СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ Российский патент 2008 года по МПК G01V1/46 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение имеет отношение к сбору сейсмических данных и, в частности, к способу и системе для передачи данных между несколькими удаленными станциями в группе и станцией сбора данных с использованием связанной ретрансляционной системы для взаимодействия между ними, позволяющей изменять пути передачи.

Описание предшествующего уровня техники

Сейсмическое исследование обычно использует источник сейсмической энергии для формирования акустического сигнала, который распространяется в земле и частично отражается подповерхностными сейсмическими отражателями (то есть поверхностями раздела между подповерхностными литологическими или текучими слоями, характеризующимися различными свойствами упругости). Отраженные сигналы обнаруживаются и регистрируются сейсмическими блоками, имеющими приемники, или сейсмоприемники, расположенные на поверхности земли или около поверхности земли, таким образом формируя сейсмическую разведку подповерхности. Зарегистрированные сигналы, или данные сейсмической энергии, затем могут быть обработаны, чтобы выдать информацию относительно подземных литологических образований, распознавая такие особенности, как, например, границы подземных литологических образований.

Как правило, сейсмические блоки или станции располагаются в группе, причем группа состоит из линии станций, к каждой из которых присоединен, по меньшей мере, один сейсмоприемник для регистрации данных от сейсмического разреза под группой. Для получения данных по большей области и для трехмерных представлений образования могут быть расставлены несколько линий параллельно рядом, таким образом, формируется решетка приемников. Часто станции и их сейсмоприемники расположены удаленно или разнесены. В наземной сейсмической разведке, например, могут быть размещены от сотен до тысяч сейсмоприемников разнообразным в пространственном отношении образом, таким как типичная конфигурации решетки, где каждая линия станций простирается на 5000 метров со станциями, расположенными каждые 25 метров, и последовательные линии станций расположены на расстоянии 200 метров.

Различные системы передачи сейсмических данных используются для соединения удаленных блоков сбора сейсмических данных со станцией управления. Вообще, сейсмическими станциями управляют из центрального местоположения, из которого передают сигналы управления на станции и собирают сейсмические и другие данные обратно от станций. В качестве альтернативы, сейсмические станции могут передать данные обратно на промежуточную станцию сбора данных, такую как концентратор, где данные регистрируются и сохраняются, пока не будут извлечены. В любом случае, различные станции обычно связаны друг с другом с использованием кабеля телеметрических данных. Другие системы используют беспроводные способы для управления и передачи данных, так чтобы отдельные станции не были соединены друг с другом. Тем не менее, другие системы временно хранят данные в каждой станции, пока данные не извлечены.

В случае станций, соединенных проводами, обычно несколько сейсмоприемников связаны в комбинации параллельных рядов на одной витой паре проводов, чтобы сформировать отдельную группу приемников или канал для станции. В течение процесса сбора данных вывод от каждого канала оцифровывается и регистрируется станцией для последующего анализа. В свою очередь, станции обычно присоединены к кабелям, используемым для передачи информации и транспортировки собранных данных на регистраторы, расположенные либо на станции управления, либо на станции концентратора.

В случае беспроводных сейсмических блоков каждый блок взаимодействует либо с центральной станцией управления, либо с концентратором через радиопередачу. Передача осуществляется либо непосредственно между каждым сейсмическим блоком и станцией управления, либо непосредственно между каждым сейсмическим блоком и концентратором. До некоторой степени, передачи являются сигналами высокой мощности большого радиуса действия, такими как между блоком сбора сейсмических данных и центральной станцией управления, передачи, как правило, требуют лицензии от местных управляющих властей. Блоки, способные к таким передачам, также имеют более высокие требования мощности и, таким образом, требуют больших пакетов батарей. До некоторой степени, блоки сбора сейсмических данных осуществляют передачу на станцию концентратора, используя сигнал малой мощности малого радиуса действия, блоки передатчика и приемника обычно должны иметь линию узла между ними.

Иллюстративным для предшествующего уровня техники является патент США N6070129, который выдвигает идею способа и устройства для передачи сейсмических данных на удаленную станцию сбора данных. В частности, блок сбора данных, имеющий присоединенный к нему сейсмоприемник, взаимодействует с центральной станцией либо непосредственно по радиоканалам, либо, в необязательном порядке, при посредстве промежуточной станции. До некоторой степени, используется большое количество блоков сбора данных, патент выдвигает идею, что каждое множество промежуточных станций может также использоваться, причем каждая промежуточная станция непосредственно взаимодействует с частью блоков сбора данных. Промежуточные станции могут действовать как концентраторы данных и могут также использоваться для управления различными задачами, выполняемыми их соответствующими группами блоков сбора данных. Передаются ли данные непосредственно между блоком сбора данных и центральной станцией или непосредственно между блоком сбора данных и промежуточной станцией, передающая система накапливает сейсмические данные, распределяет данные по последовательным окнам передачи и с перерывами (дискретно) передает данные во время последовательных передач, чтобы уменьшить разброс в потоке сейсмических данных.

