一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站及方法
2023-12-09 22:30:26 1
一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站及方法
【專利摘要】一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站及方法，屬於石油、天然氣、煤炭資源勘探開發的地震數據採集【技術領域】。地震儀器主機系統通過第二光纜、第三光纜分別連接第三野外排列管理基站、第四野外排列管理基站，第三野外排列管理基站通過第一光纜連接第二野外排列管理基站，第二野外排列管理基站連接第一野外排列管理基站，第四野外排列管理基站連接第五野外排列管理基站，第五野外排列管理基站連接第六野外排列管理基站，第一野外排列管理基站的一端連接第六採集站、第一採集站，本發明把目前主流有線遙測地震儀中央記錄單元的數據相關疊加和質控分析等數據處理功能分流到了野外排列管理基站中去，極大地減輕了中央記錄單元的數據處理負擔。
【專利說明】一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站及方法，屬於石油、天然氣、煤炭資源勘探開發的地震數據採集【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，所有的主流有線遙測地震儀，無論是法國SERCEL公司的400系列、美國WesternGeco公司的Uniq系統、還是東方物探控股的INOVA公司的G3i儀器，都是把野外採集到的數據送到中央記錄單元(位於儀器艙內)來集中進行校驗、編排、去噪、相關、疊加、質控分析等各種處理，這就使得儀器主機的性能總是顯得捉襟見肘，總是出現不能滿足對海量數據進行高速、實時處理的需要。隨著地震勘探技術向著「兩寬一高」(寬方位、寬頻帶、高密度)方向的發展，這種情況已經變得越來越突出。野外接收道數從現在的數千道向著將來的數萬道、十幾萬道、百萬道級擴展，單炮數據量也從現在的幾十兆字節向著百兆級、千兆級、萬兆級字節發展，這就使得單純依靠提高中央記錄單元的硬體性能和數據處理能力來擴大採集系統道容量的做法遇到了無法突破的瓶頸，這主要是因為現階段電子製造技術的總體發展水平還不足以推出能夠對如此大的數據進行實時複雜運算處理，並且便於野外移動的小型計算機系統。
[0003]現在主流的有線遙測地震儀都是通過交叉站來管理野外排列的。交叉站把野外接收線「串」起來，野外採集單元採集到的地震數據送至交叉站後，由交叉站高速送至中央記錄單元，幾乎所有的數據處理功能都是在前述之中央記錄單元中完成，交叉站只是擔當了路由、緩存、電源管理和測試管理等功能。
【發明內容】
[0004]為了克服現有技術的不足，本發明提供一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站及方法，在其功能上，除了具有目前主流有線遙測地震儀交叉站的基本功能外，還增加了對數據進行校驗、編排、去噪、相關、疊加、質控分析以及壓縮解壓等功能，從而達到減輕中央記錄單元的負擔，進而實現整個採集系統道接收能力的跨越式突破，達到百萬道級。
[0005]一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站，把目前主流有線遙測地震儀中央記錄單元的數據校驗、編排、去噪、相關、疊加、質控分析以及壓縮解壓等主要數據處理功能分流到了若干個野外排列管理基站中去，中央記錄單元主要實現控制管理、同步管理、質量監控和數據記錄等功能；
[0006]中央記錄單元的數據處理負擔被分流到了若干個野外排列管理基站中去，使得整個採集系統的道接收能力得到了跨越式突破，達到了百萬道級；
[0007]野外排列管理基站為中央記錄單元對海量單炮數據的實時質量監控提供很「瘦小」的基礎數據；
[0008]各個野外排列管理基站對各自所管理的每一道數據進行獨立質量分析，包括均方根信號值、均方根噪音值、信噪比、初至起跳點、最小頻率、最大頻率和平均頻率分析，最後把這些分析結果連同檢波器的電阻值、漏電值和傾斜度值一同送往中央記錄單元供實時質量監控；
[0009]對於可控震源施工，中央記錄單元把參考掃描信號下傳到各個野外排列管理基站中，以便在其中對數據進行相關和疊加等處理；
[0010]當地震儀器主機系統啟動數據採集之前，中央記錄單元把相關採集參數下傳到每一個野外排列管理基站中去，同時校準其時鐘，確認同步序列關係；
