RU2861103C2

RU2861103C2 - Способ управления данными выборки сейсмографа, сейсмограф и носитель данных

Info

Publication number: RU2861103C2
Application number: RU2025133643A
Authority: RU
Inventors: Чэнъюй ХУН; Чжисян СУН; Шанцинь ЯН
Original assignee: Чайна Петролеум Энд Кемикал Корпорейшн; Синопек Геофизикал Рисерч Инститют Ко., Лтд.
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2023-12-01
Publication date: 2026-04-28

Abstract

Настоящее изобретение относится к сейсмографу, содержащему: кварцевый генератор для генерации локального тактового сигнала; блок сбора данных, соединенный с кварцевым генератором и выполненный с возможностью получения выборочных данных на основе локального тактового сигнала, и блок сбора данных дополнительно выполнен с возможностью получения фиксированного объема выборочных данных в течение каждого периода тактового сигнала; приемник опорного тактового сигнала для приема опорного тактового сигнала и контроллер, который соединен с блоком сбора данных и приемником опорного тактового сигнала и обрабатывает выборочные данные. Кроме того, настоящее изобретение также относится к способу управления выборочными данными сейсмографа, контроллеру, энергонезависимому машиночитаемому носителю данных и программному продукту. Технический результат - предоставление способа и устройства для управления данными сейсмографической выборки, сейсмографа и носителя данных, которые могут дополнительно снизить энергопотребление сейсмографа при сохранении синхронного сбора данных. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к технической области сейсмических исследований, и, е частности, к способу управления выборочными данными сейсмографа, сейсмографу и носителю данных.

Описание уровня техники

Сейсмические исследований обычно используют источник сейсмической энергии для генерации возбуждающего сигнала. Этот возбуждающий сигнал распространяется в землю и частично отражается подземными сейсмическими отражателями (т.е. поверхностями раздела между подземными слоями горных пород или слоями текучих сред с различными свойствами). Отраженные сигналы измеряются и регистрируются узлами сбора сейсмических данных, расположенными на земле или вблизи нее. Впоследствии записанные отраженные сигналы могут быть обработаны для получения информации о пласте и границе пласта.

На сегодняшний день фронтальные узлы сбора данных крупномасштабных сетей сейсмических исследований состоят из множества узлов сбора данных. Эти узлы необходимы для одновременного отбора одного и того же возбуждающего сигнала; в противном случае пострадают результаты измерений. Поэтому особенно важно, чтобы сейсмические приборы обладали способностью к высокоточному синхронному сбору данных.

Сейсмограф является наиболее часто используемым инструментом сейсмического сбора данных при сейсмических исследованиях. Сейсмографы обычно используют спутниковое время GPS в качестве источника синхронизации для своих систем обслуживания по времени при синхронном сборе данных. В частности, локальный тактовый генератор, такие как часы реального времени (RTC), включены в сейсмограф. Время, предоставляемое модулем глобальной системы позиционирования (GPS), используется в качестве опорного тактового генератора для калибровки локального тактового генератора в сейсмографе, а затем сейсмограф выполняет прием сигнала на основе локального тактового сигнала для синхронного сбора данных.

См. Фиг. 1, на которой показан способ синхронной калибровки и сбора данных для сейсмографа согласно предшествующему уровню техники. Приемный блок сейсмографа принимает сигнал синхронизации GPS от GPS (ссылочное обозначение 11 на фигуре), калибрует тактовый генератор реального времени на основе сигнала синхронизации GPS (ссылочное обозначение 12 на фигуре), а затем сейсмограф выполняет синхронный прием сигнала на основе сигнала откалиброванного тактового генератора (ссылочное обозначение 13 на фигуре).

В практическом применении беспроводной приемник (например, приемник GPS) должен непрерывно работать для приема опорного тактового сигнала от GPS для калибровки локального тактового генератора реального времени RTC. Тем не менее, постоянно работающий приемник GPS приведет к высокому потреблению энергии, которое не может удовлетворить требования к низкой мощности сейсмографов.

Для устранения этого дефекта публикация китайской патентной заявки CN 101836132 A раскрывает беспроводной блок сбора сейсмических данных с беспроводным приемником, который обеспечивает GPS-отсчет времени, совместно используемого несколькими беспроводными блоками сбора сейсмических данных в сейсмической системе. Беспроводной приемник работает прерывисто, получает доступ к опорному времени GPS в непрерывном режиме и калибрует локальный тактовый генератор на основе опорного времени GPS. После калибровки беспроводной приемник переводится в нерабочее состояние с низким энергопотреблением для экономии заряда батареи блок сбора сейсмических данных.