Подобным образом патент США N6219620 выдвигает идею системы сбора сейсмических данных с использованием беспроводной телеметрии, в которой большое количество удаленных блоков сбора сейсмических данных группируются в множество ячеек и каждый блок сбора данных в ячейке взаимодействует непосредственно с узлом доступа ячейки, то есть концентратором, который в свою очередь взаимодействует с центральным блоком управления. Этот патент выдвигает идею, что во избежание перекрытия между сейсмическими передающими блоками в смежных ячейках смежные ячейки используют различные частоты для взаимодействия между блоками и их соответствующими узлами доступа ячейки. Другими словами, смежные ячейки работают в различных частотах, так чтобы отдельный блок сбора данных мог осуществлять передачу только на узел доступа ячейки, заданный для его ячейки.

Один недостаток вышеупомянутых сейсмических систем передачи предшествующего уровня техники состоит в том, что повреждение любой промежуточной станции передачи или узла доступа ячейки воспрепятствует взаимодействию с множеством блоков сбора сейсмических данных. Кроме того, до некоторой степени, отдельному блоку препятствуют осуществить передачу обратно на узел доступа его соответствующей ячейки вследствие факторов, внешних по отношению к блоку, участие и работа того блока в группе теряется. Например, блок может потерять радиосвязь с точкой доступа из-за слабого сигнала, погодных условий, топографии, помех от других электрических устройств, работающих около блока, дислокации позиции размещения блока или присутствия физической структуры в линии узла между блоком и точкой доступа.

Таким образом, было бы желательно обеспечить систему связи для группы сейсмической разведки, у которой имеется гибкость в передаче сигналов и данных на удаленные сейсмические блоки и станцию управления и/или сбора данных и от них. Система должна быть способна к взаимодействию между функциональными сейсмическими блоками, даже если одна или более промежуточных станций не в состоянии работать должным образом. Кроме того, система должна быть способна к взаимодействию между функциональными сейсмическими блоками, даже если изменение в экологических или физических условиях препятствует или предотвращает прямую передачу между удаленным блоком и его станцией управления.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ в соответствии с изобретением передает радиосигналы между отдельными блоками сбора сейсмических данных в группе таким образом, что передачи можно осуществить в ретрансляционной цепи через группу сейсмических блоков. Несколько блоков сбора сейсмических данных в группе выполнены с возможностью пропускания передач на несколько других сейсмических блоков. Более точно, любой блок сбора сейсмических данных в группе выполнен с возможностью передачи радиосигналов на несколько других блоков сбора сейсмических данных, установленных в пределах области радиосвязи передающего блока сбора сейсмических данных. Сеть связанных по радио блоков сбора сейсмических данных, такая как эта, позволяет, чтобы маршруты передачи сейсмических данных обратно на станцию управления были разнообразными, как желательно или необходимо. Другими словами, путь передачи, используемый для передачи данных от отдельных блоков сбора сейсмических данных в группе обратно на станцию управления, может быть изменен. В передачах вверх по цепочке, то есть от самого удаленного блока сбора сейсмических данных до станции управления, каждый блок получает сейсмические данные от сейсмического блока, расположенного "вниз" по цепочке, и передает полученные сейсмические данные вверх по цепи наряду с получением локально сохраненных сейсмических данных блока. Предпочтительно, по мере того как передача перемещается вверх по цепочке, она скачкообразно передается между блоками сбора сейсмических данных, чтобы она была ретранслирована каждому блоку в группе. Определенный путь передачи, то есть цепочка блоков, для любой заданной передачи может изменяться между передачами в зависимости от общих системных требований. Сигналы управления и подобные им могут передаваться обратно вниз по цепочке по тому же самому или по другому пути передачи.

Уровень переданного сигнала может быть изменен для корректировки области передачи для передающего сейсмического блока таким образом, чтобы можно было управлять количеством потенциальных получающих блоков сбора сейсмических данных. В одном варианте воплощения каждый блок сбора сейсмических данных является всенаправленным при его передаче и способен к соединению со всеми блоками в области 360° вокруг передающего блока. В качестве альтернативы, передающий сейсмический блок может использовать направленную антенну таким образом, чтобы передачи осуществлялись только одному или более блокам сбора сейсмических данных в ограниченном или единственном направлении или в более ограниченной области передачи. Предпочтительно отдельные блоки сбора сейсмических данных являются беспроводными и не требуют никакой внешней прокладки кабеля для передачи данных или управления блоком. Такие блоки могут содержать батарею, радиопередатчик/приемник малого радиуса действия, местный тактовый генератор, ограниченную локальную память, процессор и модуль сейсмоприемника. В одном варианте воплощения каждый блок может включать в себя антенну радиопередачи малого радиуса действия, запрессованную или иным образом интегрированную в корпус блока. В другом варианте воплощения каждый блок может включать в себя внешние штыри, которые используются не только для соединения блока с землей, но также и как проводящий кабелепровод, через который можно перезарядить батареи блока.