[0011]每個野外排列管理基站管理一條接收排列，每條排列的最大實時帶道能力為一萬道；
[0012]存儲單元採用了極速軍工級固態硬碟，內部採用MLC多層FLASH單元，最高讀寫速度均達到2GB/S以上，平均無故障工作時間為2百萬小時；
[0013]各個野外排列管理基站之間以及野外排列管理基站和中央記錄單元之間的數據傳輸採用萬兆光纖網卡技術，最高實時數據傳輸速度達到10GB/S ；
[0014]如果採集到的海量地震數據來不及實時上傳到中央記錄單元，會暫時被存儲到野外排列管理基站內部的存儲單元中；當野外排列管理基站自動偵測到空閒時間間隙時，自動執行上傳命令，把存儲於其中的數據上傳到中央記錄單元；
[0015]野外排列管理基站傳送給中央記錄單元的是其所管理的接收排列採集到的最終SEGD數據。
[0016]一種有線遙測地震儀的野外排列管理方法，含有以下步驟；將主流有線遙測地震儀中央記錄單元的數據校驗、編排、去噪、相關、疊加、質控分析以及壓縮解壓等主要數據處理功能分流到了若干個野外排列管理基站中去，中央記錄單元主要實現控制管理、同步管理、質量監控和數據記錄功能；
[0017]野外排列管理基站配備了超高性能的硬體單元，進行數據處理，通過其上預留的兩個擴展口，實現功能擴展；通過掛接微波通訊單元，實現地震數據的微波傳輸；通過掛載雷射單元，實現地震數據的雷射傳輸；通過掛載網絡通信設備，組建地震區域網；
[0018]縱向上，每個野外排列管理基站管理一條接收排列，每條排列的最大實時帶道能力為一萬道；這裡所謂的接收排列是對採集鏈路的總稱，包括採集單元、電源供給單元、電纜和檢波器；
[0019]橫向上，各個野外排列管理基站依次「串」起來，遠端基站的通信和數據傳輸依靠近端基站來中繼，這裡所謂的遠端和近端是相對於中央記錄單元來說的；
[0020]野外排列管理基站內部選擇安裝GPS接收模塊；中央記錄單元和各個野外排列管理基站之間的時鐘同步依靠GPS來完成，精度達到納秒級；
[0021]野外排列管理基站內部沒有安裝GPS接收模塊時，中央記錄單元和各個野外排列管理基站之間的時鐘同步通過中央記錄單元所發送的同步時鐘序列實現；
[0022]存儲單元採用極速軍工級固態硬碟，內部採用MLC多層FLASH單元，最高讀寫速度均達到2GB/S以上，平均無故障工作時間為2百萬小時；
[0023]各個野外排列管理基站之間以及野外排列管理基站和中央記錄單元之間的數據傳輸採用萬兆光纖網卡技術，最高實時數據傳輸速度為10GB/S ；
[0024]野外排列管理基站為中央記錄單元對海量單炮數據的實時質量監控提供很「瘦小」的基礎數據；各個野外排列管理基站對各自所管理的每一道數據進行獨立質量分析，包括均方根信號值、均方根噪音值、信噪比、初至起跳點、最小頻率、最大頻率和平均頻率分析，最後把這些分析結果連同檢波器的電阻值、漏電值和傾斜度值一同送往中央記錄單元供實時質量監控；記錄長度為6秒，採樣率為I毫秒，每一道的單炮數據有24000多個字節，而上述這些分析結果僅僅只有幾十個字節，極大地對數據進行了瘦身，減輕了中央記錄單元在實時質量監控方面的負擔；
[0025]採集到的海量地震數據來不及實時上傳到中央記錄單元，暫時被存儲到野外排列管理基站內部的存儲單元中；當野外排列管理基站自動偵測到空閒時間間隙時(如放炮間隙或者查線時間)，會自動執行上傳命令，把存儲於其中的數據上傳到中央記錄單元；
[0026]對於可控震源施工，中央記錄單元會把參考掃描信號下傳到各個野外排列管理基站中，在其中對數據進行相關處理。
[0027]本發明的優點是把目前主流有線遙測地震儀中央記錄單元的數據相關疊加和質控分析等數據處理功能分流到了野外排列管理基站中去，極大地減輕了中央記錄單元的數據處理負擔，使整個採集系統的道接收能力得到了跨越式突破，達到了百萬道級。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定，如圖其中:
[0029]圖1為本發明的野外排列管理基站和中央記錄單元數據交換示意圖；
[0030]圖2為本發明的野外排列管理基站接口示意圖；
[0031]圖3為本發明的野外排列管理基站結構示意圖；
[0032]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
【具體實施方式】
[0033]顯然，本領域技術人員基於本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬於本發明的保護範圍。