Тем не менее, техническое решение, раскрытое в CN 101836132 A, по-прежнему требует модуля локального тактового генератора (т.е. RTC) для обеспечения локального тактового сигнала, и модуль локального тактового генератора (RTC) калибруется с помощью общего опорного времени (GPS Time Reference) для обеспечения точного локального тактового сигнала. Поэтому наличие RTC в любом случае приводит к высокому потреблению энергии.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является предоставление способа и устройства для управления данными сейсмографической выборки, сейсмографа и носителя данных, которые могут дополнительно снизить энергопотребление сейсмографа при сохранении синхронного сбора данных.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения обеспечен сейсмограф, содержащий:

кварцевый генератор, выполненный с возможностью генерации локального тактового сигнала;

блок сбора данных, соединенный с кварцевым генератором и выполненный с возможностью получения выборочных данных на основе локального тактового генератора, и блок сбора данных дополнительно выполнен с возможностью получения фиксированного объема выборочных данных в течение каждого периода тактового сигнала;

приемник опорного тактового сигнала, выполненный с возможностью приема опорного тактового сигнала; и

контроллер, соединенный с блоком сбора данных и приемником опорного тактового сигнала, выполненный с возможностью:

получения выборочных данных от блока сбора данных;

вычисления фактического объема выборочных данных с момента последнего запуска приемника опорного тактового сигнала и получения предыдущего опорного тактового сигнала;

определения, достигает ли фактический объем порогового значения;

запуска, в ответ на достижение фактическим объемом порогового значения, приемника опорного тактового сигнала и получения нового опорного тактового сигнала от приемника опорного тактового сигнала;

определения опорного объема выборочных данных на основе нового опорного тактового сигнала и предыдущего опорного тактового сигнала; и

обработки выборочных данных таким образом, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовало опорному объему.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, в котором обработка выборочных данных включает:

удаление, в ответ на то, что фактический объем превышает опорный объем, части выборочных данных таким образом, чтобы объем обработанных выборочных данных был равен опорному объему;

дополнение, в ответ на то, что фактический объем меньше опорного объема, выборочных данных таким образом, чтобы объем обработанных выборочных данных был равен опорному объему; и

отказ в обработке выборочных данных, в ответ на то, что фактический объем равен опорному объему.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, в котором:

удаление выборочных данных включает в себя: равномерное удаление выборочных данных, случайное удаление выборочных данных или последовательное удаление выборочных данных из последних полученных выборочных данных; и

дополнение выборочных данных включает в себя: дополнение выборочных данных на основе наклонной или гладкой кривой выборочных данных, или дополнение выборочных данных на основе среднего, медианного, конечного значения, арифметической разности или тождественного равенства определенного объема выборочных данных.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью:

Запуска приемника опорного тактового сигнала и приема опорного тактового сигнала от приемника опорного тактового сигнала при запуске сейсмографа или начале сбора данных.

Определения порога на основе точности кварцевого генератора, частоты локального тактового сигнала, генерируемого кварцевым генератором, и требований к точности синхронизации сейсмографа.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью: выключения приемника опорных часов или его перевода в состояние пониженного энергопотребления после обработки выборочных данных так, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовал опорному объему.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, в котором кварцевый генератор является кварцевым генератором с температурной компенсацией или термостатированным кварцевым генератором.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, где опорный тактовый сигнал является сигналом синхронизации навигационной системы или сигналом синхронизации сети 5G.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, в котором контроллер является однопоточным контроллером, который принимает выборочные данные при первом прерывании, получает опорный тактовый сигнал при втором прерывании и определяет обработку выборочных данных при третьем прерывании, причем приоритет второго прерывания является самым высоким.

Сейсмограф согласно первому аспекту изобретения, в котором блок сбора данных представляет собой аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который выполнен с возможностью использования локального тактового сигнала в качестве источника тактовых сигналов, и преобразователь АЦП запускается и получает одни выборочные данные, когда прибывает верхний край каждого тактового сигнала.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения обеспечен способ управления выборочными данными сейсмографа, включающий:

прием выборочных данных, получаемых блоком сбора данных на основе локального тактового сигнала, генерируемого кварцевым генератором в сейсмографе, при этом фиксируется объем выборочных данных, полученных в течение каждого периода локального тактового сигнала;

вычисление фактического объема выборочных данных с момента последнего запуска приемника опорного тактового сигнала и получения предыдущего опорного тактового сигнала;

определение того, достигает ли фактический объем порогового значения;

запуск, в ответ на достижение фактическим объемом порогового значения, приемника опорного тактового сигнала для получения нового опорного тактового сигнала от приемника опорного тактового сигнала;

определение опорного объема выборочных данных на основе нового опорного тактового сигнала и предыдущего опорного тактового сигнала; и

обработку выборочных данных таким образом, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовало опорному объему.

Способ управления выборочными данными согласно второму аспекту изобретения, в котором обработка выборочных данных включает:

Способ управления выборочными данными согласно второму аспекту изобретения, в котором:

Способ управления выборочными данными согласно второму аспекту изобретения дополнительно включает:

запуск приемника опорного тактового сигнала и прием опорного тактового сигнала от приемника опорного тактового сигнала при запуске сейсмографа или начале сбора данных.

определение порога на основе точности кварцевого сигнала, частоты локального тактового сигнала, генерируемого кварцевым генератором, и требований к точности синхронизации сейсмографа.

Способ управления выборочными данными в соответствии со вторым аспектом изобретения, согласно которому контроллер дополнительно выполнен с возможностью: выключения приемника опорных часов или его перевода в состояние пониженного энергопотребления после обработки выборочных данных так, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовал опорному объему.

Способ управления выборочными данными согласно второму аспекту изобретения, в котором опорный тактовый сигнал является сигналом синхронизации навигационной системы или сигналом синхронизации сети 5G.

Способ управления выборочными данными согласно второму аспекту изобретения, в котором способ выполняется однопоточно, выборочные данные принимают при первом прерывании, получают опорный тактовый сигнал при втором прерывании и определяют обработку выборочных данных при третьем прерывании, причем приоритет второго прерывания является самым высоким.