По меньшей мере, один и предпочтительно множество блоков сбора сейсмических данных в сети расположены в близости от станции управления таким образом, чтобы сеть могла использовать радиочастоту малого радиуса действия для передачи сейсмических данных на протяжении всего пути обратно к станции управления. В другом варианте воплощения изобретения станция управления расположена удаленно от сейсмических блоков, и один или более концентраторов расположены поблизости от блоков сбора сейсмических данных сети таким образом, чтобы сеть могла использовать радиочастоту малого радиуса действия, чтобы передать сейсмические данные концентраторам. Концентраторы, в свою очередь, могут хранить сейсмические данные и/или передавать их обратно, как желательно, станции управления.

Такой концентратор может включать в себя передатчик/приемник большого радиуса действия для взаимодействия со станцией управления, передатчик/приемник малого радиуса действия для взаимодействия с сетью блоков сбора сейсмических данных, память большого объема для долгосрочного хранения собранных сейсмических данных из сети, источник питания, местный тактовый генератор времени и процессор. В одном варианте воплощения концентраторы могут взаимодействовать со станцией управления через телеметрический кабель, взаимодействуя с сетью сбора сейсмических данных посредством передачи с малым радиусом действия.

В пределах сети передачи имеется множество путей передачи от самого удаленного блока до станции управления/концентратора. Конкретный путь передачи, который используется для любой заданной передачи, будет определен на основе сигнала между взаимодействующими блоками, рабочего состояния блока и эффективности пути.

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид сверху группы сейсмического сбора данных, иллюстрирующий возможные пути передачи между последовательностями блоков сбора сейсмических данных в группе.

Фиг.2 - вид сверху пути передачи сейсмических данных с использованием блоков сбора сейсмических данных.

Фиг.3 - вертикальная проекция блока сбора сейсмических данных согласно изобретению.

Фиг.4 - вид в разрезе сверху блока по фиг.2.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

В подробном описании изобретения одинаковые ссылочные номера повсюду используются для обозначения одинаковых частей. Различные элементы оборудования, такие как крепеж, арматура и т.д., могут быть опущены, чтобы упростить описание. Однако специалисты в области техники поймут, что такое традиционное оборудование может использоваться по желанию.

В отношении фиг.1, на ней показана сеть 10 передачи сейсмических данных согласно изобретению. Сеть 10 передачи состоит из множества сейсмических блоков 12 сбора данных, развернутых в сейсмической группе 14 и управляемых станцией 16 управления. Группа 14 образована из нескольких линий 18 блоков 12 сбора данных. Радиопередачи и, в частности, сейсмические данные передаются от сейсмического блока 12 к сейсмическому блоку 12 по мере того, как передача скачкообразно передается через сеть 10 к станции 16 управления. В одном варианте воплощения сети 10 концентраторы 20 расположены между группой 14 и станцией 16 управления. Несмотря на то что изобретение будет описано более подробно со ссылкой на передачу сейсмических данных, специалисты в данной области техники поймут, что изобретение охватывает любой тип передачи от сейсмического блока, включая, без ограничения, данные контроля качества.

Каждый блок 12 сбора данных имеет всенаправленную область 22 передачи и может сформировать беспроводную связь 23 с несколькими блоками сбора данных 12. Как показано, в пределах области 22 передачи блока 12 имеются несколько других блоков 12, выполненных с возможностью приема передачи, по существу, образуя локальную сеть, состоящую из блоков 12 сбора данных. Например, блок 12a имеет всенаправленную область 22a передачи. В пределы области 22a передачи блока 12a попадают сейсмические блоки 12b-12g сбора данных. С гибкостью для передачи нескольким блокам 12 сбора данных, каждый из которых имеет возможность принимать и передавать сейсмические данные нескольким другим блокам 12 в группе 14, каждый блок 12 в группе 14 представлен несколькими путями для передачи сейсмических данных обратно на станцию 16 управления. Например, блок 12' может передать данные обратно на станцию 16 управления, посылая их по пути 24, по пути 25 или по некоторому другому пути, как определено в соответствии с требованиями сети 10.

