RU2777271C1 - Seismic data collection system - Google Patents

Seismic data collection system Download PDF

Info

Publication number
RU2777271C1
RU2777271C1 RU2021134905A RU2021134905A RU2777271C1 RU 2777271 C1 RU2777271 C1 RU 2777271C1 RU 2021134905 A RU2021134905 A RU 2021134905A RU 2021134905 A RU2021134905 A RU 2021134905A RU 2777271 C1 RU2777271 C1 RU 2777271C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cable
seismic
unit
signal
channels
Prior art date
Application number
RU2021134905A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Гнатюк
Владимир Леонтьевич Бескоровайный
Николай Васильевич Тарасов
Дмитрий Валерьевич Сосновцев
Игорь Борисович Цукерман
Original Assignee
Акционерное общество "СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ" (АО "СКБ СП")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ" (АО "СКБ СП") filed Critical Акционерное общество "СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ" (АО "СКБ СП")
Application granted granted Critical
Publication of RU2777271C1 publication Critical patent/RU2777271C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: seismic research.
SUBSTANCE: invention relates to the field of seismology and more specifically to a system for collecting seismic data and can be used in automated systems for collecting geophysical information, in particular in multi-channel digital telemetry seismic recording systems with wired and wireless communication lines. A seismic data collection system is proposed, containing a data collection unit, a control computer, a unit of seismic receivers, a recording unit containing a memory unit located together with a unit of seismic receivers. According to the invention, the system additionally contains concentrator units interconnected by a fiber-optic cable and with a control computer. The data acquisition unit contains cable modules and cable-free units made with the possibility of synchronous operation from the satellite signal, while the number of cable modules and cable-free units is determined by the number of seismic channels. Each of the concentrators is equipped with a controlled cable line power supply and a module for converting an optical signal into a digital signal and vice versa and has an input for connecting to a cable module, for connecting Wi-Fi antennas, for receiving a signal from a cable-free unit via a radio channel, for a GPS antenna, for connecting a battery. At the same time, each concentrator contains a processor programmed with the ability to compress signals coming from cable modules and cable-free units, and the number of concentrator units is selected depending on the number of seismic channels.
EFFECT: lengthening the line of arrangement to 2400 active seismic channels during 2D work and providing 3D mode for areal field work with a channel capacity of up to 100,000 active seismic cable and cable-free channels.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области сейсмологии и более конкретно к системе сбора сейсмических данных и может быть использовано в автоматизированных системах сбора геофизической информации, в частности в многоканальных цифровых телеметрических сейсморегистрирующих системах с проводной и беспроводной линиями связи для отработки сейсмических профилей различными методами сейсморазведки.The invention relates to the field of seismology and more specifically to a seismic data acquisition system and can be used in automated systems for collecting geophysical information, in particular in multichannel digital telemetric seismic recording systems with wired and wireless communication lines for processing seismic profiles by various seismic exploration methods.

Известна система сбора сейсмических данных (см. патент РФ № 2207593 по кл. МПК G01V1/22, опубл. 27.06.2003), содержащая группу автономных блоков регистрации, на входы каждого из которых подключен по крайней мере один сейсмоприемник, центральный управляющий бортовой комплекс и по крайней мере одну информационную телеметрическую линию связи, содержащую по крайней мере одну секцию, соединяющую автономные блоки регистрации между собой и с центральным управляющим бортовым комплексом, причем центральный управляющий бортовой комплекс содержит вычислительный комплекс и по крайней мере один бортовой регистратор, подключенный к секции информационной телеметрической линии связи и соединенный с вычислительным комплексом последовательным информационным каналом связи, причем на входы бортового регистратора подключен по крайней мере один датчик служебных данных или сейсмоприемник, каждый автономный блок регистрации содержит устройство разделения потоков данных и регистратор, причем устройство разделения потоков данных содержит первый приемник и первый передатчик, подключенные к информационной линии связи, второй приемник и второй передатчик, подключенные к информационной линии связи, коммутатор и модем, причем выход первого приемника соединен с первым входом коммутатора, коммутирующий выход которого соединен с первым входом модема, второй вход которого соединен с последовательным информационным выходом регистратора, отличающаяся тем, что в устройстве разделения потоков данных второй вход коммутатора соединен с выходом второго приемника, первый выход коммутатора соединен со входом первого передатчика, второй выход коммутатора соединен со входом второго передатчика, коммутирующий вход коммутатора соединен с первым выходом модема, второй выход которого соединен с последовательным информационным входом регистратора, управляющий выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, с управляющим входом первого приемника, с управляющим входом первого передатчика, с управляющим входом второго приемника и с управляющим входом второго передатчика устройства разделения потоков данных.A seismic data collection system is known (see RF patent No. 2207593 according to IPC class G01V1 / 22, publ. 06/27/2003), containing a group of autonomous registration units, each of which has at least one seismic receiver connected to the inputs, a central control onboard complex and at least one information telemetry communication line, containing at least one section connecting autonomous registration units between themselves and with the central control on-board complex, moreover, the central control on-board complex contains a computer complex and at least one on-board recorder connected to the section of the information telemetry communication lines and connected to the computer complex by a serial information communication channel, moreover, at least one service data sensor or seismic receiver is connected to the inputs of the flight recorder, each autonomous recording unit contains a device for separating data streams and a recorder, and the device section The data streaming system contains the first receiver and the first transmitter connected to the information communication line, the second receiver and the second transmitter connected to the information communication line, a switch and a modem, the output of the first receiver is connected to the first input of the switch, the switching output of which is connected to the first input of the modem , the second input of which is connected to the serial information output of the registrar, characterized in that in the device for separating data streams, the second input of the switch is connected to the output of the second receiver, the first output of the switch is connected to the input of the first transmitter, the second output of the switch is connected to the input of the second transmitter, the switching input of the switch connected to the first output of the modem, the second output of which is connected to the serial information input of the registrar, the control output of which is connected to the control input of the switch, to the control input of the first receiver, to the control input of the first transmitter, to the control input ohm of the second receiver and with the control input of the second transmitter of the device for separating data streams.