Согласно третьему аспекту изобретения обеспечен контроллер, содержащий:

Процессор; и

Энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, содержащий компьютерные программные инструкции, хранящиеся на нем, которые при их выполнении процессором побуждают процессор осуществлять способ согласно второму аспекту изобретения.

Согласно четвертому аспекту изобретения обеспечен энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, содержащий компьютерные программные инструкции, хранящиеся на нем, которые при выполнении процессором побуждают процессор осуществлять способ согласно второму аспекту изобретения.

Согласно пятому аспекту изобретения обеспечен программный продукт, имеющий компьютерные программные инструкции, которые при выполнении процессором побуждают процессор осуществлять способ согласно второму аспекту изобретения.

Согласно шестому аспекту изобретения обеспечена система сбора сейсмических данных, включающая:

Множество сейсмографов согласно первому аспекту изобретения; и

Вторичный терминал, соединенный с сейсмографами и получающий обработанные выборочные данные от сейсмографов.

Краткое описание чертежей

Чертежи иллюстрируют различные примеры аспектов настоящего изобретния и вместе с описанием используются для пояснения принципов работы настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники понимают, что конкретные варианты осуществления, показанные на чертежах, являются иллюстративными и не ограничивающими объем настоящего изобретения. Следует понимать, что в некоторых примерах один элемент может быть разделен как несколько элементов, или несколько элементов могут быть объединены в один элемент. В некоторых примерах элемент, показанный как внутренний компонент другого элемента, также может быть реализован как внешний компонент этого другого элемента, и наоборот. Краткое описание фигур:

На Фиг. 1 изображен способ синхронной калибровки и сбора данных для сейсмографа согласно предшествующему уровню техники;

На Фиг. 2 изображен сейсмограф в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

На Фиг. 3 изображен локальный тактовый сигнал и опорный тактовый сигнал в соответствии с настоящим изобретением;

На Фиг. 4 изображена простая блок-схема способа управления получением данных, выполняемого контроллером в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

На Фиг. 5 изображена подробная блок-схема способа управления получением данных, выполняемого контроллером в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

На Фиг. 6 изображена структурная схема распределенной сейсмографической измерительной системы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

На Фиг. 7 изображена внутренняя структурная схема контроллера, изображенного на Фиг. 2; и.

На Фиг. 8 изображены формы сейсмических волн, полученные несколькими сейсмографами в сейсмографической системе в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

В дальнейшем термины «имеют», «включают» или «содержат» или любые их грамматические варианты используются неисключительным образом. Таким образом, в дополнение к признакам, вводимыми этими терминами, они могут относиться как к ситуации, когда в объекте, описанном в этом контексте, отсутствуют другие признаки, так и к ситуации, когда присутствуют один или несколько других признаков. Например, выражения "А имеет В", "А включает В" и "А содержит В" могут относиться как к ситуации, когда в А нет других элементов, кроме В (то есть к ситуации, когда А состоит только из В), так и к ситуации, когда в А присутствуют один или более других элементов (например, элемент С, элементы С и D или даже другие элементы), помимо В.

Кроме того, следует отметить, что такие термины, как "по меньшей мере один", "один или более" или аналогичные выражения, указывающие на то, что признак или элемент могут содержаться один или несколько раз, обычно используются только один раз при первом упоминании признака или элемента. В нижеследующем тексте, в большинстве случаев, при ссылке на соответствующий признак или элемент, хотя соответствующий признак или элемент может содержаться один или несколько раз, выражения "по меньшей мере один" или "один или более" не будут повторяться.

Кроме того, в том виде, в каком они используются ниже, такие термины, как "предпочтительно", "более предпочтительно", "особенно", "конкретно", "более конкретно", или подобные термины используются в сочетании с дополнительными функциями без ограничения альтернативных возможностей. Таким образом, характеристики, введенные этими терминами, являются необязательными и не предназначены для ограничения объема претензий каким-либо образом. Для специалистов в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано с использованием альтернативных признаков. Аналогичным образом, признаки, введенные выражениями, такими как «в варианте осуществления настоящего изобретения» или аналогичными выражениями, предназначены для того, чтобы быть необязательными признаками, без какого-либо ограничения альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения, без какого-либо ограничения объема настоящего изобретения и без какого-либо ограничения возможности объединения признаков, введенных таким образом, с другими необязательными или обязательными признаками настоящего изобретения.

Следует также понимать, что, хотя такие термины, как «первый», «второй» и т.д., могут быть использованы здесь для описания различных элементов, эти элементы не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины не представляют порядок, а используются только для того, чтобы отличить один элемент от другого.

Ниже приведено подробное описание конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Следует понимать, что конкретные варианты осуществления, описанные здесь, используются только для пояснения и иллюстрации вариантов осуществления настоящего изобретения и не используются для ограничения настоящего изобретения. Более того, для простоты понимания, только компоненты, тесно связанные с вариантами осуществления настоящей заявки, подробно описаны ниже.