В другом варианте воплощения передающий сейсмический блок 12 может использовать направленную радиоантенну или антенную решетку таким образом, что передачи являются главным образом однонаправленными и производятся только на один или более сейсмических блоков 12 сбора данных в ограниченном направлении. В данной области техники обычно используются фазированные антенные решетки - группы, состоящие из двух или более антенн, - чтобы достичь направленности передачи и увеличения коэффициента усиления. При таких типах расположения антенны различные настраиваемые параметры антенны, такие как фаза, могут быть изменены для управления направленностью и коэффициентом усиления и, следовательно, диапазоном передачи. Таким образом, в целях данного описания, "однонаправленный" означает передачу с более высоким коэффициентом усиления по одной оси или в ограниченном направлении, тогда как "всенаправленный" означает передачу с практически одним и тем же коэффициентом усиления, по существу, в интервале 360°. Это поддержит гибкость для передачи нескольким блокам в направлении, в котором направлена передающая антенна, сокращая количество вариантов пути, которые должны быть обработаны всей системой, и таким образом, несколько путей, по которым будет осуществлена передача на одной и той же частоте в одно и то же время, не мешая друг другу. Кроме того, более высокий коэффициент усиления в отдельном или ограниченном направлении может быть достигнут без потребности в дополнительной мощности, или, в качестве альтернативы, требования по мощности могут быть уменьшены, и, таким образом, срок службы аккумулятора продлен, поддерживая тот же самый коэффициент усиления в качестве всенаправленного сигнала.

На иллюстрации по фиг.1 группа 14 показана как состоящая из трех последовательностей 18a, 18b и 18c блоков сбора сейсмических данных. Каждая последовательность 18a, 18b и 18c иллюстрирует отличающийся от других потенциальный путь передачи, определенный беспроводными линиями 23 связи между блоками 12 в последовательности. Специалисты в данной области техники поймут, что упомянутые беспроводные линии 23 связи предназначены только для иллюстративных целей, и, в целях изобретения, "последовательность" 18 сейсмических блоков 12 для отдельного пути передачи определена выбранным путем передачи, по которому данные передаются от одного блока 12 к другому. Таким образом, для любой заданной группы 14 "последовательность" блоков может постоянно изменяться между передачами. Такое расположение позволяет изменять маршрут передачи в случае какого-либо повреждения блока 12 в последовательности. Аналогично, маршруты передачи могут быть изменены в случае слабого сигнала между блоками 12 или для того, чтобы преодолеть топографические или другие препятствия, которые могут создавать помехи передачам с малым радиусом действия линии узла. Более того, кроме какого-либо повреждения блока может быть желательно изменить маршрут передачи просто из-за рабочего состояния блока. Например, блок с более низким уровнем заряженности батареи может использоваться по нисходящему потоку данных в конце последовательности, и его можно избегать как ретранслятор передачи далее по восходящему потоку данных, чтобы сберечь батареи блока, то есть блоки ретрансляции восходящего потока данных требуют большей мощности для ретрансляции передачи из-за совокупного размера передач.

В случае если желательны несколько смежных последовательностей, назначения параметров радиопередачи могут быть сделаны так, чтобы минимизировать взаимные помехи с другими передачами и позволить повторное использование тех же самых параметров передачи. Например, последовательность 18a может передать данные при первом наборе параметров радиопередачи, в то время как последовательность 18b может передать данные при втором наборе параметров. Так как передачи от последовательности 18 имеют малый радиус действия, может только быть необходимо для смежных последовательностей использовать другие параметры передачи. В этом отношении, физическое размещение сейсмического блока части группы 14, определенной как последовательность 18, может зависеть от возможностей передачи с малым радиусом действия сейсмических блоков 12 в смежной последовательности. Несмежные последовательности, использующие ту же самую последовательность, расположены достаточно обособленно, чтобы не создавать взаимных помех друг другу. Другими словами, последовательность 18b определена так, что ее ширина является достаточной, чтобы гарантировать, что любая передача от сейсмического блока 12 последовательности 18a, передающаяся с определенным набором параметров радиопередачи, не будет принята никаким сейсмическим блоком 12 последовательности 18c, настроенным на прием передачи, используя тот же самый набор параметров радиопередачи. Специалисты в данной области техники поймут, что существует много параметров передачи, которые могут быть настроены в этом отношении, в том числе не ограничивающие примеры частот, временных слотов, мощности, способов модуляции, коэффициента усиления направленной антенны, физического размещения блоков и последовательностей и т.д. Несомненно, взаимные помехи между смежными последовательностями, а также отдельными блоками, также могут быть минимизированы путем передачи в отдельных пакетах данных, посылаемых в коротких импульсах передачи.

