地震採集自動布線系統和方法與流程
2023-07-12 00:55:16
本發明涉及地震勘探與開發領域，更具體地，涉及一種地震採集自動布線系統和方法。
背景技術：
在對礦產、油氣、頁巖油氣及煤層氣的地震勘探與開發領域，在陸上地震採集項目中通常利用人工採集布線。目前的陸上地震採集項目，尤其是在變面元的高精度大道數觀測系統施工方案中，需要組織大規模的施工隊伍(上千人)，其中大部分是臨時徵召人員，對於施工人員的組織管理、操作培訓、生活保障都相當繁瑣和困難，隨著人力資源等成本的不斷提高，陸上地震採集項目的資金花費逐年攀升。
發明人發現，由於有經驗的臨時工人較少，上崗前培訓不足等，導致在人工採集施工中往往達不到施工設計要求，使得採集到的地震資料品質不高，影響後期的處理與解釋工作。因此，開發一種能夠精準定位的地震採集自動布線系統和方法是非常有必要的。
公開於本發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現要素：
本發明提供了一種地震採集自動布線方法和系統，其能夠精準定位採集區域，設計施工路線並自動布線以完成採集布線。
根據本發明的一方面，提出了一種地震採集自動布線系統，所述系統可以包括：多個無線定位單元，多個無線定位單元的坐標位置作為採集區域的基準坐標位置，並且多個無線定位單元的坐標位置的外接多邊形包圍採集區 域；主控單元，其基於基準坐標位置建立採集區域，並且基於採集區域設計自動布線單元的運行路線；以及自動布線單元，其基於運行路線進行自動布線，其中，主控單元被配置為根據自動布線單元的坐標位置和採集區域內的障礙物的坐標位置，引導自動布線單元繞開障礙物。
根據本發明的另一方面，提出了一種地震採集自動布線方法，所述方法可以包括以下步驟：接收多個無線定位單元的坐標位置作為採集區域的基準坐標位置，並且多個無線定位單元的坐標位置的外接多邊形包圍採集區域；基於基準坐標位置建立採集區域，並且基於採集區域設計自動布線單元的運行路線；基於運行路線控制自動布線單元進行自動布線；以及根據自動布線單元的坐標位置和採集區域內的障礙物的坐標位置，引導所述自動布線單元繞開障礙物。
本發明的方法和裝置具有其它的特性和優點，這些特性和優點從併入本文中的附圖和隨後的具體實施方案中將是顯而易見的，或者將在併入本文中的附圖和隨後的具體實施方案中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方案共同用於解釋本發明的特定原理。
附圖說明
通過結合附圖對本發明的示例性實施方案進行更詳細的描述，本發明的上述以及其它目的、特徵和優勢將變得更加明顯，其中，在本發明的示例性實施方案中，相同的參考標號通常代表相同部件。
圖1是示出了根據本發明的示例性實施方案的地震採集自動布線系統的示意圖。
圖2是示出了根據本發明的實施方案的自動布線單元在自動布線時規避障礙物的示意圖。
圖3是示出了根據本發明的示例性實施方案的自動布線單元在自動布線時規避障礙物的邏輯圖。
圖4是示出了根據本發明的示例性實施方案的地震採集自動布線方法的步驟的框圖。
具體實施方式
下面將參照附圖更詳細地描述本發明的優選實施方案。雖然附圖中顯示了本發明的優選實施方案，然而應該理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這裡闡述的實施方案所限制。相反，提供這些實施方案是為了使本發明更加透徹和完整，並且能夠將本發明的範圍完整地傳達給本領域的技術人員。
實施方案1
圖1是示出了根據本發明的示例性實施方案的地震採集自動布線系統的示意圖。
在該實施方案中，根據本發明的地震採集自動布線系統可以包括：多個無線定位單元101，多個無線定位單元101的坐標位置作為採集區域的基準坐標位置，並且多個無線定位單元101的坐標位置的外接多邊形包圍採集區域104；主控單元103，其基於基準坐標位置建立採集區域104，並且基於採集區域104設計自動布線單元102的運行路線；以及自動布線單元102，其基於運行路線進行自動布線，其中，主控單元103被配置為根據自動布線單元102的坐標位置和採集區域內的障礙物的坐標位置，引導自動布線單元102繞開障礙物。。
該實施方案通過無線定位單元101、主控單元103以及自動布線單元102來定位採集區域，設計施工路線並自動布線以完成採集布線，實現了精準定位的地震採集自動布線。
無線定位單元