Во-первых, см. Фиг. 2, на котором показан сейсмограф 200 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, сейсмограф 200 включает в себя кварцевый генератор 210, блок 220 сбора данных, контроллер 230 и приемник 240 опорного тактового сигнала. Кварцевый генератор 210 используется для независимой генерации периодического локального тактового сигнала, например, тактового сигнала, изображенного на Фиг. 3. В верхней части Фиг. 3 показан периодический локальный тактовый сигнал, генерируемый кварцевым генератором 210, который является сигналом импульсной синхронизации. Кварцевый генератор 210 может быть, например, кристаллическим кварцевым генератором с температурной компенсацией или термостатированным кварцевым генератором. Блок 220 сбора данных соединен с кварцевым генератором 210 и принимает локальный тактовый сигнал, генерируемый кварцевым генератором 210, в качестве источника тактовых сигналов блока 220 сбора данных. Когда прибывает верхний край локального тактового сигнала, блок 220 сбора данных запускается для сбора или выборки сейсмических данных, например, для отбора сейсмических волн. Всякий раз, когда блок 220 сбора данных срабатывает, он может получать фиксированный объем выборочных данных или сигналов (например, одни выборочные данные генерируется каждый раз, когда он срабатывает, но они не настолько ограничены. Для удобства описания при последующем описании в качестве примера берутся одни выборочные данные или сигнал, генерируемые каждый раз) и выводить выборочные данные или сигналы. Например, блок 220 сбора данных может представлять собой чип аналого-цифрового преобразования (ADC), а локальный тактовый сигнал, генерируемый кварцевым генератором 210 (таким как кристаллическим кварцевым генератором с температурной компенсацией), используется в качестве источника тактовых сигналов чипа аналого-цифрового преобразования.

Чип аналого-цифрового преобразования, например, является 32-битным чипом ADC. Кварцевый генератор может быть, например, кристаллическим кварцевым генератором с температурной компенсацией, а его точность и относительное отклонение представлены PPM. РРМ представляет части на миллион, что указывает на то, насколько частота кристалла может отклоняться от номинального значения. Его можно вычислить по следующей формуле:

РРМ = [(фактическая частота) / заданная частота] × 10⁶.

Сейсмограф 200 также включает в себя контроллер 230. Контроллер 230 соединен с блоком 220 сбора данных и принимает выборочные данные или сигналы от блока 220 сбора данных. Контроллер 230 может хранить выборочные данные или сигналы в памяти контроллера 230 и подсчитывать принятые выборочные данные, то есть записывать фактический объем принятых выборочных данных или сигналов (которые могут быть просто названы фактическим объемом). Чтобы облегчить подсчет и обработку фактического объема выборочных данных или сигналов, память может включать в себя массив хранения, а контроллер может хранить выборочные данные или сигналы в массиве хранения. Массив хранения данных используется для последовательного хранения данных или сигналов. Местоположение хранения каждых выборочных данных или сигналов в массиве хранения может быть представлено координатами места хранения. Например, массив хранения может быть реализован в виде таблицы, а координата места хранения может быть комбинацией координат строки и координат столбца. Аналогично, массив хранения может быть реализован базой данных, например реляционной базой данных (ключ-значение) и т.д. Координата места хранения основана на ключевом значении (ключе), а выборочные данные в соответствующем положении хранятся в качестве опорных истинных значений, с аналогичными подходами для других случаев, не описанных здесь.

После получения выборочных данных контроллер 230 сохраняет выборочные данные в массиве хранения в координатах местоположения хранения, т.е. в текущем положении массива хранения. В частности, например, в массиве хранения, если координата места хранения последних сохраненных выборочных данных является В1, то текущее положение (т.е. координата места хранения) в массиве хранения представляет собой В2. Следующие полученные выборочные данных хранятся в положении, соответствующем В2 в массиве хранения. В то же время текущая позиция В увеличивается на 1 и обновляется до В3, указывая на следующую позицию хранения в массиве хранения.

Продолжая ссылаться на Фиг. 2, сейсмограф 200 также включает в себя приемник 240 опорного тактового сигнала. Приемник 240 опорного тактового сигнала соединен с контроллером 230. Приемник 240 опорного тактового сигнала выполнен с возможностью приема опорного тактового сигнала от источника опорного тактового сигнала (например, навигационной системы GPS, навигационной системы компаса, спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, навигационной системы Galileo или сети 5G и т.д.). Например, приемник 240 опорного тактового сигнала может принимать один или более сигналов синхронизации навигационной системы от различных навигационных систем (таких как прием одного или более сигналов синхронизации GPS от GPS) или принимать один или более сигналов синхронизации 5G от сети связи 5G. Затем приемник 240 опорного тактового сигнала отправляет принятый опорный тактовый сигнал на контроллер 230.