Кроме того, хотя изображены три последовательности 18, чтобы указать возможные пути передачи, система 10 может содержать любое количество последовательностей. Количество последовательностей для любой заданной группы передач зависит от системных требований. Например, вместо нескольких последовательностей каждый блок 12 сбора данных в группе 14 может использоваться в единственном пути передачи таким образом, что вся группа 14 может рассматриваться как "последовательность" в целях описания. Специалисты в данной области техники поймут, что количество путей передачи и количество блоков сбора данных, используемых для любой заданной передачи, может находиться в постоянном изменении, чтобы максимизировать рабочие требования для отдельной передачи или группы передач.

В каждом случае сила переданного сигнала сейсмического блока 12 может быть изменена, чтобы скорректировать диапазон передачи для передающего сейсмического блока таким образом, что количеством потенциальных принимающих блоков 12 сбора сейсмических данных можно управлять.

По меньшей мере, один и предпочтительно несколько блоков 12 сбора сейсмических данных в сети 10 расположено в близости от станции 16 управления таким образом, чтобы сеть 10 могла использовать радиочастоту с малым радиусом действия для передачи сейсмических данных на станцию 16 управления от сейсмических блоков 12. Однако большим количеством данных, передаваемых на станцию управления, может быть трудно управлять, и они обычно требуют передатчиков высокой мощности с большим радиусом действия. Таким образом, в одном варианте воплощения изобретения данные накапливаются и сохраняются в нескольких рассредоточенных концентраторах 20, удаленных от станции 16 управления. Посредством накопления сейсмических данных в концентраторах 20 потребности в лицензиях на радиопередачу и других требованиях, связанных с передачами с большим радиусом действия, можно избежать. Концентраторы 20 расположены в близости от блоков 12 сбора сейсмических данных сети 10 таким образом, чтобы сеть 10 могла использовать радиопередачи малой мощности с малым радиусом действия, чтобы передать сейсмические данные на концентраторы 20. Концентраторы 20, в свою очередь, могут хранить сейсмические данные или передавать их обратно, при желании, на станцию 16 управления. В одном варианте воплощения концентраторы локально хранят сейсмические данные, но передают данные контроля качества, принятые от блоков сбора данных, обратно на станцию 16 управления.

Во многом подобно отдельным блокам 12 сбора данных, каждый концентратор 20 предпочтительно также имеет диапазон передачи 26, который охватывает несколько блоков 12 сбора сейсмических данных. Как в группе 14 передача данных от последовательности 18 на накопитель 20 может быть сделана от множества блоков 12. Например, накопитель 20a имеет всенаправленную область передачи 26a. В пределы области передачи 26a накопителя 20a попадают блоки 12h-12j сбора сейсмических данных. По существу, любой из блоков 12h-12j сбора данных может передать сейсмические данные от последовательности 18a на накопитель 20a. Таким образом, повреждение одного из блоков сбора данных, такого как 12h, не воспрепятствует тому, что сейсмические данные от последовательности 18a будут переданы вверх по линии. Вместо этого для пути передачи от последовательности 18a к концентратору 20a будет просто изменен маршрут через работающий блок сбора данных, такой как блок 12i или 12j. Концентраторы 20 могут также быть установлены таким образом, чтобы они находились в пределах диапазона передачи с малым радиусом действия смежных концентраторов.

Как описано выше, сеть 10 может функционировать либо как однонаправленная сеть, то есть концентраторы 20 используются только для приема сейсмических данных, переданных от группы 14, либо как двунаправленная сеть, то есть концентраторы 20 выдают командные сигналы группе 14 в дополнение к приему сейсмических данных, переданных от группы 14.

В другой конфигурации сейсмические данные передаются обратно от группы 14 с использованием сети связанных блоков 12 сбора сейсмических данных, но сигналы управления передаются непосредственно каждому блоку 12 сбора данных либо от станции управления 16, либо от сопряженного концентратора 20. В таком случае блок 12 сбора данных может быть способным к приему передач с большим радиусом действия непосредственно от отдаленного источника с достаточной мощностью передачи для такой связи, то есть станция управления 16, сопряженный концентратор 20 или радиостанции ретранслятора используются для расширения области обслуживания, даже хотя сам блок 12 сбора данных способен только к интервальным передачам с малым радиусом действия для отправки сейсмических данных обратно на станцию управления или концентратор.

Передачи на станцию 16 управления от накопителей 20 или блоков 12 сбора данных могут также включать в себя информацию глобальной системы позиционирования (GPS) или другую обзорную информацию, чтобы установить местоположение отдельного блока 12 в целях записи показаний прибора и в целях поиска. Это особенно желательно для беспроводных блоков, как описано здесь, так как может быть трудно определить местонахождение таких блоков после поиска. Обзорная информация глобальной системы позиционирования (GPS) может также быть полезной в выборе пути передачи в группе, как описано выше.

