cables during operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20131420A NO20131420A1 (en) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | Method and system for control and calibration of sensors in control devices for seismic instrumented cables during operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO335687B1 true NO335687B1 (en) | 2015-01-19 |
| NO20131420A1 NO20131420A1 (en) | 2015-01-19 |
Family
ID=52437380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20131420A NO20131420A1 (en) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | Method and system for control and calibration of sensors in control devices for seismic instrumented cables during operation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NO (1) | NO20131420A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20083830L (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-10 | Kongsberg Seatex As | Control device for positioning seismic streamers and the like |
| NO20092575A1 (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-10 | Kongsberg Seatex As | Control device and method for positioning instrumented tow cable in water |
-
2013
- 2013-10-28 NO NO20131420A patent/NO20131420A1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20083830L (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-10 | Kongsberg Seatex As | Control device for positioning seismic streamers and the like |
| NO20092575A1 (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-10 | Kongsberg Seatex As | Control device and method for positioning instrumented tow cable in water |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO20131420A1 (en) | 2015-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7403448B2 (en) | Streamer steering device orientation determination apparatus and methods | |
| US10248886B2 (en) | System and method for underwater distance measurement | |
| CA2990647C (en) | Marine magnetism detection method and device | |
| CN104516020B (en) | Wing for Navigation Control Unit discharges system | |
| CN101393271B (en) | Method of assisting the deployment/retrieval of linear acoustic antennas towed by a vessel | |
| NO332115B1 (en) | Control device for positioning instrumented rope cable in water | |
| NO20101809L (en) | Marine seismic cable system configurations, systems and methods for non-linear seismic survey navigation | |
| NO332563B1 (en) | System and method for positioning instrumented rope cable in water | |
| EA027580B1 (en) | Ocean bottom seismic cable recording apparatus | |
| US9885794B2 (en) | System and method for accurate positioning of control devices for instrumented cables | |
| CN104512527B (en) | According to the operational administrative system of degraded operation mode activated Navigation Control Unit | |
| NO338421B1 (en) | Method and system for dynamic positioning of instrumented tow cable in water | |
| NO341160B1 (en) | Procedure and system for adjusting vessel turnaround time for stretch feedback | |
| NO343921B1 (en) | System for locating and positioning acoustic linear drag antennas that integrate means for local feedback control means | |
| NO335485B1 (en) | Method and System for Determining the Position of Control Devices on a Seismic Instrumented Rope Cable | |
| NO20140290A1 (en) | Streamers without tail bends | |
| EP4015995A1 (en) | Seismic streamer shape correction using derived compensated magnetic fluids | |
| NO335687B1 (en) | Method and system for checking and calibrating sensors in control devices for seismic instrumented cables during operation | |
| JP2016065750A (en) | Underwater positioning system and underwater positioning method | |
| US9632196B2 (en) | Method and device for estimating a relative position between towed acoustic linear antennas | |
| WO2015177637A1 (en) | System and methods to manage a front-end of a seismic array | |
| NO20140296A1 (en) | Wing for wide drag of sources for geophysical investigations. | |
| BR112019002157B1 (en) | CONTROL OF THE HORIZONTAL POSITION OF A SEISMIC CABLE | |
| US20150116697A1 (en) | Fibre optic taut wire | |
| NO20090529L (en) | Sensor module with temperature compensation for painting underwater distances |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: KONGSBERG MARITIME AS, NO |