在一個示例中，可以將多個無線定位單元101的坐標位置作為採集區域的基準坐標位置。可通過衛星定位技術實現對所述多個無線定位單元的坐標位置的定位。在一個示例中，無線定位單元101可配置為能夠定位自身坐標位置，並能夠將自身坐標位置作為基準坐標位置傳送給主控單元103。例如，無線定位單元101可以包括定位器和控制處理模塊。其中，定位器可以是衛星授時儀，比如GPS授時儀或北鬥授時儀等。定位器可通過現有的通過衛星定位技術(比如GPS定位技術等)實現對所述多個無線定位單元1的坐標位置的定位。控制處理模塊可以控制定位器的輸入和輸出，從而獲取當前坐標位置，並可以將當前坐標位置等發送給主控單元103。然而本領域技術人員 應理解，無線定位單元的結構不限於此，無線定位單元101也可不包括對自身進行定位的定位器，而是通過基於圖像獲取的衛星定位技術進行定位。
在一個示例中，可以用多個無線定位單元101的坐標位置的外接多邊形包圍採集區域104。
在一個示例中，可以在採集區域104內增加一個或多個無線定位單元101來增強信號。
主控單元
在一個示例中，主控單元103可以基於多個無線定位單元101的基準坐標位置建立採集區域104，並且基於採集區域104設計自動布線單元102的運行路線。
在一個示例中，基於採集區域104設計自動布線單元102的運行路線可通過本領域技術人員已知的現有技術手段來實現。例如，主控單元103可以具有設備控制與數據處理伺服器和數據傳輸模塊，設備控制與數據處理伺服器可以控制整套採集設備的採集軟體，數據傳輸模塊可以與無線定位單元101和自動布線單元102進行數據交換,從而使得主控單元103可以基於多個無線定位單元101的坐標位置建立採集區域104，可以基於採集區域104設計自動布線單元102的運行路線，並可以檢查各個設備的連接狀態。其中，主控單元103與無線定位單元101和自動布線單元102之間的數據傳輸可以使用TD-LTE數據傳輸，也可以使用基於TCP\IP協議的區域網路數據傳輸。但應當理解，本發明的數據傳輸方式並不局限於此，而是可以使用本領域技術人員已知的任何數據傳輸方式。
在一個示例中，主控單元103可以加載已完成的施工設計，並在所述施工設計的基礎上設計自動布線單元102的運行路線。施工設計的加載和運行路線的設計可以利用本領域技術人員已知的手段來實現。其中，主控單元103可以被配置為根據自動布線單元102的坐標位置和採集區域內的障礙物105的坐標位置，引導自動布線單元102繞開障礙物105。在實際的運行路線中，可以存在許多障礙物，如房屋、池塘等。這些地方既無法布線，也無法讓自動布線單元102通行。因此，可以根據自動布線單元102的坐標位置和採集區域內的障礙物的坐標位置，設計運行路線以引導自動布線單元102能夠在 自動布線時規避障礙物。
圖2是示出了根據本發明的實施方案的自動布線單元在自動布線時規避障礙物的示意圖，並且圖3是示出了根據本發明的示例性實施方案的自動布線單元在自動布線時規避障礙物的邏輯圖。
在一個示例中，主控單元103可以被配置為：對已建立的採集區域構建虛擬的矩形網格；將障礙物輪廓構建為包圍障礙物105的規則輪廓，將規則輪廓所覆蓋的網格節點標記為障礙物節點；以及在自動布線單元102在行進中遇到障礙物節點時，引導自動布線單元102繞開所述障礙物節點。其中可以利用建立的採集區域104構建一個虛擬的矩形網格，網格的縱、橫間隔之一可以為地震採集中的線距離，另一個可以為道距離。可以將障礙物105的輪廓構建為包圍障礙物的規則輪廓，將所述規則輪廓所覆蓋的網格節點標記為障礙物節點。例如，對於單個不規則形狀的障礙物，可以構建一個剛好包圍該障礙物的規則輪廓；對於多個邊緣距離小於預定數量網格節點的障礙物，可以合併構建一個規則輪廓等，其中規則輪廓可以限定為矩形或正方形等形狀。
參考圖3，在一個示例中，引導自動布線單元102在自動布線時規避障礙物節點可以包括如下步驟：步驟301，確定自動布線單元102所在的X軸初始坐標(x(mark))和Y軸初始坐標(y(mark))，並使自動布線單元102沿X軸前進方向移動(x(n)＝x(n-1))，其中，X軸垂直於Y軸，x(n)為自動布線單元102的當前X軸坐標，並且n>0；步驟302，當X軸前進方向上的下一節點為障礙物節點時，使自動布線單元102改為沿Y軸第一方向移動(y(n)＝y(n+1))，其中，y(n)為自動布線單元102的當前Y軸坐標，並且n>0，直到自動布線單元102的X軸前進方向上的下一節點不是障礙物節點，再使自動布線單元102改為沿X軸前進方向移動(x(n)＝x(n-1))；步驟303，在自動布線單元102改為沿X軸前進方向移動後，當自動布線單元102的Y軸第二方向上的下一節點不是障礙物節點時，使自動布線單元102改為沿Y軸第二方向移動(y(n)＝y(n-1))，直到自動布線單元102的Y軸坐標回到所述Y軸初始坐標(y(mark))；步驟304，在自動布線單元102的Y軸坐標回到所述Y軸初始坐標後，使自動布線單元102改為沿X軸前進方向移動(x(n)＝x(n-1))。如上所述，可以引導自 動布線單元102在自動布線時規避障礙物節點。