В действии предпочтительный путь передачи может быть предварительно установлен в блоках 12 или предопределен. Аналогично, дополнительные пути передачи могут быть предварительно установлены в блоках 12 или предопределены. Эти предварительно установленные пути, а также количество путей, требуемых для отдельной группы 14, определяются на основе объема данных, которые будут переданы, скоростей передачи данных, уровня сигнала и количества радиоканалов "реального времени", имеющих такие различные параметры передачи, что исключены взаимные помехи каналов радиопередачи, батареи питания, местоположения блока и т.д.

До передачи или набора передач по последовательности может использоваться сигнал радиомаяка, чтобы подтвердить предпочтительный путь передачи, аналогичным образом, как специализированная сеть или одноранговая сеть идентифицирует системы в пределах сети. В качестве альтернативы, вместо того чтобы передать данные с использованием предварительно установленного или предопределенного пути, сигнал маяка может использоваться для установления пути передачи с использованием описанных выше параметров. Если сигнал маяка передан и предпочтительный путь передачи недоступен, система 10 будет искать другой путь передачи через сейсмические блоки. В одном варианте воплощения передается сигнал маяка и локальные блоки в пределах области обслуживания посылают сигнал обратной связи, подтверждающий прием ими сигнала маяка. Как только путь подтвержден или установлен, в зависимости от обстоятельств, путь может быть "заперт" в целях отдельной передачи таким образом, чтобы система 10 не продолжала искать другой путь. Сигнал маяка может быть сгенерирован изнутри группы 14 самими сейсмическими блоками или инициирован станцией управления или концентратором.

Также может использоваться сигнал синхронизации, чтобы синхронизировать время регистрации для блоков системы 10, посредством установления будущего момента времени t(0), в который должна начаться регистрация слежения сейсмическими блоками 12. Напротив, согласно предшествующему уровню техники обычно отсылается импульсный сигнал, который немедленно инициирует регистрацию каждым сейсмическим блоком в то время, когда он принимает сигнал, таким образом соответствующие предшествующему уровню техники сейсмические блоки, расположенные ближе к источнику сигнала, начинают регистрацию раньше, чем сейсмические блоки, более отдаленные от источника сигнала. В предпочтительном варианте воплощения изобретения все сейсмические блоки 12 могут быть настроены начинать регистрацию в определенное время, таким образом, данные, переданные обратно через сеть 10, имеют отметку времени на основе сигнала времени синхронизации. В этом отношении все данные являются синхронизированными по времени независимо от пути передачи, используемого сетью, или промежутка времени, который необходим сети для передачи данных через сеть.

Тем же образом, также желательно установить задержку данных по пути на основе времени главного генератора синхроимпульсов таким образом, чтобы данные, которые не имеют отметку времени, могли быть синхронизированы с данными от других сейсмических блоков. Описанная сеть 10 позволяет извлекать данные через радиопередачу в режиме реального времени или почти реального времени.

Хотя изобретение было описано в самом широком смысле как обладающее гибкостью, чтобы изменять пути передачи данных, то есть каждый блок имеет беспроводные линии связи с несколькими другими блоками, чтобы передавать собранные сейсмические данные от группы блоков сбора данных обратно на станцию управления или концентратор, также истинно, что ни одна система передачи предшествующего уровня техники не использует блоки сбора сейсмических данных как промежуточные устройства передачи. Таким образом, одним аспектом изобретения, как иллюстрировано на фиг.2, является использование непосредственно блоков 12 сбора сейсмических данных, сконфигурированных в предопределенной последовательности, как промежуточные устройства для проходящих передач от сейсмического блока в последовательности к станции управления. В этом отношении последовательность 40 сейсмических блоков 42 предопределена и задается наиболее удаленным блоком 42a и множеством промежуточных блоков от 42b до 42i. Каждый блок 42 в последовательности 40 имеет беспроводную линию 44 связи в пределах ее области 46 передачи только с блоками, расположенными непосредственно вверх и непосредственно вниз по последовательности. Например, сейсмический блок 42g способен к взаимодействию только с сейсмическими блоками 42f и 42h через их соответствующие беспроводные линии 44 связи, потому что только блоки 42f и 42h находятся в пределах области 46 передачи блока 42g. После сбора данных блок 42g передаст собранные данные вверх по последовательности блоку 42h вместе с любыми данными, принятыми по беспроводной передаче от блока 42f. Все сейсмические данные от блоков 12, составляющих последовательность 40, будут переданы вверх по последовательности на станцию 16 управления. Станция 16 управления может аналогично использовать сейсмические блоки 12, чтобы передать сигналы управления и командные сигналы обратно вниз по последовательности.