[0034]實施例1:如圖1、圖2、圖3所示，一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站，
[0035]如圖1所示，地震儀器主機系統99通過第二光纜82、第三光纜83分別連接第三野外排列管理基站903、第四野外排列管理基站904，
[0036]地震儀器主機系統99與第三野外排列管理基站903之間的向左箭頭表示傳輸控制信號、參考掃描信號等，向右箭頭表示傳輸SEGD數據、質控分析數據等，
[0037]地震儀器主機系統99與第四野外排列管理基站904之間的向右箭頭表示傳輸SEGD數據、質控分析數據等，向左箭頭表示傳輸控制信號、參考掃描信號等，
[0038]第三野外排列管理基站903通過第一光纜81連接第二野外排列管理基站902，第二野外排列管理基站902連接第一野外排列管理基站901，
[0039]第四野外排列管理基站904連接第五野外排列管理基站905，第五野外排列管理基站905連接第六野外排列管理基站906，
[0040]第一野外排列管理基站901的一端連接第六採集站106、第一採集站101等採集站，第一野外排列管理基站901的另一端連接第七採集站107、第十二採集站112等採集站，
[0041]第二野外排列管理基站902的一端連接第二十六採集站206、第二十一採集站201等採集站，第二野外排列管理基站902的另一端連接第二十七採集站207、第二十二採集站212等採集站，
[0042]第三野外排列管理基站903的一端通過第五電纜85連接第三十六採集站306、第三十一採集站301等採集站，第三野外排列管理基站903的另一端連接第三十七採集站307、第三十二採集站312等採集站，
[0043]第四野外排列管理基站904的一端通過第四電纜84連接第四十六採集站406、第四十一採集站401等採集站，第四野外排列管理基站904的另一端連接第四十七採集站407、第四十二採集站412等採集站，
[0044]第五野外排列管理基站905的一端連接第五十六採集站506、第五^ 採集站501等採集站，第五野外排列管理基站905的另一端連接第五十七採集站507、第五十二採集站512等採集站，
[0045]第六野外排列管理基站906的一端連接第六十六採集站606、第六^ 採集站601等採集站，第六野外排列管理基站906的另一端連接第六十七採集站607、第六十二採集站612等採集站，
[0046]當地震儀器主機系統啟動數據採集之前，中央記錄單元把相關採集參數下傳到每一個野外排列管理基站中去，同時校準其時鐘，確認同步序列關係。
[0047]如果是可控震源施工，需要對數據進行相關處理，中央記錄單元同時把參考掃描信號下傳到每一個野外排列管理基站中去。
`[0048]採集過程中，野外排列管理基站根據接收自中央記錄單元的觀測系統、採樣率、記錄長度等參數，抽取當前炮的數據，並對當前炮數據進行相關等處理，生成單條接收排列的最終SEGD數據，這裡的單條接收排列指的是每個野外排列管理基站所管理的排列，是從兩個數據口接入的排列。
[0049]中央記錄單元對採集數據的質控分析依賴野外排列管理基站完成。中央記錄單元把質控分析參數下達後，野外排列管理基站對所管理和採集的數據進行相應的質控分析，而後這些分析結果會實時傳送回到中央記錄單元。
[0050]中央記錄單元的主要功能體現在任務調度、同步管理、匯總分析以及採集數據的接收和記錄等方面。
[0051]野外排列管理基站9的各個外置接口如圖2所示。野外排列管理基站9連接第一光纖口 1、第二光纖口 5、第一電源接口 6、第二電源接口 2、第一數據口 7、第二數據口 3、第一擴展口 8和第二擴展口 4 ；
[0052]電源接口為其提供外接9-15V直流電源。兩個電源接口中只有一個接入直流電源即可，另一個是為了實現在更換外接電源過程中保證其不掉電而設計的。更換電源時，先接上新的電源，並且確認連接無誤後再斷掉原來的電源連接。
[0053]兩個擴展口用於功能擴展，第一擴展口 8主要用於連接計算機通用設備，如鍵盤、滑鼠、顯示器、串口設備和乙太網設備等。第二擴展口 4主要用於連接地震儀器專用擴展設備，如外置GPS設備、遙爆系統的編解碼器設備以及無線通訊設備等。
[0054]兩個數據口分別用於連接野外接收線的高、低端。除了作為線上採集數據和控制信號的通道外，數據口還同時負責向外部排列設備輸送電源。