Как описано выше, блок 220 сбора данных запускается за счет верхнего края локального тактового сигнала для получения сигналов, и фиксированный объем выборочных данных или сигналов принимается каждый раз, когда он срабатывает. Контроллер 230 подсчитывает полученные выборочные данные или сигналы для получения фактического объема выборочных данных. Таким образом, контроллер 230 может определять время выборки на основе периода локального тактового сигнала, генерируемого кварцевым генератором 210, и фактического объема выборочных данных или сигналов. Кроме того, контроллер 230 может периодически запускать или включать приемник 240 опорного тактового сигнала на основе локального тактового сигнала (например, на основе определенных кратных значений периода локального тактового сигнала, а некоторые кратные значения могут относиться к «порогу», изображенному на Фиг. 5), так что приемник 240 опорных тактовых сигналов может принимать опорный тактовый сигнал от различных источников, а контроллер может принимать опорный тактовый сигнал от приемника 240 опорных тактовых сигналов. См. Фиг. 3. В нижней части Фиг. 3 показано, что контроллер 230 периодически (t2-t1) получает опорный тактовый сигнал. Затем контроллер 230 определяет опорный объем данных или сигналов на основе опорного тактового сигнала. Контроллер обрабатывает полученные выборочные данные на основе опорного объема данных или сигналов таким образом, чтобы фактический объем выборочных данных или сигналов соответствовал опорному объему данных или сигналов. Например, это делает их одинаковыми, так что фактический объем выборочных данных или сигналов, выводимых в конце каждым сейсмографом в течение заданного периода, согласуется с количеством других сейсмографов, реализуя синхронную выборку среди нескольких сейсмографов. После того, как было установлено, что фактический объем выборочных данных или сигналов соответствует опорному объему данных или сигналов, приемник 240 опорного тактового сигнала может быть выключен или установлен в состояние пониженного энергопотребления.

На Фиг. 4 изображена простая блок-схема способа управления полученными данными, выполняемая контроллером в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 4, контроллер получает выборочные данные на основе локального тактового сигнала, подсчитывает выборочные данные и получает фактический объем выборочных данных. Затем, на этапе 41, контроллер получает опорный тактовый сигнал от приемника опорного тактового сигнала через регулярные промежутки времени (t2-t1, см. Фиг. 3). На этапе 42 контроллер выполняет алгоритм синхронизации. В частности, он рассчитывает опорный объем данных на основе опорного тактового сигнала и обрабатывает полученные выборочные данные на основе опорного объема данных, чтобы объем полученных выборочных данных соответствовал опорному объему данных. Наконец, на этапе 43 выводятся обработанные выборочные данные.

По сравнению с техническим решением, известным из предшествующего уровня техники согласно Фиг. 1, специалисты в данной области техники могут понять, что сейсмограф в варианте осуществления настоящего изобретения не включает в себя RTC (часы реального времени) и не нуждается в калибровке RTC через сигнал синхронизации GPS. Вместо этого синхронизация данных достигается с помощью алгоритма. Поэтому техническое решение настоящего изобретения может значительно снизить энергопотребление, а благодаря использованию алгоритма синхронизации можно получить результаты сбора данных с одинаковой точностью.

Далее, см. Фиг. 5, на котором изображена подробная блок-схема 500 способа управления полученными данными посредством контроллера согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ начинается с 510. На этапе 510 контроллер получает выборочные данных от блока сбора данных. Затем способ 500 переходит к этапу 520. Контроллер сохраняет выборочные данные и рассчитывает объем выборочных данных (называемый фактическим объемом выборочных данных), полученных с момента последнего включения приемника опорного тактового сигнала и получения опорного тактового сигнала. На этапе 530 контроллер определяет, достигает ли фактический объем выборочных данных порогового значения. Если фактический объем выборочных данных меньше порогового значения, способ 500 возвращается к этапу 510, и контроллер продолжает получать выборочные данные. Если на этапе 530 определено, что объем выборочных данных достигает порогового значения, способ 500 переходит к этапу 540. На этапе 540 контроллер запускает или включает приемник опорного тактового сигнала и принимает опорный тактовый сигнал от приемника опорного тактового сигнала. Опорным тактовым сигналом может быть, например, сигнал синхронизации навигационной системы (такой как второй импульс GPS) от спутниковой навигационной системы (такой как GPS) или сигнал синхронизации 5G от сети 5G или другие сигналы синхронизации. Далее в способе следует этап 550. На этапе 550 контроллер вычитает недавно принятый опорный тактовый сигнал (например, во время t2, см. Фиг. 3) из предыдущего опорного тактового сигнала, принятого при последнем запуске приемника опорных тактовых сигналов (например, во время t1, см. Фиг. 3), чтобы определить разницу во времени, и определяет опорный объем выборочных данных, которые должны быть приняты на основе разницы во времени. Например, если предположить, что блок сбора данных должен получать 1000 данных в секунду, а полученная разность опорного времени (t2-t1, см. Фиг. 3) составляет 30.00005 минут. Тогда опорный объем выборочных данных составляет 30ю00005×60×1000 = 1800003.

Далее способ переходит к этапу 560, на котором выборочные данные обрабатываются на основе фактического объема и опорного объема выборочных данных таким образом, чтобы обработанный объем выборочных данных соответствовало опорному объему, например, выравнивая их, чтобы сделать их равными. В частности, если фактический объем выборочных данных (просто называемый фактическим объемом) составляет, например, 1800000, можно сделать вывод, что объем выборочных данных, полученный блоком сбора данных, меньше, чем опорный объем, который должен быть получен, указывая, что кварцевый тактовый генератор медленнее, чем опорный тактовый генератор. В этой ситуации необходимо дополнить выборочные данные (требуется еще 3 данных). Например, отсутствующие данные (например, еще 3 данных) в выборочных данных могут быть добавлены на основе наклонной или гладкой кривой уже полученных выборочных данных, или недостающие данные также могут быть дополнены на основе среднего, медианного, конечного значения, арифметической разности или тождественного равенства определенного объема предыдущих выборочных данных. Если опорное значение, определенное на этапе 550, меньше фактического объема выборочных данных, указывая на ситуацию, когда кварцевый тактовый генератор быстрее опорного тактового генератора, следует удалить дополнительные выборочные данные фактического объема выборочных данных. Например, дополнительный объем выборочных данных может быть равномерно удален из выборочных данных, случайным образом удален или непосредственно последовательно удален из последних полученных выборочных данных. Поскольку период тактового сигнала, генерируемого кварцевым генератором, намного меньше, чем период сейсмической волны, даже если дополнительные последние выборочные данные непосредственно удаляются в последовательности или те же данные, что и последние выборочные данные, непосредственно добавляются или дополняются, точность данных и конечный результат не будут затронуты. Кроме того, если опорная величина, определенная на этапе 550, равна фактическому объему полученных выборочных данных, выборочные данные не могут быть обработаны на этапе 560. Далее способ переходит к этапу 570, и контроллер выводит обработанные выборочные данные.