Недостатком данной системы является ее излишняя энергонасыщенность бортовым электронным оборудованием, которое требует дополнительного внимания оператора для отслеживания сбоев при не совпадении контрольных кодов, при этом место неисправности расстановки протяженностью несколько километров не определяется автоматически.The disadvantage of this system is its excessive energy saturation with on-board electronic equipment, which requires additional operator attention to track failures when the control codes do not match, while the fault location of an array several kilometers long is not automatically determined.

Информационная телеметрическая линия связи, содержащая по крайней мере одну секцию, соединяющую автономные блоки регистрации между собой с центральным управляющим бортовым комплексом, по существу является только кабельной сейсмосистемой, использующей многожильный кабель что значительно приводит к увеличению общего веса оборудования.An information telemetric communication line containing at least one section connecting autonomous recording units to each other with the central control on-board complex is essentially only a cable seismic system using a multi-core cable, which significantly increases the total weight of the equipment.

Известна также система сбора сейсмических данных (см. патент РФ №2190241по кл. МПК G01V1/22, опубл. 27.09.2002), содержащая центральный блок управления и узлы сейсмоприемника, расположенные в определенном порядке на исследуемой территории, причем каждый из упомянутых узлов сейсмоприемника содержит средство представления цифровых данных сейсмического движения поверхности земли в месте расположения указанного узла сейсмоприемника. Исследуемая территория имеет разделение на группу секторов, в каждом из которых содержится группа узлов сейсмоприемника и узел доступа к сектору, причем каждый из упомянутых узлов сейсмоприемника содержит радиотелеметрическое средство для приема управляющих сигналов с центрального блока управления через соответствующий узел доступа к сектору и передачи упомянутых цифровых данных по команде на соответствующий узел доступа к сектору для последующей их передачи к центральному блоку управления, а упомянутые узлы сейсмоприемника, расположенные в данном секторе, связаны с упомянутым узлом доступа к сектору, посредством указанного радиотелеметрического средства, на определенной частоте, отличной от частот, используемых в секторах, прилегающих к данному сектору, и каждая частота используется в системе в нескольких не прилегающих друг к другу секторах указанной территории. Узлы доступа к сектору связаны с упомянутым центральным блоком управления посредством радиосвязи, кабеля или оптоволоконного канала связи.A seismic data collection system is also known (see RF patent No. 2190241 according to class IPC G01V1 / 22, publ. 27.09.2002), containing a central control unit and seismic receiver nodes located in a certain order in the study area, each of the mentioned seismic receiver nodes contains means for presenting digital data of the seismic movement of the earth's surface at the location of the said geophone assembly. The area under study is divided into a group of sectors, each of which contains a group of seismic receiver nodes and a sector access node, each of the mentioned seismic receiver nodes contains a radiotelemetry means for receiving control signals from the central control unit through the corresponding sector access node and transmitting the mentioned digital data by command to the corresponding sector access node for their subsequent transmission to the central control unit, and the said seismic receiver nodes located in this sector are connected to the said sector access node by means of the specified radiotelemetry means, at a certain frequency different from the frequencies used in sectors adjacent to this sector, and each frequency is used in the system in several non-adjacent sectors of the specified territory. The sector access nodes are connected to said central control unit via radio communication, cable or fiber optic communication channel.

Недостатком данной системы является ограничение реальной расстановки на пересеченной местности, поскольку форма и размеры секторов определяются радиусом действия радиопередатчиков, особенностями территории, наличием каких-либо препятствий и в меньшей степени погодными условиями. Узлы удаленного сбора данных (УУСД), размещенные в одном секторе, работают на одном и том же наборе радиочастот. В прилегающих друг к другу секторах используются различные радиочастоты. При выполнении работ 3D,особенно если необходимо преодолевать естественные препятствия, ограниченный набор диапазона частот может в значительной мере снизить производительность работ.The disadvantage of this system is the limitation of the actual placement on rough terrain, since the shape and size of the sectors are determined by the range of radio transmitters, the characteristics of the territory, the presence of any obstacles and, to a lesser extent, weather conditions. Remote Data Acquisition Nodes (RDCs) located in the same sector operate on the same set of radio frequencies. In sectors adjacent to each other, different radio frequencies are used. When performing 3D work, especially when it is necessary to overcome natural obstacles, a limited set of frequency ranges can significantly reduce work productivity.

При хаотичном размещении секторов на площади потребуется длинная оптоволоконная линия, которая без специальных регенераторов потока данных приведет к значительному замедлению всего объема геофизической информации или к потере ее части на момент поступления в основной регистратор. With a chaotic placement of sectors on the area, a long fiber optic line will be required, which, without special data flow regenerators, will lead to a significant slowdown of the entire volume of geophysical information or to the loss of part of it at the time it enters the main recorder.

Наиболее близким к заявляемой является система сбора данных для характеристики подповерхностных структур (см. патент РФ №2450255 по кл. МПК G01N1/22, опубл. 10.05.2012), содержащая центральный контроллер, площадку расстановки сейсмических приемников, связанную с центральным контроллером и включающей в себя по меньшей мере одно средство сбора информации, содержащее блок сейсмических приемников, установленный на поверхности земли с возможностью регистрации сейсмических волн в земле и формирования сигнала, характеризующего регистрируемую сейсмическую волну, исходящую от подповерхностных структур, записывающий блок, содержащий блок памяти, расположенный вместе с блоком сейсмических приемников, соединенный с ним с возможностью получения сигнала и хранения в цифровом формате характеризующей полученный сигнал информации и выполненный с возможностью получения параметра местоположения и ориентации только одного блока сейсмических приемников, процессор, связанный с блоком сейсмических приемников и записывающим блоком, и средство связи, расположенное вместе с блоком сейсмических приемников и записывающим блоком с возможностью осуществления прямой связи с центральным контроллером, и источником сейсмических волн, выполненным с возможностью создания сейсмической волны заданной магнитуды и из точки с заранее определенным местонахождением.Closest to the claimed is a data collection system for characterizing subsurface structures (see RF patent No. 2450255 according to class IPC G01N1 / 22, publ. at least one means of collecting information, containing a block of seismic receivers installed on the earth's surface with the possibility of registering seismic waves in the earth and generating a signal characterizing the recorded seismic wave emanating from subsurface structures, a recording block containing a memory block located together with the block seismic receivers, connected to it with the possibility of receiving a signal and storing in digital format information characterizing the received signal and configured to obtain the location and orientation parameter of only one block of seismic receivers, a processor associated with the block of seismic receivers and a recording unit, and a communication means located together with a seismic receiver unit and a recording unit with the possibility of direct communication with the central controller, and a seismic wave source configured to generate a seismic wave of a given magnitude and from a point with a predetermined location.

