提供旁路開關以繞過出故障的節點的製作方法

2023-12-02 08:04:01

專利名稱：提供旁路開關以繞過出故障的節點的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及提供旁路開關以便繞過拖纜(streamer)中出故障的一個或更多 個節點。
背景技術：
海洋地震拖纜是一種可以長達幾千米的長線纜狀結構。該拖纜包括沿著拖纜長度 方向的聲學傳感器(例如，地震檢波器或水中聽音器)陣列和相關電子設備。聲學傳感器 用於進行海洋地震勘探。 通常，由海上船隻拖著許多拖纜進行海洋地震勘探。從海上船隻開始、通常從海上
船隻的尾部開始部署拖纜。將每條拖纜從巻軸或巻筒上鬆開從而部署到水中。 拖纜中的電子器件(包括傳感器和其它器件)與拖纜中通過一條或更多條通信鏈
路互連的網絡節點相關聯。該網絡節點包括經由一條或更多條通信鏈路進行通信的遙測模塊。 在相對惡劣的海洋環境中，存在可以使拖纜中的網絡節點失靈的某種可能性。傳 統上，如果網絡節點失靈，則根據出故障的網絡節點中的故障類型，其可能使整條拖纜失 靈。因此，如果出故障的網絡節點使整條拖纜失靈，則整條拖纜都報廢了，需要從水體中取 回拖纜以更換出故障的網絡節點。這樣的過程既費時又費錢。

發明內容
—般說來，按照一個實施例，拖纜包括通信鏈路和通過該通信鏈路互連的多個網 絡節點。該多個網絡節點中的每一個被配置成進行自檢，以便檢測相應的網絡節點的故障 狀況。提供旁路開關以便能夠繞過出故障的一個或更多個網絡節點。 —般說來，按照另一個實施例，系統包括控制器和含有網絡的電纜，該網絡包括與 該控制器連接的至少一條通信鏈路。該電纜還包括通過該至少一條通信鏈路互連的網絡節 點，其中該網絡節點使得能夠進行地下勘探，並被配置成進行自檢以便檢測故障狀況。該 電纜還包括旁路開關，以便從所述至少一條通信鏈路中繞過出故障的一個或更多個網絡節 點。 其它或可替代特徵可以從如下描述、從附圖以及從權利要求中明顯看出。


圖1示出了按照一個實例的、能夠在水體中部署拖纜的海上船隻。 圖2示出了拖纜的示例性網絡的一部分，其中網絡包括含有按照一個實施例的旁
路開關的網絡節點。 圖3是拖纜的另一示例性網絡的一部分的框圖，其中網絡節點包括按照一些實施 例的旁路開關。 圖4是按照一個示例性實施例的網絡節點的框圖。
圖5是按照一個實施例的、網絡節點執行的過程的流程圖。
具體實施例方式
在如下的描述中，將闡述許多細節以實現對本發明的理解。但是，本領域技術人員 應該明白，不用這些細節也可以實現本發明，並且可以從所描述的實施例中得出許多變體 或修改。 圖1示出了海上船隻100，該海上船隻100具有用於部署拖纜102(或多條拖纜 102)的巻軸或巻筒104，其中拖纜102是具有許多電子器件103的電纜狀結構，電子器件 103用於進行海底112下的地下結構114的地下勘探。在下文中，術語"拖纜"旨在涵蓋被 海上船隻拖著的拖纜或設在海底112上的海底電纜。 電子器件103可以包括傳感器、操縱或導航器件、氣槍控制器(或其它信號源控制 器)、定位器件(例如，聲學定位器件)、和/或其它器件。將拖纜102的一部分部署在海面 110下的水體108中。 此外，在圖1中描繪了許多信號源105，信號源105產生傳播到水體108中和傳 播到地下結構114中的信號。該信號被地下結構114中的各層(包括阻擋體(resistive body) 116)反射回來，阻擋體116可以是含碳氫化合物的儲層、含淡水層、注入區等中的任 何一種。由阻擋體116反射的信號向上傳播到拖纜102的傳感器，從而被傳感器檢測。測