Порог, используемый на этапе 530, устанавливается на основе точности кварцевого генератора, частоты кварцевого генератора и требований точности синхронизации времени сейсмографа для получения сигнала. Предполагая, что требование точности синхронизации времени для получения сигналов сейсмографом составляет 4 мс (4×10^-3 секунд), то есть отклонение между тактовым сигналом кварцевого генератора и опорным тактовым сигналом в течение заданного периода времени не может превышать 4 мс. Точность кварцевого генератора (например, кристаллического кварцевого генератора с температурной компенсацией или термостатированного кварцевого генератора) составляет ±2РРМ (т.е. 4РРМ, равного 4×20^-6), то есть 4 импульса отклоняются на каждый миллион тактовых импульсов. Если частота кварцевого генератора (кристаллического кварцевого генератора с температурной компенсацией или термостатированного кварцевого генератора) равна 1 кГц (килогерц), то ошибка синхронизации достигнет 4 мс при 4×10^-3 / 4×10^-6 = 1000 секунды. Поэтому, пока период сбора данных (время, соответствующее порогу) меньше 1000 секунд на определенное значение (это значение учитывает скорость запуска приемника опорного тактового сигнала), соответственно, порог на этапе 530 меньше 10⁶ (одного миллиона) (поскольку частота кварцевого генератора составляет 1 кГц, в секунду генерируется 1000 выборочных данных, а период выборки в 1000 секунд соответствует порогу 10⁶) на определенное значение. Поэтому, как описано выше, порог или период сбора данных определяется на основе точности кварцевого генератора, частоты кварцевого генератора и требования точности синхронизации времени сейсмографа для получения сигнала. Поэтому в способе, изображенном на Фиг. 5, хотя он и не показан на Фиг. 1, может содержаться дополнительный этап, то есть контроллер может автоматически регулировать порог на основе точности кварцевого генератора, частоты кварцевого генератора и требования точности синхронизации времени сейсмографа для получения сигнала, или он может извлекать порог из таблицы поиска на основе точности кварцевого генератора, частоты кварцевого генератора, и требования к точности синхронизации времени сейсмографа для получения сигнала.

Кроме того, во время фазы запуска сейсмографа 200, то есть в начале сбора данных, или после сброса и перезапуска для получения данных приемник опорного тактового сигнала может быть запущен первым для получения соответствующего опорного тактового сигнала, и сбор данных может начаться с этого опорного тактового сигнала. Таким образом, способ, изображенный на Фиг. 5, может также содержать этап включения приемника опорного тактового сигнала и получения соответствующего опорного тактового сигнала во время фазы запуска сейсмографа.

Кроме того, контроллер может альтернативно выполнять синхронизацию на основе локального тактового сигнала и сравнивать синхронизацию на основе локального тактового сигнала с порогом времени, чтобы определить, включать ли приемник опорного тактового сигнала.

Способ управления полученными данными был описан выше со ссылкой на Фиг. 5. Тем не менее, специалисту в данной области техники очевидно, что вышеуказанные этапы необязательно выполняются последовательно. Они могут быть выполнены одновременно или в их порядок может быть изменен. Или, в рамках настоящего изобретения, некоторые этапы вышеупомянутого способа могут быть объединены в один этап, один этап может быть разделен на несколько этапов, или некоторые этапы могут быть удалены, если способ все еще может решить технические проблемы, на решение которых направлено настоящее изобретение.

Вновь ссылаясь на Фиг. 2 и Фиг. 5, контроллер сейсмографа на Фиг. 2 может быть однопоточным контроллером, таким как MCU. Когда однопоточный контроллер выполняет способ, изображенный на Фиг. 5, ему необходимо использовать прерывания для получения выборочных данных или опорного тактового сигнала и обработки выборочных данных. Например, при выполнении способа, изображенного на Фиг. 5, для контроллера могут быть заданы три типа прерываний: Прерывание ввода выборочных данных (Прерывание 1), прерывание ввода опорного тактового сигнала (Прерывание 2) и прерывание выравнивания (Прерывание 3). Прерывание ввода выборочных данных вызвано выборочными данными. При поступлении выборочных данных инициируется прерывание ввода выборочных данных. В это время контроллер получает выборочные данные и сохраняет их в массиве хранения.