Основным недостатком является то, что данная система не обладает реальным временем передачи данных, а производит запись в память для последующего считывания в центральный контроллер.The main disadvantage is that this system does not have a real data transfer time, but writes to memory for subsequent reading to the central controller.

Техническая проблема заявляемого изобретения заключается в расширении арсенала средств многоканальных цифровых телеметрических сейсморегистрирующих систем комплексированием с кабельными и бескабельными каналами при увеличении числа каналов и при повышении потребительских возможностей проведения геофизических исследований в диапазоне широкого спектра температур от -40 до +70 градусов Цельсия, с любыми геофонами, и с любым источником возбуждения сейсмических волн и на любой поверхности с различными типами препятствий и с возможностью обхода препятствий, не разрывая линии наблюдения.The technical problem of the claimed invention consists in expanding the arsenal of means of multichannel digital telemetry seismic recording systems by integrating with cable and cableless channels with an increase in the number of channels and with an increase in consumer opportunities for geophysical research in a wide temperature range from -40 to +70 degrees Celsius, with any geophones, and with any source of excitation of seismic waves and on any surface with various types of obstacles and with the ability to bypass obstacles without breaking the line of observation.

Технический результат заключается в удлинении линии расстановки до 2400 активных сейсмических каналов при 2D работах (такая канальность необходима при сгущении сетки каналов с шагом приема сейсмических сигналов через 5-10 метров) и обеспечении режима 3D при площадных полевых работах с канальностью до 100000 активных сейсмических кабельных и бескабельных каналов (расстановка определяется конкретной площадью и соответственно возможностью максимального размещения каналов с определенным шагом по линиям профиля для реализации методики регистрации с несколькими группами виброисточников одновременно), а также в увеличении скорости передачи сейсмической информации по магистральному оптоволоконному кабелю в центральный компьютер, осуществлении обхода препятствий без разрыва линии наблюдения и тем самым сокращении сроков выполнения заданного объема работ.The technical result consists in extending the spacing line to 2400 active seismic channels during 2D work (such channeling is necessary when the channel grid is thickened with a seismic signal reception step of 5-10 meters) and providing a 3D mode for areal field work with a channel capacity of up to 100,000 active seismic cable and cableless channels (arrangement is determined by a specific area and, accordingly, the possibility of maximum placement of channels with a certain step along the profile lines to implement the registration technique with several groups of vibration sources simultaneously), as well as in increasing the speed of seismic information transmission via the main fiber optic cable to the central computer, bypassing obstacles without breaking the line of observation and thereby reducing the time required to complete a given amount of work.

Для достижения заявляемого технического результата система сбора сейсмических данных, содержащая блок сбора данных, управляющий компьютер, блок сейсмических приемников, записывающий блок, содержащий блок памяти, расположенный вместе с блоком сейсмических приемников, согласно изобретению, система дополнительно содержит блоки концентраторов, соединенные между собой оптоволоконным кабелем и с управляющим компьютером, блок сбора данных содержит кабельные модули и бескабельные блоки, выполненные с возможностью синхронной работы от сигнала спутника, при этом количество кабельных модулей и бескабельных блоков определяется количеством сейсмических каналов, каждый из концентраторов снабжен управляемым блоком питания кабельной линии и модулем преобразования оптического сигнала в цифровой сигнал и обратно и имеет вход для подключения к кабельному модулю, для подключения антенн Wi-Fi, для приема сигнала от бескабельного блока по радиоканалу, для GPS-антенны, для подключения аккумуляторной батареи, при этом каждый концентратор содержит процессор, запрограммированный с возможностью сжатия сигналов, поступающих от кабельных модулей и бескабельных блоков, а количество блоков концентраторов выбрано в зависимости от числа сейсмических каналов. To achieve the claimed technical result, a seismic data acquisition system containing a data acquisition unit, a control computer, a seismic receiver unit, a recording unit containing a memory unit located together with a seismic receiver unit, according to the invention, the system further comprises concentrator units interconnected by a fiber optic cable and with the control computer, the data acquisition unit contains cable modules and cableless blocks, made with the possibility of synchronous operation from the satellite signal, while the number of cable modules and cableless blocks is determined by the number of seismic channels, each of the concentrators is equipped with a controlled cable line power supply and an optical conversion module signal to a digital signal and vice versa and has an input for connecting to a cable module, for connecting Wi-Fi antennas, for receiving a signal from a wireless unit via a radio channel, for a GPS antenna, for connecting a battery, wherein each concentrator contains a processor programmed with the possibility of compressing signals coming from cable modules and cableless blocks, and the number of concentrator blocks is selected depending on the number of seismic channels.

Корпус каждого блока концентратора и бескабельного блока выполнены герметичными из ударопрочного пластика со степенью защиты по IP68.The case of each hub block and cableless block is sealed from impact-resistant plastic with a degree of protection according to IP68.