[0055]兩個光纖口用於野外排列管理基站之間以及野外排列管理基站和中央記錄單元之間的光纖連接。中央記錄單元、野外排列管理基站間的高速數據傳輸和交換通過這兩個埠實現。
[0056]野外排列管理基站的功能主要有六方面，如圖3所示。
[0057]電源管理模塊除了負責野外排列管理基站自身的電源供給，同時還負責向兩端的採集單元提供工作電壓。當距離中央記錄單元最近的野外排列管理基站檢測到中央記錄單元的排列加電命令後，其電源模塊馬上產生46V電壓，向兩邊加電。同時，這個野外排列管理基站也產生一個加電命令，去觸發跟它相連的其它設備單元進行加電。
[0058]接口管理模塊用來對數據幀按相關協議進行封裝或者拆裝，實現數據鏈路層的連接。
[0059]網絡通信模塊實現嵌入式設備的網絡化管理，從鏈路層、網絡層、傳輸層到應用層組進行全程管理。
[0060]測試管理模塊負責對自身以及所管理的野外設備進行測試。既包括設備上電後的初始化測試，也包括工作過程中依照中央記錄單元的指令對所管理的野外設備執行的特定測試。測試結束後，結果自動上傳給中央記錄單元。
[0061]數據緩存模塊負責對採集到的地震數據進行存儲，同時也負責數據處理過程中的緩存。
[0062]數據處理模塊由糾錯校驗、格式編排、去噪處理、相關處理、疊加處理和質控分析六個子模塊組成。
[0063]如上所述，對本發明的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本發明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站，其特徵在於把目前主流有線遙測地震儀中央記錄單元的數據校驗、編排、去噪、相關、疊加、質控分析以及壓縮解壓等主要數據處理功能分流到了若干個野外排列管理基站中去，中央記錄單元主要實現控制管理、同步管理、質量監控和數據記錄等功能； 中央記錄單元的數據處理負擔被分流到了若干個野外排列管理基站中去，使得整個採集系統的道接收能力得到了跨越式突破，達到了百萬道級； 野外排列管理基站為中央記錄單元對海量單炮數據的實時質量監控提供很「瘦小」的基礎數據； 各個野外排列管理基站對各自所管理的每一道數據進行獨立質量分析，包括均方根信號值、均方根噪音值、信噪比、初至起跳點、最小頻率、最大頻率和平均頻率分析，最後把這些分析結果連同檢波器的電阻值、漏電值和傾斜度值一同送往中央記錄單元供實時質量監控； 對於可控震源施工，中央記錄單元把參考掃描信號下傳到各個野外排列管理基站中，以便在其中對數據進行相關和疊加等處理； 當地震儀器主機系統啟動數據採集之前，中央記錄單元把相關採集參數下傳到每一個野外排列管理基站中去，同時校準其時鐘，確認同步序列關係； 每個野外排列管理基站管理一條接收排列，每條排列的最大實時帶道能力為一萬道；存儲單元採用了極速軍工級固態硬碟，內部採用MLC多層FLASH單元，最高讀寫速度均達到2GB/S以上，平均無故障工作時間為2百萬小時； 各個野外排列管理基站之間以及野外排列管理基站和中央記錄單元之間的數據傳輸採用萬兆光纖網卡技術，最高實時數據傳輸速度達到10GB/S ； 如果採集到的海量地震數據來不及實時上傳到中央記錄單元，會暫時被存儲到野外排列管理基站內部的存儲單元中；當野外排列管理基站自動偵測到空閒時間間隙時，自動執行上傳命令，把存儲於其中的數據上傳到中央記錄單元； 野外排列管理基站傳送給中央記錄單元的是其所管理的接收排列採集到的最終SEGD數據。
2.根據權利要求1所述的一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站，其特徵在於其具有六個功能模塊，分別為: 電源管理模塊除了負責野外排列管理基站自身的各種電源供給外，同時還負責向兩端的採集單元提供工作電壓； 接口管理模塊用來對數據幀按相關協議進行封裝或者拆裝，實現數據鏈路層的連接；網絡通信模塊實現嵌入式設備的網絡化管理，從鏈路層、網絡層、傳輸層到應用層組進行全程管理； 測試管理模塊負責對自身以及所管理的野外設備進行測試；既包括設備上電後的初始化測試，也包括工作過程中依照中央記錄單元的指令對所管理的野外設備執行的特定測試；測試結束後，結果自動上傳給中央記錄單元； 數據緩存模塊負責對採集到的地震數據進行存儲，同時也負責數據處理過程中的數據緩存； 數據處理模塊由糾錯校驗、格式編排、去噪處理、相關處理、疊加處理和質控分析六個子模塊組成； 具有完備的擴展口 ；一個擴展口用於連接計算機通用設備，鍵盤、滑鼠、顯示器、串口設備和乙太網設備；另一個擴展口用於連接地震儀器專用擴展設備，外置GPS設備、遙爆系統的編解碼器設備以及無線通訊設備。