自動布線單元
在一個示例中，自動布線單元102基於運行路線進行自動布線可通過本領域技術人員已知的現有技術手段來實現。例如，自動布線單元102可以通過輪式載重車或負重仿生機器人等搭載電源站、交叉站、採集站和檢波器等地震採集設備，基於從主控單元103獲得的運行路線以及坐標位置和實時時間信息，自動布線單元102控制輪式載重車或負重仿生機器人按運行路線自動行進，並在定位點自動放置地震採集設備。
在一個示例中，當自動布線機所裝載的採集設備用完時或燃料消耗完畢，可自動到指定地點(比如補給中心106)進行補給。
本領域技術人員應理解，上面對本發明的實施方案的描述的目的僅為了示例性地說明本發明的實施方案的有益效果，並不意在將本發明的實施方案限制於所給出的任何示例。
實施方案2
圖4是示出了根據本發明的示例性實施方案的地震採集自動布線方法的步驟的框圖。
在該實施方案中，根據本發明的地震採集自動布線方法可以包括以下步驟：步驟401，接收多個無線定位單元的坐標位置作為採集區域的基準坐標位置，並且多個無線定位單元的坐標位置的外接多邊形包圍採集區域；步驟402，基於基準坐標位置建立採集區域，並且基於採集區域設計自動布線單元的運行路線；步驟403基於運行路線控制自動布線單元進行自動布線；以及步驟404，根據自動布線單元的坐標位置和採集區域內的障礙物的坐標位置，引導所述自動布線單元繞開障礙物。
該實施方案通過無線定位單元定位，建立採集區域，設計施工路線並自動布線以完成採集布線，實現了精準定位的地震採集自動布線。
在一個示例中，根據本發明的地震採集自動布線方法可以進一步包括：對已建立的採集區域構建虛擬的矩形網格；將障礙物輪廓構建為包圍障礙物的規則輪廓，將規則輪廓所覆蓋的網格節點標記為障礙物節點；以及在自動 布線單元在行進中遇到障礙物節點時，引導自動布線單元繞開所述障礙物節點。
在一個示例中，引導所述自動布線單元繞開障礙物節點可以包括：確定所述自動布線單元所在的X軸初始坐標和Y軸初始坐標，並使所述自動布線單元沿X軸前進方向移動，其中X軸垂直於Y軸；當所述X軸前進方向上的下一節點為障礙物節點時，使所述自動布線單元改為沿Y軸第一方向移動，直到所述自動布線單元的所述X軸前進方向上的下一節點不是障礙物節點，再使所述自動布線單元改為沿X軸前進方向移動；在所述自動布線單元改為沿X軸前進方向移動後，當所述自動布線單元的Y軸第二方向上的下一節點不是障礙物節點時，使所述自動布線單元改為沿Y軸第二方向移動，直到所述自動布線單元的Y軸坐標回到所述Y軸初始坐標；在所述自動布線單元的Y軸坐標回到所述Y軸初始坐標後，使所述自動布線單元改為沿X軸前進方向移動。
在一個示例中，可以通過衛星定位技術實現對多個無線定位單元的坐標位置的定位。
在一個示例中，可以在採集區域內增加一個或多個無線定位單元來增強信號。
本領域技術人員應理解，上面對本發明的實施方案的描述的目的僅為了示例性地說明本發明的實施方案的有益效果，並不意在將本發明的實施方案限制於所給出的任何示例。
本發明可以是系統、方法和/或電腦程式產品。電腦程式產品可以包括計算機可讀存儲介質，其上載有用於使處理器實現本發明的各個方面的計算機可讀程序指令。
計算機可讀存儲介質可以是可以保持和存儲由指令執行設備使用的指令的有形設備。計算機可讀存儲介質例如可以是――但不限於――電存儲設備、磁存儲設備、光存儲設備、電磁存儲設備、半導體存儲設備或者上述的任意合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉的列表)包括：可攜式計算機盤、硬碟、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPROM或快閃記憶體)、靜態隨機存取存儲器(SRAM)、 可攜式壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、數字多功能盤(DVD)、記憶棒、軟盤、機械編碼設備、例如其上存儲有指令的打孔卡或凹槽內凸起結構、以及上述的任意合適的組合。這裡所使用的計算機可讀存儲介質不被解釋為瞬時信號本身，諸如無線電波或者其他自由傳播的電磁波、通過波導或其他傳輸媒介傳播的電磁波(例如，通過光纖電纜的光脈衝)、或者通過電線傳輸的電信號。