Изобретение поясняется чертежами, где представлены:The invention is illustrated by drawings, which show:

- на фиг. 1 – заявляемая система сбора данных,- in Fig. 1 - the claimed data collection system,

- на фиг. 2 – схема обхода препятствий,- in Fig. 2 - obstacle avoidance scheme,

-на фиг. 3 – блок концентратора,- in Fig. 3 - hub block,

на фиг. 4 – бескабельный блок.in fig. 4 - cableless block.

Позициями на чертежах обозначено:The positions in the drawings indicate:

1 – управляющий компьютер,1 - control computer,

2 – блок синхронизации и вспомогательных каналов,2 - block of synchronization and auxiliary channels,

3 – система синхронизации и возбуждений,3 - synchronization and excitation system,

4 – промышленный управляемый коммутатор,4 - industrial managed switch,

5 – входная панель,5 - entrance panel,

6 – блок концентратора линии,6 - line concentrator block,

7 – бескабельный блок,7 - cableless block,

8 – кабельный модуль,8 - cable module,

9 – основная плата,9 - main board,

10 – контроллер первого порта,10 - controller of the first port,

11 – контроллер второго порта,11 – second port controller,

12,13,14 – устройства защиты,12,13,14 - protection devices,

15 – плата синхронизации.15 - synchronization board.

16 – устройство аналоговое,16 - analog device,

17 – контроллер,17 - controller,

18 – устройство защиты,18 - protection device,

19 – плата GPS,19 - GPS board,

20 – аккумуляторная батарея.20 - battery.

Система содержит центральный регистрирующий комплекс, в котором расположены: управляющий компьютер 1, блок синхронизации и вспомогательных каналов 2, систему синхронизации и возбуждений 3, промышленный управляемый коммутатор 4, входную панель 5.The system contains a central recording complex, which contains: a control computer 1, a block for synchronization and auxiliary channels 2, a synchronization and excitation system 3, an industrial controlled switch 4, an input panel 5.

Управляющий компьютер 1 обеспечивает:Control computer 1 provides:

- подготовку служебной информации для наземных блоков;- preparation of service information for ground units;

- синхронизацию процессов запуска источника возбуждения сейсмических колебаний и регистрацию сейсмических данных;- synchronization of the processes of launching the source of excitation of seismic vibrations and registration of seismic data;

- формирование файла времен запуска источника сейсмических колебаний;- formation of a file of times of launching a source of seismic vibrations;

- передачу подготовленной для наземных блоков служебной информации с использованием беспроводной технологии передачи данных Wi-Fi или проводного подключения;- transmission of service information prepared for ground units using Wi-Fi wireless data transmission technology or wired connection;

- прием сейсмической, служебной информации и результатов самотестирования полевых блоков с использованием беспроводной технологии передачи данных Wi-Fi или проводного подключения через Ethernet;- reception of seismic, service information and the results of self-testing of field units using wireless technology for data transmission Wi-Fi or wired connection via Ethernet;

- формирование сейсмограмм путем привязки файлов сейсмических данных зарегистрированных беспроводных блоков к соответствующим временам запуска источника возбуждения;- generating seismograms by linking the seismic data files of the registered wireless units to the corresponding start times of the excitation source;

- привязку сейсмограмм, формируемых в процессе сортировки зарегистрированных сейсмических данных, к конкретным пикетам, используя при этом входной SPS-Файла с заданными координатами расстановки профиля;- binding of seismograms generated in the process of sorting the registered seismic data to specific pickets, using the input SPS-File with the specified profile placement coordinates;

- запись сейсмограмм на носитель информации в одном из сейсмических форматов данных (SEG-Y или SEG-D);- recording of seismograms on the information carrier in one of the seismic data formats (SEG-Y or SEG-D);

- обработку результатов тестирования и выдачу заключения о техническом состоянии блоков и встроенных аккумуляторов.- processing the test results and issuing a conclusion on the technical condition of the blocks and built-in batteries.

Блок синхронизации и вспомогательных каналов 2 обеспечивает синхронизацию процессов запуска источника возбуждения сейсмических колебаний по команде управляющего компьютера 1 и оцифровку аналоговых сигналов вспомогательных каналов.Block synchronization and auxiliary channels 2 provides synchronization of the processes of starting the source of excitation of seismic vibrations at the command of the control computer 1 and digitization of analog signals of auxiliary channels.

Система синхронизации и возбуждений 3 предназначена для работы, как с взрывными, так и с невзрывными источниками возбуждения импульсного типа. Система служит для: синхронизации начала запуска сейсморазведочных систем сбора данных и запуска источников возбуждения колебаний; инициирования взрывных источников возбуждения колебаний; формирования сигналов отметки момента и вертикального времени на пункте возбуждения колебаний; передачи сигналов отметки момента и вертикального времени с пункта возбуждения колебаний на сейсмостанцию.Synchronization and excitation system 3 is designed to work with both explosive and non-explosive pulsed excitation sources. The system is used to: synchronize the start of the launch of seismic data acquisition systems and the launch of vibration excitation sources; initiation of explosive sources of excitation of oscillations; generating signals for marking the moment and vertical time at the oscillation excitation point; transmission of moment and vertical time mark signals from the vibration excitation point to the seismic station.

Промышленный управляемый коммутатор 4 осуществляет прием цифрового потока информации от входной панели и по Ethernet протоколу передает в управляющий компьютер, источник питания коммутатора производит преобразование первичного напряжения питания 220 В в напряжение 48 В и транслирует его в телеметрическую линию. The industrial managed switch 4 receives a digital information stream from the input panel and transmits it to the control computer via the Ethernet protocol, the switch power supply converts the primary supply voltage of 220 V to 48 V and transmits it to the telemetry line.

Входная панель 5 служит для обеспечения коммутации оптоволоконного кабеля двух портов, поступающих от блоков концентратора, с входом управляемого промышленного коммутатора и далее посредством протокола Ethernet в управляющий компьютер, обеспечивает защиту телеметрической линии от статического электричества и формирует напряжение питания для преобразователя «цифра – оптика».The input panel 5 serves to provide switching of the fiber optic cable of two ports coming from the hub blocks with the input of a controlled industrial switch and then via the Ethernet protocol to the control computer, provides protection of the telemetry line from static electricity and generates the supply voltage for the "digital-optics" converter.