Как упомянуто выше, одним эффектом изобретения является возможность использовать гибкие пути передачи, которые могут быть быстро изменены на основе различных внутренних и внешних параметров, воздействующих на сеть. Такая гибкость также делает саму сеть намного более надежной. Предпочтительно пути передачи могут быть установлены и/или для них могут быть изменены маршруты на лету на основе этих параметров. Другое преимущество системы состоит в том, что она использует меньшую мощность при передаче сигнала на заданное расстояние через многократные короткие передачи, чем требовалось бы для одной передачи на то же самое расстояние. Другими словами, поскольку мощность, требуемая для передачи сигнала, уменьшается пропорционально квадрату расстояния передачи, намного более оптимально передавать сигнал за несколько коротких пересылок, чем передавать тот же самый сигнал на то же самое расстояние за одну пересылку. Это истинно даже для передач малой мощности с малым радиусом действия. Несомненно, дополнительное преимущество системы согласно изобретению состоит в том, что она устраняет потребность приобретения лицензий на радиопередачу с большим радиусом действия. Наконец, в отличие от предшествующего уровня техники система согласно изобретению устраняет потребность физически определять местонахождение концентратора или подобного устройства в середине сейсмической группы, а также не использовать концентратор, чтобы сортировать и организовать несколько передач сейсмических данных, исходящих непосредственно от отдельных блоков сбора сейсмических данных.

Обращаясь к отдельным блокам сбора сейсмических данных, как иллюстрировано на фиг.3 и 4, каждый блок 12 является предпочтительно беспроводным и не требует никакой внешней прокладки кабеля для передачи данных или управления блоком. Каждый блок 12 может содержать батарею 30, радиопередатчик/приемник 31 малого радиуса действия, местный тактовый генератор 32, ограниченную локальную память 33 и процессор 34, размещенные в корпусе 35. Модуль 36 сейсмоприемника может быть размещен в корпусе 35 или присоединен к нему внешним образом. Может быть использовано любое стандартное оборудование для радиопередачи малого радиуса действия. Одним не ограничивающим примером является оборудование стандарта Wi-Fi на беспроводную связь, где параметры передачи могут быть выбраны для обеспечения схем модуляции несущей сигнала, такие как кодирование с дополняющим кодом (CCK) / двоичное сверточное кодирование пакетов (PBCC), или технология расширения спектра сигнала прямой последовательностью (DSSS) или схем c несколькими несущими, таких как мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM) и многостанционный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA). Емкость локальной памяти предпочтительно ограничена, так как локальные сейсмические данные сохраняются только на короткий промежуток времени. Далее, поскольку блоку 12 нужно только передавать сигнал малого радиуса действия, требования по мощности для блока минимизированы в отличие от увеличенных требований мощности, необходимых для передачи более сильного сигнала на более отдаленное принимающее устройство. Сокращая требования к памяти, требования передачи и требования батареи, минимизируется полная стоимость, а также физический размер и вес каждого блока.

Хотя каждый блок может включать в себя антенну, присоединенную через внешний соединитель, в одном варианте воплощения изобретения каждый блок 12 может включать в себя антенну 36 радиопередачи малого радиуса действия, запрессованную или иным образом интегрированную в корпус 35 блока. Это устраняет потребность во внешнем соединителе. Каждый блок 12 может также содержать идентификацию по радиочастоте или подобные идентифицирующие знаки отличия, такие как штриховой код. Наконец, каждый блок 12 может включать в себя приемник для приема радиопередач большого радиуса действия непосредственно от станции управления или концентратора, как описано выше.

В другом варианте воплощения каждый блок 12 может включать в себя внешние штыри 37, которые используются не только для соединения блока с землей, но также и как проводящий кабелепровод, через который можно перезарядить батареи блока. Такая конфигурация минимизирует потребность во внешних соединителях, которые известны в промышленности как источник различных проблем, таких как коррозия, утечки и т.д., или, в качестве альтернативы, потребность в ином случае открывать запечатанный блок. Хотя могут быть использованы любые форма, длина или количество штырей, одна предпочтительная конфигурация использует три штыря, которые могут также использоваться, чтобы соединить блок с землей. В конфигурации с тремя штырями два из штырей связаны с батареей через реле или подобный механизм. Третий штырь используется для управления реле. Во время зарядки реле должно быть замкнуто; после зарядки реле было бы разомкнуто, чтобы предотвратить разрядку батареи.

Концентратор 20 (не показан) может включать в себя радиопередатчик/приемник большого радиуса действия для взаимодействия со станцией 16 управления, радиопередатчик/приемник малого радиуса действия для взаимодействия с сетью блоков 12 сбора сейсмических данных, источник питания, местный тактовый генератор и процессор. В одном варианте воплощения концентратор 20 действует просто как промежуточный приемник/передатчик большого радиуса действия, чтобы ретранслировать передачи малого радиуса действия от сети сейсмических блоков 12 на станцию 16 управления. В другом варианте воплощения концентратор 20 снабжен памятью большого объема для хранения сейсмических данных, переданных от сети сейсмических блоков 12. В любом варианте воплощения концентратор 20 может ретранслировать сигналы управления и другую передачу от станции 16 управления обратно на сеть сейсмических блоков 12. Тем же образом концентратор 20 может быть расположен для функционирования в качестве местной станции управления для сети сейсмических блоков 12. Хотя предпочтительный вариант воплощения использует радиочастоту для передач между концентратором 20 и станцией управления 16, передачи между ними могут также произойти через различные другие транспортные средства передачи, такие как телеметрический кабель или оптический кабель.