3.根據權利要求1或2所述的一種有線遙測地震儀的野外排列管理基站，其特徵在於地震儀器主機系統通過第二光纜、第三光纜分別連接第三野外排列管理基站、第四野外排列管理基站， 第三野外排列管理基站通過第一光纜連接第二野外排列管理基站，第二野外排列管理基站連接第一野外排列管理基站， 第四野外排列管理基站連接第五野外排列管理基站，第五野外排列管理基站連接第六野外排列管理基站， 第一野外排列管理基站的一端連接第六採集站、第一採集站，第一野外排列管理基站的另一端連接第七採集站、第十二採集站， 第二野外排列管理基站的一端連接第二十六採集站、第二十一採集站，第二野外排列管理基站的另一端連接第二十七採集站、第二十二採集站， 第三野外排列管理基站的一端通過第五電纜連接第三十六採集站、第三十一採集站，第三野外排列管理基站的另一端連接第三十七採集站、第三十二採集站， 第四野外排列管理基站的一端通過第四電纜連接第四十六採集站、第四十一採集站，第四野外排列管理基站的另一端連接第四十七採集站、第四十二採集站，` 第五野外排列管理基站的一端連接第五十六採集站、第五十一採集站，第五野外排列管理基站的另一端連接第五十七採集站、第五十二採集站， 第六野外排列管理基站的一端連接第六十六採集站、第六十一採集站，第六野外排列管理基站的另一端連接第六十七採集站、第六十二採集站612， 野外排列管理基站連接第一光纖口、第二光纖口、第一電源接口、第二電源接口、第一數據口、第二數據口、第一擴展口和第二擴展口。
4.一種有線遙測地震儀的野外排列管理方法，含有以下步驟；將主流有線遙測地震儀中央記錄單元的數據校驗、編排、去噪、相關、疊加、質控分析以及壓縮解壓等主要數據處理功能分流到了若干個野外排列管理基站中去，中央記錄單元主要實現控制管理、同步管理、質量監控和數據記錄功能； 野外排列管理基站配備了超高性能的硬體單元，進行數據處理，通過其上預留的兩個擴展口，實現功能擴展；通過掛接微波通訊單元，實現地震數據的微波傳輸；通過掛載雷射單元，實現地震數據的雷射傳輸；通過掛載網絡通信設備，組建地震區域網； 縱向上，每個野外排列管理基站管理一條接收排列，每條排列的最大實時帶道能力為一萬道；這裡所謂的接收排列是對採集鏈路的總稱，包括採集單元、電源供給單元、電纜和檢波器； 橫向上，各個野外排列管理基站依次「串」起來，遠端基站的通信和數據傳輸依靠近端基站來中繼，這裡所謂的遠端和近端是相對於中央記錄單元來說的； 野外排列管理基站內部選擇安裝GPS接收模塊；中央記錄單元和各個野外排列管理基站之間的時鐘同步依靠GPS來完成，精度達到納秒級；野外排列管理基站內部沒有安裝GPS接收模塊時，中央記錄單元和各個野外排列管理基站之間的時鐘同步通過中央記錄單元所發送的同步時鐘序列實現； 存儲單元採用極速軍工級固態硬碟，內部採用MLC多層FLASH單元，最高讀寫速度均達到2GB/S以上，平均無故障工作時間為2百萬小時； 各個野外排列管理基站之間以及野外排列管理基站和中央記錄單元之間的數據傳輸採用萬兆光纖網卡技術，最高實時數據傳輸速度為10GB/S ； 野外排列管理基站為中央記錄單元對海量單炮數據的實時質量監控提供很「瘦小」的基礎數據；各個野外排列管理基站對各自所管理的每一道數據進行獨立質量分析，包括均方根信號值、均方根噪音值、信噪比、初至起跳點、最小頻率、最大頻率和平均頻率分析，最後把這些分析結果連同檢波器的電阻值、漏電值和傾斜度值一同送往中央記錄單元供實時質量監控；記錄長度為6秒，採樣率為I毫秒，每一道的單炮數據有24000多個字節，而上述這些分析結果僅僅只有幾十個字節，極大地對數據進行了瘦身，減輕了中央記錄單元在實時質量監控方面的負擔； 採集到的海量地震數據來不及實時上傳到中央記錄單元，暫時被存儲到野外排列管理基站內部的存儲單元中；當野外排列管理基站自動偵測到空閒時間間隙時(如放炮間隙或者查線時間)，會自動執行上傳命令，把存儲於其中的數據上傳到中央記錄單元； 對於可控震源施工，中央記錄單元會把參考掃描信號下傳到各個野外排列管理基站中，在其中對數據進行相關和疊加等處理。
【文檔編號】G01V1/22GK103592679SQ201310543183
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】羅福龍, 夏穎, 成新選 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司