Блок концентратора 6 имеет пластиковый корпус, изготовленный со степенью защиты IP68. Корпус снабжен разъемами для подключения аккумуляторной батареи, разъемами для подключения магистрального оптоволоконного кабеля, разъемами для кабельных телеметрических модулей 8 и разъемами для установки специальных антенн Wi-Fi для приема сейсмических данных в реальном времени от бескабельных блоков 7, а также для считывания данных из памяти устройства без предварительного разбора устройства с использованием протокола Ethernet, антенну GPS/ГЛОНАС для определения координат и обеспечения синхронной работы бескабельных блоков 7 по сигналу от спутника, устройства защиты от статического электричества, основную плату с расположенными на ней двумя контроллерами, на которых размещены устройства электронной памяти, модуль с Wi-Fi антенной, модуль с GPS антенной, модуль преобразования оптического сигнала в цифровой сигнал и обратно, платы защиты. Концентратор обеспечивает не менее двух ветвей кабельных модулей сбора данных, либо бескабельных блоков сбора данных, количество подключаемых внешних батарей напряжением 12В - 2, радиус действия встроенного радиопередающего (Wi-Fi) модуля - 300 м, длина оптоволоконного магистрального кабеля - 330м., интерфейс Ethernet для создания гибкой структуры магистральных связей (cм. фиг. 3).The hub block 6 has a plastic housing manufactured with IP68 protection. The housing is equipped with connectors for connecting the battery, connectors for connecting the main fiber optic cable, connectors for cable telemetry modules 8 and connectors for installing special Wi-Fi antennas for receiving seismic data in real time from cableless units 7, as well as for reading data from the device’s memory without preliminary disassembly of the device using the Ethernet protocol, a GPS / GLONAS antenna for determining coordinates and ensuring synchronous operation of cableless units 7 by a signal from a satellite, an ESD protection device, a main board with two controllers located on it, on which electronic memory devices are placed, a module with a Wi-Fi antenna, a module with a GPS antenna, a module for converting an optical signal into a digital signal and vice versa, protection boards. The concentrator provides at least two branches of cable data collection modules, or cableless data collection units, the number of connected external batteries with a voltage of 12V - 2, the range of the built-in radio transmitting (Wi-Fi) module - 300 m, the length of the fiber-optic backbone cable - 330 m., Ethernet interface to create a flexible backbone structure (see Fig. 3).

Бескабельный блок 7 содержит корпус и крышку, которые изготовлены также из пластмассы со степенью защиты IP68. На дне корпуса с помощью двухстороннего скотча и силиконовой пластины закреплена аккумуляторная батарея, зафиксированная металлической пластиной, содержит электронную часть, закрепленную в корпусе, которая размещена на двух субблоках, электрически соединенных между собой соединителями и образующих с помощью металлических стоек конструкцию типа «слоеный пирог». На крышке имеется выходной герметичный соединитель, по которому осуществляется соединение с сейсмическими датчиками, и соединитель, используемый для зарядки аккумуляторной батареи и считывания зарегистрированной информации.The cableless box 7 includes a housing and a cover, which are also made of plastic with IP68 protection. At the bottom of the case, with the help of double-sided adhesive tape and a silicone plate, a rechargeable battery is fixed, fixed with a metal plate, contains an electronic part fixed in the case, which is placed on two sub-units electrically connected to each other by connectors and forming a “layer cake” type structure using metal racks. The cover has an output sealed connector, which is used to connect with seismic sensors, and a connector used to charge the battery and read the recorded information.

В состав бескабельного блока 7 также входит антенна, закрепленная на крышке; Блок 7 предназначен для записи сейсмоданных без использования кабелей и радиоканала и включает в себя устройство аналоговое с одним или тремя каналами сбора данных, плату синхронизации со встроенным высокочувствительным GPS-приемником, тактовый генератор, встроенный генератор тестовых сигналов, энергонезависимую память емкостью до 32 Гбайт, высокоскоростной порт для передачи данных и аккумуляторную батарею (см. фиг. 4).The structure of the cableless unit 7 also includes an antenna fixed on the cover; Block 7 is intended for recording seismic data without the use of cables and a radio channel and includes an analog device with one or three data acquisition channels, a synchronization board with a built-in high-sensitivity GPS receiver, a clock generator, a built-in test signal generator, non-volatile memory up to 32 GB, high-speed port for data transfer and battery (see Fig. 4).

Кабельный модуль 8 обеспечивает прием сигналов от сейсмоприемников на пунктах приема, их усиление, преобразование в цифровой 24-разрядный код, фильтрацию, передачу этих данных в телеметрическую линию связи и регенерацию информации, поступающей от соседних модулей.The cable module 8 provides reception of signals from seismic receivers at the receiving points, their amplification, conversion into a digital 24-bit code, filtering, transmission of this data to a telemetry communication line and regeneration of information coming from neighboring modules.

Система работает следующим образом:The system works like this:

На земной поверхности производят установку системы (сейсмоприемников, блоков концентратора, беспроводных блоков, кабельных модулей, оптоволоконного кабеля). Система образует линии наблюдений, которые делятся на сегменты блоков. Каждый концентратор обслуживает только свой сегмент блоков. Концентраторы в линии соединяются посредством четырехжильного кабеля, а между линиями оптоволоконным кабелем, при этом первый концентратор соединяется с бортовым компьютером посредством оптического кабеля. В результате снижается требование к сечению проводов кабеля, сигналы синхронизации подвергаются меньшему искажению и появляется возможность сжатия данных для увеличения канальности линии.On the earth's surface, the system is installed (seismic receivers, concentrator blocks, wireless blocks, cable modules, fiber optic cable). The system forms observation lines, which are divided into block segments. Each hub serves only its segment of blocks. The hubs in the line are connected via a four-core cable, and between the lines with a fiber optic cable, while the first hub is connected to the on-board computer via an optical cable. As a result, the requirement for cable cross-section is reduced, synchronization signals are less distorted, and data compression is possible to increase the channel capacity of the line.