量數據被傳感器收集起來，該傳感器可以存儲測量數據和/或將測量數據發回到海上船隻 100上的控制系統(或控制器)106。 雖然源105被描繪成與拖纜102分開，但在其它實現方式中源105也可以是拖纜 102的一部分。 拖纜102的傳感器可以是用諸如水中聽音器或地震檢波器的聲學傳感器實現的 地震傳感器。信號源105可以是諸如氣槍或炸藥的地震源。在一種可替代實現方式中，傳 感器可以是電磁(EM)傳感器，並且信號源105可以是產生傳播到地下結構114中的EM波 的EM源。 拖纜102的各種電子器件103是網絡節點的一部分或者與網絡節點耦接，而網絡 節點是拖纜102中的網絡的一部分。拖纜102中的網絡包括使網絡節點互連的一條或更多 條通信鏈路，其中網絡節點包括使得能夠經由一條或更多條通信鏈路通信的遙測模塊。拖 纜102的網絡節點能夠經由網絡與設置在海上船隻100上的控制系統106通信。例如，網 絡節點能夠經由網絡將傳感器收集的測量數據傳送給控制系統106以便加以處理。此外， 控制系統106能夠將命令發送給各種電子器件，譬如，操縱或導航器件、氣槍控制器、聲學 定位器件和其它器件，以便執行預定任務(譬如，操縱以便橫向定位拖纜102，激活氣槍來 產生源地震信號，激活聲學定位器件來檢測拖纜的位置等)。 —般說來，網絡節點指的是可以經由拖纜102的網絡進行通信的任何器件。網絡 節點可以由控制系統106例如通過使用命令包來尋址。此外，可以在網絡節點與控制系統 106之間傳送數據包，以便傳送測量數據或其它數據。 儘管在這個討論中提到的是拖纜，但應該注意到，按照一些實施例的機制和技術 也可以用在進行地震或EM勘探的陸基電纜上。 與設置在拖纜102中的網絡相關的問題在於一個或更多個網絡節點在勘探操作期間可能失靈。期望的是，即使一個或更多個網絡節點失靈了，也能夠使勘探操作繼續下 去。為了使拖纜102在這種情形下能夠繼續工作，可以繞過出故障的網絡節點(多個網絡 節點)。在一些實施例中，通過使用網絡節點設有的旁路開關來實現網絡節點的繞過，其中 旁路開關可由網絡節點本身控制或可由控制系統106控制。 按照一些實施例的網絡節點的特徵在於，當網絡節點從斷電狀態開始加電或從休 眠狀態(其是與完全通電狀態相比功率減小了的狀態)開始加電時，網絡節點能夠執行自 檢過程。如果作為自檢過程的結果，網絡節點檢測到它已經經歷了會致使它不能在拖纜102 中工作的故障狀況，則網絡節點可以設置它相應的旁路開關以繞過出故障的網絡節點，或 者網絡節點可以向控制系統106發送某種故障指示，使得控制系統106可以向相應的旁路 開關發送命令以繞過出故障的網絡節點。 請注意，"旁路開關"可以包括一個或更多個開關器件，包括電開關器件和/或光開 關器件。 圖2示出了按照一個實施例的拖纜中的網絡的一部分。在圖2中描繪的拖纜網絡 的一部分包括網絡節點202A、202B和202C，它們分別包含收發器206A、206B和206C。收發 器206A、206B和206C能夠經由拖纜網絡的通信鏈路200發送和/或接收數據(和/或命 令)。 收發器206A、206B和206C可以是電收發器或光收發器。電收發器能夠經由電通 信鏈路傳送數據，而光收發器能夠經由光鏈路傳送光信號。因此，在一些實施例中，拖纜網 絡的通信鏈路200可以是電鏈路或光鏈路(或兩者)。 網絡節點202A、202B和202C中的每一個還包括相應的旁路開關204A、204B和 204C(其可以是電開關或光開關)。可以將每個旁路開關204設置在繞過相應的收發器206 的第一 (旁路)位置上，或者在將相應的收發器206與通信鏈路200連接的第二 (連接)位 置上。在圖2的實例中，旁路開關204A被設置在連接位置上，以便將網絡節點202A的收發 器206A與通信鏈路200連接。類似地，網絡節點202C的旁路開關204C被設置在連接位置 上，以便將收發器206C與通信鏈路200連接。但是，網絡節點202B的旁路開關204B被設 置在旁路位置上以便繞過相應的收發器206B(換句話說，使網絡節點204B與通信鏈路200 電隔離) 每個網絡節點可以包括控制旁路開關204的位置的控制邏輯。或者，可以使用從 控制系統106 (圖1)發送的遠程命令來實現網絡節點202中的旁路開關204在不同位置之 間的設置。 