這裡所描述的計算機可讀程序指令可以從計算機可讀存儲介質下載到各個計算/處理設備，或者通過網絡、例如網際網路、區域網、廣域網和/或無線網下載到外部計算機或外部存儲設備。網絡可以包括銅傳輸電纜、光纖傳輸、無線傳輸、路由器、防火牆、交換機、網關計算機和/或邊緣伺服器。每個計算/處理設備中的網絡適配卡或者網絡接口從網絡接收計算機可讀程序指令，並轉發該計算機可讀程序指令，以供存儲在各個計算/處理設備中的計算機可讀存儲介質中。
用於執行本發明操作的電腦程式指令可以是彙編指令、指令集架構(ISA)指令、機器指令、機器相關指令、微代碼、固件指令、狀態設置數據、或者以一種或多種程式語言的任意組合編寫的原始碼或目標代碼，所述程式語言包括面向對象的程式語言—諸如Smalltalk、C++等，以及常規的過程式程式語言—諸如「C」語言或類似的程式語言。計算機可讀程序指令可以完全地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立的軟體包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者完全在遠程計算機或伺服器上執行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡—包括區域網(LAN)或廣域網(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用網際網路服務提供商來通過網際網路連接)。在一些實施例中，通過利用計算機可讀程序指令的狀態信息來個性化定製電子電路，例如可編程邏輯電路、現場可編程門陣列(FPGA)或可編程邏輯陣列(PLA)，該電子電路可以執行計算機可讀程序指令，從而實現本發明的各個方面。
這裡參照根據本發明實施例的方法、裝置(系統)和電腦程式產品的流程圖和/或框圖描述了本發明的各個方面。應當理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計算機可讀程序指令 實現。
這些計算機可讀程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器，從而生產出一種機器，使得這些指令在通過計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器執行時，產生了實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的裝置。也可以把這些計算機可讀程序指令存儲在計算機可讀存儲介質中，這些指令使得計算機、可編程數據處理裝置和/或其他設備以特定方式工作，從而，存儲有指令的計算機可讀介質則包括一個製造品，其包括實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作的各個方面的指令。
也可以把計算機可讀程序指令加載到計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上，使得在計算機、其它可編程數據處理裝置或其它設備上執行一系列操作步驟，以產生計算機實現的過程，從而使得在計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上執行的指令實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規定的功能/動作。
附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的多個實施例的系統、方法和電腦程式產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或指令的一部分，所述模塊、程序段或指令的一部分包含一個或多個用於實現規定的邏輯功能的可執行指令。在有些作為替換的實現中，方框中所標註的功能也可以以不同於附圖中所標註的順序發生。例如，兩個連續的方框實際上可以基本並行地執行，它們有時也可以按相反的順序執行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執行規定的功能或動作的專用的基於硬體的系統來實現，或者可以用專用硬體與計算機指令的組合來實現。
以上已經描述了本發明的各實施例，上述說明是示例性的，並非窮盡性的，並且也不限於所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的範圍和精神的情況下，對於本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的技術改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。