Когда приемник опорного тактового сигнала включен и от приемника опорный сигнал (например, второй импульс GPS) принимается от приемника опорного тактового сигнала, контроллер осуществляет прерывание ввода опорного тактового сигнала. Контроллер получает опорный тактовый сигнал, определяет фактический объем выборочных данных на это время (например, путем определения координат положения последних выборочных данных в массиве хранения) и вычисляет опорный объем выборочных данных.

Кроме того, для прерывания выравнивания устанавливается таймер. В прерывании выравнивания соответствующая обработка выполняется на основе фактического объема выборочных данных и опорного объема выборочных данных.

Среди вышеупомянутых трех прерываний, для обеспечения синхронизации данных, приоритет прерывания прерывание ввода опорного тактового сигнала является самым высоким.

На Фиг. 6 изображена структурная схема распределенной сейсмографической измерительной системы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как изображено на Фиг. 6, сейсмографическая измерительная система включает в себя множество сейсмографов 6201, 6202, …, 620N и вторичный терминал 610. Вторичный терминал 610 используется для получения выборочных данных или выборочных сигналов, передаваемых несколькими сейсмографами, и отображения различных данных, сейсмических прогнозов и т.д. на основе этих выборочных данных или выборочных сигналов. Выборочные данные или выборочные сигналы могут быть электрическими сигналами, такими как значения напряжения и тока с определенной последовательностью.

Сейсмографы соединены с вторичным терминалом 610 посредством проводной или беспроводной связи и активно или пассивно загружают выборочные данные или выборочные сигналы, хранящиеся внутри и обрабатываемые на этапе 560, как это показано на Фиг. 5.

Как показано на Фиг. 8, на которой изображена сейсмическая волна, полученная несколькими сейсмографами в системе сейсмографов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, каждая вертикальная форма волны представляет собой сейсмическую волну, полученную сейсмографом согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Сейсмические волны, полученные несколькими сейсмографами, расположены на рисунке бок о бок. Горизонтальное направление представляет амплитуду сейсмической волны, а вертикальное направление представляет время. Из фигуры видно, что при использовании сейсмографа в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения сейсмические волны, выходящие от сейсмографов, в высокой степени синхронизированы. Глядя на горизонтальное направление на Фиг. 8, в то же время, полученные данные сейсмических волн (такие как соответствующие пики волн или ложбины волн) находятся почти на прямой линии, что указывает на то, что данные сейсмических волн, полученные с помощью технического решения согласно настоящему изобретению, достигают синхронизации высокого уровня и полностью отвечают требованиям к точности синхронного сбора данных.

Как обсуждалось выше, сейсмограф отбирает сейсмические сигналы на основе локального тактового сигнала, генерируемого кварцевым генератором, и выводит выборочные данные. Он периодически определяет погрешность в фактическом объеме выборочных данных на основе опорного тактового сигнала и обрабатывает общий объем выборочных данных путем удаления или моделирования вставки и т.д., так что объем выборочных данных, выводимых в конце каждым сейсмографом в течение заданного периода сбора данных (например, 1 секунду, 15 минут, 30 минут и т.д., любое значение), согласуется с объемом выборочных данных других сейсмографов, реализуя синхронную выборку среди нескольких сейсмографов, обеспечивая точность выборки сейсмографа, а также обеспечение гарантии синхронной точности и более продолжительного рабочего времени использования сейсмографа во время полевых работ. Поскольку энергопотребление кварцевого генератора при генерации высокочастотных часов намного ниже, чем у модуля RTC при генерации высокочастотных часов, и отсутствует необходимость калибровать RTC, настоящее изобретение может значительно снизить энергопотребление во время выборки сейсмографа.

На Фиг. 7 дополнительно изображен контроллер из Фиг. 2, контроллер 240 включает в себя процессор 2401, память 2402 и интерфейс 2403. Процессор 2401 реализует операции контроллера 240 путем выполнения исполняемых компьютером инструкций, определяющих способы, показанные на Фиг. 4 и 5. Компьютерный программный продукт, включающий в себя исполняемые компьютером инструкции, может храниться в памяти 2402. Способы, описанные в отношении Фиг. 4 и 5, могут быть определены исполняемыми компьютером инструкциями, включенными в компьютерный программный продукт, хранящийся в памяти 2402 и управляемый процессором 2401, который выполняет эти исполняемые компьютером инструкции. Интерфейс 2403 может включать в себя сетевой интерфейс для связи с другими устройствами через сеть. Этот интерфейс может также включать в себя другие устройства ввода/вывода (такие как дисплей, клавиатура, мышь, динамик, кнопка, сенсорная панель, сенсорный экран и т.д.), которые позволяют пользователям взаимодействовать с контроллером 240. Для специалиста в данной области техники ясно, что реализация фактической системы управления может также включать в себя другие компоненты, и Фиг. 7 представляет собой высокоуровневое представление некоторых компонентов такой системы управления для иллюстративных целей.

Память 2402 включает в себя энергонезависимый машиночитаемый носитель данных. Он также может включать в себя высокоскоростное запоминающее устройство с произвольным доступои, такую как динамическая память с произвольным доступом (DRAM), статическая память с произвольным доступом (SRAM), синхронная динамическая оперативная память с двойной скоростью передачи данных (DDR RAM) или другие твердотельные запоминающие устройства с произвольным доступом, и может включать в себя долговременную память, такую как одно или несколько дисковых запоминающих устройств (таких как внутренние жесткие диски и съемные диски), магнито-оптические устройства хранения, устройства хранения на оптических дисках, устройства флэш-памяти, полупроводниковые запоминающие устройства (такие как стираемая программируемая постоянная память (EPROM), электронно-перепрограммируемая постоянная память (EEPROM)), компакт-диск только для чтения (CD-ROM), цифровой многоцелевой диск только для чтения (DVD-ROM) или другие энергонезависимые устройства хранения).