在圖2中描繪的實例中，網絡節點202B被認為是出故障的網絡節點，已經從通信 鏈路200中繞過出故障的網絡節點，使得出故障的網絡節點202B不會干擾其它工作的網絡 節點(包括圖2中的網絡節點202A、202C)的通信。 在工作中，當首先部署好拖纜102並使網絡節點處在斷電或休眠狀態下時，旁路 開關204被設置在它們各自的旁路位置上(以便使相應的網絡節點與通信鏈路200隔離)。 一旦對各個網絡節點供電，網絡節點就執行自檢過程。注意，拖纜具有多個部分，可以對該 多個部分每次一個地依次通電。 如果網絡節點202檢測到它是可工作的，則網絡節點可以將相應的旁路開關204 設置在連接位置上，以便將網絡節點202的收發器206與通信鏈路200連接。但是，如果網
5絡節點檢測到故障，則網絡節點將相應的旁路開關204設置在旁路位置上，以便使網絡節 點與通信鏈路200隔離。應該注意到，可替代地，網絡節點可以向控制系統106(圖1)發送 有關網絡節點通過了還是沒有通過自檢過程的指示，而不是讓網絡節點設置相應的旁路開 關的位置。然後，控制系統106可以發送適當命令，以便將旁路開關設置在旁路或連接位置 上。 請注意，儘管提到了將一個旁路開關的位置設置成繞過網絡節點或將網絡節點與 通信鏈路200連接，但應該注意到，在其它實現方式中，設置多個旁路開關來進行繞過或連 接。 圖3示出了拖纜網絡的不同的實施例。在圖3的實施例中，兩條通信鏈路302和 304用於使網絡節點306A、306B和306C互連。每個網絡節點306A、306B、306C具有相應的 一對收發器308和310(網絡節點306A中的一對308A、310A，網絡節點306B中的一對308B、 310B，以及網絡節點306C中的一對308C、310C)。收發器308A-308C用於通信鏈路302上的 通信，而收發器310A-310C用於通信鏈路304上的通信。在可替代實現方式中，可以在拖纜 網絡中使用附加的通信鏈路。 如在圖3中進一步描繪的那樣，每個網絡節點還包括相應的一對旁路開關312和 314(網絡節點306A中的312A、314A，網絡節點306B中的312B、314B，以及網絡節點306C中 的312C、314C)。 在圖3的示例性布置中，網絡節點306B是被繞過的節點，而網絡節點306A、306C 是與通信鏈路302、304連接的工作節點。 圖4示出了與電子器件103(或多個電子器件103)耦接的網絡節點400的示例性 框圖。在一種可替代實現方式中，網絡節點400可以是電子器件103的一部分。網絡節點 400可以是圖2的網絡節點202或圖3的網絡節點306。電子器件103的實例包括傳感器、 操縱或導航器件、信號源控制器、定位器件等。 網絡節點400包括控制邏輯404和存儲器406。控制邏輯404可以用微控制器或 微處理器實現。控制邏輯404與網絡節點400中的遙測模塊408連接，其中遙測模塊408包 括收發器410 (在圖2和圖3中描繪的收發器206、308和310中的任何一個)和旁路開關 412 (在圖2和圖3中描繪的旁路開關204、312和314中的任何一個)。如果旁路開關412 被設置在將收發器410與通信鏈路414連接的連接位置上，遙測模塊408允許網絡節點400 在通信鏈路414(圖2和圖3中的通信鏈路200、302和304中的任何一條)上通信。但是， 如果旁路開關412被設置在繞過收發器410的旁路位置上，則網絡節點400與通信鏈路414 電隔離。 控制邏輯404可以執行上面討論過的自檢過程。此外，控制邏輯404還能夠與海 上船100上的控制系統106 (圖1)通信。 圖5示出了按照一個實施例的、網絡節點執行的過程的流程圖。該網絡節點首先 從斷電狀態或休眠狀態開始加電(在502中)。作為加電過程的一部分，網絡節點執行(在 504中)自檢過程，以便對網絡節點測試故障狀況。如果檢測到故障狀況(在506中)，則 網絡節點使(在508中)網絡節點的旁路開關繞過網絡節點。網絡節點能夠通過使用控制 邏輯404(圖4)來直接控制旁路開關412的設置或經由通信鏈路414將某種指示發送給遠 程控制系統106 (圖1)，使旁路開關進行這種旁路。響應於這種指示，遠程控制系統106能夠向網絡節點400發送命令，以便將旁路開關412設置成繞過網絡節點。 如果未檢測到故障狀況(在506中)，則網絡節點使(在510中)旁路開關設置在