Оператор включает питание управляющего компьютера 1 и запускает программу «станция», производит установку необходимой конфигурации (число каналов в линии, число линий приема, интервал квантования), включает питание системы дистанционно по оптоволоконному кабелю специальной командой, которая поступает на схему блока концентратора, устройства запускаются в работу, управляемый источник питания, формирует заданное напряжение 48В для кабельных блоков телеметрической линии. Блоки концентратора и беспроводные блоки определяют координаты места установки и синхронизируются по сигналу спутника, при этом блок синхронизации и вспомогательных каналов 2 по команде управляющего компьютера формирует для системы синхронизации 3 сигнал «Старт» длительностью 100 мс и амплитудой 5В (действующий уровень сигнала 0 В), который синхронизирован с одним из секундных импульсов сигнала GPS. При этом передний (падающий) фронт сигнала «Старт» совпадает с передним фронтом сигнала PPS, который навигационный приемник БСВК генерирует один раз в секунду при наличии связи с GPS-спутниками.The operator turns on the power of the control computer 1 and starts the “station” program, sets the required configuration (the number of channels in the line, the number of reception lines, the quantization interval), turns on the power of the system remotely via a fiber optic cable with a special command that is sent to the circuit of the hub unit, the devices start up into operation, a controlled power supply generates a specified voltage of 48V for cable blocks of the telemetry line. The hub blocks and wireless blocks determine the coordinates of the installation site and are synchronized by the satellite signal, while the block of synchronization and auxiliary channels 2, at the command of the control computer, generates a “Start” signal for the synchronization system 3 with a duration of 100 ms and an amplitude of 5V (the effective signal level is 0 V), which is synchronized with one of the second pulses of the GPS signal. In this case, the leading (falling) edge of the “Start” signal coincides with the leading edge of the PPS signal, which the BSVK navigation receiver generates once per second when there is a connection with GPS satellites.

В блоке 2 от системы синхронизации возбуждений 3 принимается сигнал «КОМ», производится измерение времени прихода переднего фронта сигнала «КОМ» и передается в компьютер сообщение со значением измеренного времени с точностью ± 1 мкс. Момент времени, соответствующий приходу сигнала «КОМ», запоминается в специальном файле. Время прихода сигнала «КОМ» используется в дальнейшем при построении сейсмограмм в формате SEG-D или SEG-Y для поиска первого отсчета при формировании сейсмограмм из сигналов, полученных от сейсмоприемников, подключенных к бескабельным и кабельным блокам.In block 2, the “TOM” signal is received from the excitation synchronization system 3, the time of arrival of the leading edge of the “TOM” signal is measured, and a message is transmitted to the computer with the value of the measured time with an accuracy of ± 1 μs. The moment of time corresponding to the arrival of the "KOM" signal is stored in a special file. The time of arrival of the "COM" signal is used later when constructing seismograms in the SEG-D or SEG-Y format to search for the first reading when generating seismograms from signals received from seismic receivers connected to cableless and cable blocks.

На вход блока 2 могут быть подключены три аналоговых сигнала, которые в блоке 2 преобразовываются в цифровые коды и передаются в компьютер 1 в качестве трех вспомогательных каналов. Параметры вспомогательных каналов блока 2 аналогичны параметрам сейсмических каналов кабельных и бескабельных блоков.Three analog signals can be connected to the input of block 2, which are converted into digital codes in block 2 and transmitted to computer 1 as three auxiliary channels. The parameters of the auxiliary channels of block 2 are similar to the parameters of the seismic channels of cable and cableless blocks.

При создании сейсмоисточником колебаний земной поверхности и поступлении на вход сейсмоприемников отраженных волн в беспроводных блоках и в кабельных телеметричеких модулях производится аналого-цифровое преобразование входного сигнала и формирование 24 разрядного слова в собственном формате от кабельных и бескабельных блоков сейсмической расстановки. When a seismic source creates vibrations of the earth's surface and when reflected waves are received at the input of seismic receivers in wireless units and in cable telemetry modules, an analog-to-digital conversion of the input signal and the formation of a 24-bit word in its own format from cable and cableless seismic array units is performed.

Далее 24-разрядные слова поступают в блоки концентратора по четырех- жильному кабелю либо по радиоканалу на частоте 2.4 ГГц, блок концентратора анализирует поступающую информацию по каждому разряду, выполняет сжатие информации и передает ее по оптоволоконному кабелю в ЦРК для последующей записи в память управляющего компьютера.Next, 24-bit words enter the concentrator units via a four-core cable or via a radio channel at a frequency of 2.4 GHz, the concentrator unit analyzes the incoming information for each bit, compresses the information, and transmits it via a fiber-optic cable to the DSC for subsequent recording in the memory of the control computer.

Сжатие основано на том, что большая часть каналов в сегменте имеет малую амплитуду, и амплитуда сигнала одного канала может существенно отличаться во времени.Compression is based on the fact that most of the channels in the segment have a small amplitude, and the signal amplitude of one channel can vary significantly in time.

При сборе данных своего сегмента концентратор формирует по каждому каналу короткие участки. Участок состоит из заголовка и данных. В заголовке содержится признак начала участка, число отсчетов участка, величина смещения нуля на участке и разрядность отсчетов. When collecting data for its segment, the concentrator generates short sections on each channel. The site consists of a header and data. The header contains a sign of the beginning of the section, the number of samples of the section, the value of the zero offset in the section and the word length of the samples.

Процедура сжатия состоит из следующих шагов:The compression procedure consists of the following steps:

• Определение и запись в заголовок смещения нуля данных участка.• Defining and writing to the parcel data zero offset header.