Следует признать, что для ясности некоторые признаки настоящего изобретения, описанные в контексте отдельных вариантов осуществления, также могут быть предоставлены в комбинации в одном варианте осуществления. И наоборот, для простоты различные признаки настоящего изобретения, описанные в контексте одного варианта осуществления, также могут быть предоставлены отдельно, в любой подходящей комбинации или соответствующим образом в любых других вариантах осуществления настоящей заявки. Некоторые признаки, описанные в контексте различных вариантов осуществления, не должны рассматриваться как существенные признаки этих вариантов осуществления, если только вариант осуществления не является неэффективным без этих элементов.

Хотя настоящая заявка была описана в сочетании с конкретными вариантами осуществления настоящей заявки, представляется ясным, что многие альтернативы, модификации и вариации будут очевидны для специалистов в данной области техники. Поэтому подразумевается охват всех таких альтернатив, модификаций и вариаций, которые входят в сущность и широкую интерпретацию прилагаемых формулы изобретения.

Claims

1. Сейсмограф, содержащий:

блок сбора данных, соединенный с кварцевым генератором и выполненный с возможностью получения выборочных данных на основе локального тактового сигнала, и блок сбора данных дополнительно выполнен с возможностью получения фиксированного объема выборочных данных в течение каждого периода тактового сигнала;

обработки выборочных данных таким образом, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовал опорному объему.

2. Сейсмограф по п. 1, в котором обработка выборочных данных включает:

3. Сейсмограф по п. 2, в котором:

дополнение выборочных данных включает в себя: добавление выборочных данных на основе наклонной или гладкой кривой выборочных данных или добавление выборочных данных на основе среднего, медианного, конечного значения, арифметической разности или тождественного равенства определенного объема выборочных данных.

4. Сейсмограф по любому из пп. 1-3, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью:

5. Сейсмограф по любому из пп. 1-3, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью:

6. Сейсмограф по любому из пп. 1-3, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью: выключения приемника опорного сигнала или его перевода в состояние пониженного энергопотребления после обработки выборочных данных так, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовал опорному объему.

7. Сейсмограф по любому из пп. 1-3, в котором кварцевый генератор является кварцевым генератором с температурной компенсацией или термостатированным кварцевым генератором.

8. Сейсмограф по любому из пп. 1-3, где опорный тактовый сигнал является сигналом синхронизации навигационной системы или сигналом синхронизации сети 5G.

9. Сейсмограф по любому из пп. 1-3, где контроллер является однопоточным контроллером, который принимает выборочные данные при первом прерывании, получает опорный тактовый сигнал при втором прерывании и определяет обработку выборочных данных при третьем прерывании, причем приоритет второго прерывания является самым высоким.

10. Сейсмограф по любому из пп. 1-3, где блок сбора данных представляет собой аналого-цифровой преобразователь АЦП, который выполнен с возможностью использования локального тактового сигнала в качестве источника тактовых сигналов, и преобразователь АЦП запускается и получает одни выборочные данные, когда прибывает верхний край каждого тактового сигнала.

11. Способ управления выборочными данными сейсмографа, включающий:

обработку выборочных данных таким образом, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовал опорному объему.

12. Способ управления выборочными данными по п. 11, в котором обработка выборочных данных включает:

13. Способ управления выборочными данными по п. 12, согласно которому:

14. Способ управления выборочными данными по любому из пп. 11-13, дополнительно включающий:

15. Способ управления выборочными данными по любому из пп. 11-13, дополнительно включающий:

определение порога на основе точности кварцевого генератора, частоты локального тактового сигнала, генерируемого кварцевым генератором, и требований к точности синхронизации сейсмографа.

16. Способ управления выборочными данными по любому из пп. 11-13, в котором контроллер дополнительно выполнен с возможностью: выключения приемника опорного сигнала или его перевода в состояние пониженного энергопотребления после обработки выборочных данных так, чтобы объем обработанных выборочных данных соответствовал опорному объему.

17. Способ управления выборочными данными по любому из пп. 11-13, в котором опорный тактовый сигнал является сигналом синхронизации навигационной системы или сигналом синхронизации сети 5G.

18. Способ управления выборочными данными по любому из пп. 11-13, согласно которому способ выполняется однопоточно, выборочные данные принимают при первом прерывании, получают опорный тактовый сигнал при втором прерывании и определяют обработку выборочных данных при третьем прерывании, причем приоритет второго прерывания является самым высоким.

19. Контроллер, содержащий:

процессор; и

энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, содержащий компьютерные программные инструкции, хранящиеся на нем, которые при их выполнении процессором побуждают процессор осуществлять способ по любому из пп. 11-18.

20. Энергонезависимый машиночитаемый носитель данных, содержащий компьютерные программные инструкции, хранящиеся на нем, которые при выполнении процессором побуждают процессор осуществлять способ по любому из пп. 11-18.

21. Система сбора сейсмических данных, содержащая:

множество сейсмографов по любому из пп. 1-10; и