將網絡節點與通信鏈路連接的連接位置上。 通過與網絡節點執行自檢過程的能力結合地使用按照一些實施例的旁路開關，提 供了能夠使出故障的網絡節點被繞過以便拖纜網絡的其餘部分仍然可以繼續工作的技術 和機制。由於可以繞過出故障的網絡節點，因此操作者無需為了修理或替換出故障的網絡 節點(這會是既費時又高度費力的過程)的目的而從水中取回拖纜。 雖然已經參考數量有限的實施例公開了本發明，但從本公開內容中獲益的本領域 技術人員會明白從中得出的許多修改和變體。所附權利要求旨在涵蓋這種落入本發明的精 神和範圍之內的修改和變體。
權利要求
一種用於在海洋勘探中使用的拖纜或者用在陸地勘探中的地震電纜的部件，所述部件包括通信鏈路；通過所述通信鏈路互連的多個網絡節點，其中所述多個網絡節點中的每一個被配置成進行自檢，以便檢測相應的網絡節點的故障狀況；以及用於繞過出故障的一個或更多個網絡節點的旁路開關。
2. 如權利要求1所述的部件，其中，所述旁路開關包括電開關。
3. 如權利要求1所述的部件，其中，所述旁路開關包括光開關。
4. 如權利要求1所述的部件，其中，所述通信鏈路包括電鏈路和光鏈路中的至少一種。
5. 如權利要求1所述的部件，其中，所述多個網絡節點中的每一個包括控制邏輯，所述 控制邏輯控制相應的旁路開關的設置。
6. 如權利要求5所述的部件，其中，如果所述控制邏輯在自檢中檢測到故障狀況，則所 述控制邏輯被配置成將相應的旁路開關設置在使相應的網絡節點與所述通信鏈路電隔離 的位置上。
7. 如權利要求1所述的部件，其中，每個網絡節點包括收發器，並且其中相應的旁路開 關能被設置在繞過所述收發器的第一位置上，並且能被設置在將所述收發器與所述通信鏈 路連接的第二位置上。
8. 如權利要求1所述的部件，還包括與所述網絡節點耦接的電子器件。
9. 如權利要求8所述的部件，其中，所述電子器件包括傳感器、操縱器件、信號源控制 器和定位器件中的至少一種。
10. 如權利要求1所述的部件，還包括 使所述多個網絡節點互連的至少一條第二通信鏈路；以及第二組旁路開關，用於從所述第二通信鏈路中繞過出故障的一個或更多個網絡節點。
11. 如權利要求1所述的部件，其中，所述多個網絡節點中的每一個被配置成響應於所 述網絡節點從斷開狀態和休眠狀態之一開始加電而進行自檢。
12. 如權利要求1所述的部件，其中，每個網絡節點被配置成經由所述通信鏈路而向遠 程控制系統傳送故障狀況的指示，並且從所述遠程控制系統接收命令以便設置相應的旁路 開關的位置。
13. —種海洋地震勘探系統，包括具有如權利要求1-12中任何一項所述的部件的拖纜；以及 拖船。
14. 一種陸地地震勘探系統，包括具有如權利要求1-12中任何一項所述的部件的陸地地震電纜；以及 振動卡車。
15. —種進行地震勘探的方法，包括部署如權利要求1-12中任何一項所述的拖纜或地震電纜；以及 獲取地震數據。
全文摘要
用在地下勘探中的拖纜或電纜包括通信鏈路；通過該通信鏈路互連的多個網絡節點，其中該多個網絡節點中的每一個被配置成進行自檢，以便檢測相應的網絡節點的故障狀況；以及用於繞過出故障的一個或更多個網絡節點的旁路開關。
文檔編號H04B1/74GK101785201SQ200880102566
公開日2010年7月21日 申請日期2008年6月3日 優先權日2007年6月15日
發明者G·A·M·德雷格 申請人:格庫技術有限公司