• Определение максимальной амплитуды отсчетов участка для устранения избыточных разрядов и определение минимальной разрядности отсчетов данного участка.• Determination of the maximum amplitude of readings of a section to eliminate excess discharges and determination of the minimum bit depth of readings of this section.

• Преобразование 24-разрядного формата в формат с выбранным числом разрядов и запись числа разрядов в заголовок.• Convert the 24-bit format to a format with the selected number of bits and write the number of bits to the header.

• Запись количества отсчетов участка в заголовок.• Recording the number of plot readings in the header.

В результате сжатия объем данных существенно сокращается, что и позволяет устанавливать в линии больше блоков регистрации с геофонами, т.е. увеличивать канальность линии. После поступления «сжатых» данных в бортовой компьютер сейсмосистемы производится распаковывание данных и преобразование их в 24 разрядный код формата SEG-D или формата SEG-Y.As a result of compression, the amount of data is significantly reduced, which makes it possible to install more registration units with geophones in the line, i.e. increase the bandwidth of the line. After the "compressed" data is received by the on-board computer of the seismic system, the data is unpacked and converted into a 24-bit SEG-D or SEG-Y format code.

Каждый концентратор, согласно фиг. 1, обслуживает один сегмент расстановки, в который входят 60 кабельных каналов. Число каналов (сейсмоприемников) определяется возможностью управляемого блока питания формировать напряжение 48 В для кабельных каналов. Если сформировать цепочку из кабельных каналов и 40 концентраторов, то получим длину линии 2400 каналов с шагом 50 метров между каналами. Дальнейшее увеличение канальности ограничивается возможностью источника возбуждения, который возбуждает сейсмические колебания с поверхности земли и соответственно отраженная волна поглощается и не доходит из глубины до сейсмоприемника. Each hub, as shown in FIG. 1 serves one segment of the spread, which includes 60 cable channels. The number of channels (seismic receivers) is determined by the ability of the controlled power supply to generate a voltage of 48 V for cable channels. If we form a chain of cable channels and 40 hubs, we will get a line length of 2400 channels with a step of 50 meters between channels. A further increase in channelization is limited by the possibility of an excitation source that excites seismic vibrations from the earth's surface and, accordingly, the reflected wave is absorbed and does not reach the seismic receiver from the depth.

Аналогичные ограничения по числу сейсмоприемников, расположенных по нескольким линиям, и для 3D проектов.Similar restrictions on the number of geophones located along several lines, and for 3D projects.

Таким образом, система позволяет удлинить линии расстановки до 2400 сейсмических каналов при 2D работах и обеспечить режим 3D при площадных полевых работах до 100000 активных сейсмических кабельных и бескабельных каналовThus, the system makes it possible to extend the spreading lines up to 2400 seismic channels during 2D work and provide the 3D mode for areal field work up to 100,000 active seismic cable and cableless channels

Система позволяет производить не только наземную расстановку, но и расстановку кабельных блоков в воде, в частности, в водоемах глубиной не более 12 м, при этом вместо геофонов устанавливаются гидрофоны, при этом система определяет автоматически место установки геофона и гидрофона.The system allows not only ground placement, but also placement of cable blocks in the water, in particular, in water bodies with a depth of no more than 12 m, while hydrophones are installed instead of geophones, while the system automatically determines the location of the geophone and hydrophone.

Система реализует алгоритм обхода препятствий.The system implements an obstacle avoidance algorithm.

Таким образом, блоки концентраторов обеспечивают управление кабельными телеметрическими модулями и бескабельными блоками сейсмической информации; синхронизацию работы концентраторов и подключенных к ним блоков сбора данных с сигналами спутниковой навигации GPS/ГЛОНАС; прием параметров или команд, поступающих из управляющего компьютера и их передачу в линию наблюдения, в которой установлен данный концентратор и далее в концентратор соседней линии наблюдения; прием сейсмоданных с ветвей линии наблюдения, в которой установлен данный концентратор; передачу поступивших данных по магистральной линии в компьютер; регенерацию сейсмической информации при передаче данных между линиями наблюдения и в компьютер; создание вспомогательной магистральной линии с целью, например, обхода препятствия, путем установки в линию дополнительного блока концентратора, связанного с центральным регистрирующим комплексом; диагностирование технического состояния подключенных к блоку концентратора блоков сбора данных (кабельных модулей и бескабельных блоков) и геофонов; сохранение поступающей в блоки концентраторов сейсмической и служебной информации во внутренней памяти блока концентратора при отсутствии или временной потере связи с центральным комплексом; передачу информации, сохраненной во внутренней памяти блока либо в мобильное устройство сбора данных (планшет) по радиоканалу, либо в центральный комплекс по кабельному каналу, при восстановлении прерванной связи между центральным комплексом и блоком концентратора; использование блока концентратора в качестве ретранслятора, например, при размещении в линии для обхода препятствия, при этом часть геофизической информации будет проходить через кабельные блоки.Thus, concentrator blocks provide control of cable telemetry modules and cableless seismic information blocks; synchronization of operation of concentrators and data collection units connected to them with GPS/GLONAS satellite navigation signals; receiving parameters or commands coming from the control computer and their transmission to the monitoring line in which the given concentrator is installed and further to the concentrator of the neighboring monitoring line; reception of seismic data from the branches of the observation line in which this concentrator is installed; transfer of the received data via the main line to the computer; regeneration of seismic information during data transmission between observation lines and to a computer; creation of an auxiliary trunk line for the purpose, for example, of bypassing an obstacle, by installing an additional concentrator block in the line, connected to the central recording complex; diagnosing the technical condition of data collection units connected to the concentrator unit (cable modules and cableless units) and geophones; storage of seismic and service information incoming to the concentrator units in the internal memory of the concentrator unit in the absence or temporary loss of communication with the central complex; transfer of information stored in the internal memory of the unit either to a mobile data collection device (tablet) via a radio channel, or to the central complex via a cable channel, when the interrupted connection between the central complex and the concentrator unit is restored; use of a hub block as a repeater, for example, when placed in a line to bypass an obstacle, while part of the geophysical information will pass through cable blocks.

