RU2777271C1 - Seismic data collection system - Google Patents
Seismic data collection system Download PDFInfo
- 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
Links
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 230000001702 transmitter Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000002067 Protein Subunits Human genes 0.000 description 1
- 108010001267 Protein Subunits Proteins 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229920000069 poly(p-phenylene sulfide) Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
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
Управляющий компьютер 1 обеспечивает:
- 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777271C1 true RU2777271C1 (en) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Citations (7)
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)
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? |