Claims (2)

1. Система сбора сейсмических данных, содержащая блок сбора данных, управляющий компьютер, блок сейсмических приемников, записывающий блок, содержащий блок памяти, расположенный вместе с блоком сейсмических приемников, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит блоки концентраторов, соединённые между собой оптоволоконным кабелем и с управляющим компьютером, блок сбора данных содержит кабельные модули и бескабельные блоки, выполненные с возможностью синхронной работы от сигнала спутника, при этом количество кабельных модулей и бескабельных блоков определяется количеством сейсмических каналов, каждый из концентраторов снабжён управляемым блоком питания и модулем преобразования оптического сигнала в цифровой сигнал и обратно и имеет вход для подключения к кабельному модулю, для подключения антенн Wi-Fi, для приёма сигнала от бескабельного блока, для GPS-антенны, для подключения аккумуляторной батареи, при этом каждый концентратор содержит процессор, запрограммированный с возможностью сжатия сигнала от кабельных модулей и бескабельных блоков, а количество блоков концентраторов выбрано в зависимости от числа сейсмических каналов. 1. A seismic data acquisition system containing a data acquisition unit, a control computer, a seismic receiver unit, a recording unit containing a memory unit located together with a seismic receiver unit, characterized in that the system additionally contains concentrator units interconnected by a fiber optic cable and with control computer, the data acquisition unit contains cable modules and cableless blocks, made with the possibility of synchronous operation from the satellite signal, while the number of cable modules and cableless blocks is determined by the number of seismic channels, each of the concentrators is equipped with a controlled power supply and a module for converting an optical signal into a digital signal and vice versa and has an input for connecting to a cable module, for connecting Wi-Fi antennas, for receiving a signal from a wireless unit, for a GPS antenna, for connecting a battery, while each hub contains a processor programmed with the possibility signal compression axis from cable modules and cableless blocks, and the number of concentrator blocks is selected depending on the number of seismic channels. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что корпуса каждого блока концентратора и бескабельного блока выполнены герметичными из ударопрочного пластика со степенью защиты по IP68.2. The system according to claim 1, characterized in that the housings of each hub unit and cableless unit are sealed from impact-resistant plastic with a degree of protection according to IP68.
RU2021134905A 2021-11-29 Seismic data collection system RU2777271C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2777271C1 true RU2777271C1 (en) 2022-08-01

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190241C2 (en) * 1996-10-23 2002-09-27 Вайбрейшн Текнолэджи Лимитид System collecting seismic data and procedure to conduct seismic prospecting
EP1995609A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-26 Vibration Technology Limited Seismic data acquisition
EP2034336A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-11 Vibration Technology Limited Data transmission system
US7668044B2 (en) * 2002-04-24 2010-02-23 Ascend Geo, Llc Data offload and charging systems and methods
RU2450255C2 (en) * 2003-09-17 2012-05-10 АЙНОВЕ, эЛтиди. Apparatus and method of collecting seismic data, seismic survey system
US8811117B2 (en) * 2005-10-07 2014-08-19 Wireless Seismic, Inc. Wireless exploration seismic system
WO2019139482A1 (en) * 2018-01-11 2019-07-18 Magseis Asa A seismic sensor base station on a hub and method for deployment on the seafloor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190241C2 (en) * 1996-10-23 2002-09-27 Вайбрейшн Текнолэджи Лимитид System collecting seismic data and procedure to conduct seismic prospecting
US7668044B2 (en) * 2002-04-24 2010-02-23 Ascend Geo, Llc Data offload and charging systems and methods
RU2450255C2 (en) * 2003-09-17 2012-05-10 АЙНОВЕ, эЛтиди. Apparatus and method of collecting seismic data, seismic survey system
US8811117B2 (en) * 2005-10-07 2014-08-19 Wireless Seismic, Inc. Wireless exploration seismic system
EP1995609A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-26 Vibration Technology Limited Seismic data acquisition
EP2034336A1 (en) * 2007-09-07 2009-03-11 Vibration Technology Limited Data transmission system
WO2019139482A1 (en) * 2018-01-11 2019-07-18 Magseis Asa A seismic sensor base station on a hub and method for deployment on the seafloor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1947031B (en) Method and apparatus for land based seismic data acquisition
CN1151383C (en) Seismic acquisition system using wireless telemeter
RU2450255C2 (en) Apparatus and method of collecting seismic data, seismic survey system
US7016260B2 (en) Seismic data acquisition system using acquisition stations set on the sea bottom
CN102213768B (en) Novel digital seismic detector based on computer network
US20080021658A1 (en) Apparatus and Method for Integrating Survey Parameters Into a Header
EA011839B1 (en) Wireless exploration seismic system
US20120082003A1 (en) Apparatus and Method for Reducing Noise in Seismic Data
CN101661111A (en) Method for performing seismograph control and data transmission by using short message and short message control and transmission type cableless seismograph
US20140307523A1 (en) Buried array wireless exploration seismic system
US20130188455A1 (en) Million channel-class digital seismometer based on computer network
CN102466814B (en) Wireless remote sensing seismograph system
RU2777271C1 (en) Seismic data collection system
US20140226438A1 (en) Assigned scheduled acquisition process in wireless exploration
US6115325A (en) Variable length data field in a seismic data stream
CN113296164A (en) Wireless real-time transmission node type seismograph system and synchronous calibration method
AU2013211962B2 (en) Analog in power supply module
US9213113B2 (en) Clock synchronization over fiber
CN103226206A (en) Multi-pair power distribution
CN117538927A (en) Node type seismograph based on raspberry group and Arduino technology
Kohlbeck et al. Reflection Seismics to a Depth of 3 km-A One Man Task?