Хотя определенные функциональные возможности и варианты воплощения изобретения были подробно описаны здесь, легко понять, что изобретение охватывает все модификации и расширения в пределах объема и сущности следующей формулы изобретения.

Изобретение относится к сбору сейсмических данных. Сущность: обеспечивают множество блоков сбора сейсмических данных, каждый из которых выполнен с возможностью сбора сейсмических данных, приема радиопередачи малого радиуса действия и осуществления радиопередачи малого радиуса действия. Используют, по меньшей мере, два из упомянутых блоков сбора сейсмических данных для передачи сейсмических данных посредством радиопередачи малого радиуса действия на другой блок сбора сейсмических данных в группе. Используют, по меньшей мере, два из упомянутых блоков сбора сейсмических данных для приема сейсмических данных, переданных посредством радиопередачи малого радиуса действия от другого блока сбора сейсмических данных в группе. Разделяют упомянутое множество блоков сбора сейсмических данных, по меньшей мере, на два подмножества блоков сбора сейсмических данных. Используют технологии радиопередачи малого радиуса действия, имеющей такие установленные параметры, что в каждом подмножестве может осуществляться радиопередача без взаимных помех. Предложены также варианты системы передачи сейсмических данных. Технический результат: гибкость в передаче сигналов и данных на удаленные сейсмические блоки и станции управления, взаимодействие между блоками системы, даже если одна или более промежуточных станций окажутся недееспособны либо экологические или физические условия препятствуют передаче между блоком и станцией. 7 н. и 75 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ передачи сейсмических данных, содержащий этапы

обеспечения множества блоков сбора сейсмических данных, причем каждый из упомянутых блоков сбора сейсмических данных выполнен с возможностью сбора сейсмических данных, приема радиопередачи малого радиуса действия и осуществления радиопередачи малого радиуса действия;

использования, по меньшей мере, двух из упомянутых блоков сбора сейсмических данных для передачи сейсмических данных посредством радиопередачи малого радиуса действия на другой блок сбора сейсмических данных в группе, и

использования, по меньшей мере, двух из упомянутых блоков сбора сейсмических данных для приема сейсмических данных, переданных посредством радиопередачи малого радиуса действия от другого блока сбора сейсмических данных в группе,

разделения упомянутого множества блоков сбора сейсмических данных, по меньшей мере, на два подмножества блоков сбора сейсмических данных и

использования технологии радиопередачи малого радиуса действия, имеющей такие установленные параметры, что в каждом подмножестве может осуществляться радиопередача без взаимных помех.

обеспечения принимающей станции для приема радиопередачи малого радиуса действия, по меньшей мере, от одного блока сбора сейсмических данных в упомянутой группе;

идентификации, после упомянутого развертывания, по меньшей мере, двух отдельных путей передачи от блока сбора сейсмических данных до принимающей станции, причем путь передачи определен как цепочка, по меньшей мере, из двух блоков сбора сейсмических данных и принимающей станции, каждый из которых выполнен с возможностью осуществления связи последовательным образом посредством радиопередачи малого радиуса действия;

выбора пути передачи из идентифицированных путей передачи на основе набора критериев для пути передачи; и

передачу сигнала по упомянутому выбранному пути передачи.

по меньшей мере, три беспроводных блока сбора сейсмических данных, каждый из которых содержит

корпус,

батарею,

радиопередатчик малого радиуса действия, расположенный в упомянутом корпусе,

радиоприемник малого радиуса действия, расположенный в упомянутом корпусе,

местный тактовый генератор, расположенный в упомянутом корпусе,

локальную память, расположенную в упомянутом корпусе,

процессор, расположенный в упомянутом корпусе, и

сейсмоприемник; и

приемный блок, содержащий

батарею и

радиоприемник малого радиуса действия,

при этом упомянутые блоки сбора сейсмических данных размещены в группе, так что каждый блок сбора сейсмических данных находится в пределах радиопередачи малого радиуса действия с возможностью контактирования с, по меньшей мере, двумя другими блоками сбора сейсмических данных.

по меньшей мере, три беспроводных блока сбора сейсмических данных, каждый из которых содержит

корпус,

батарею,

передатчик стандарта Wi-Fi, расположенный в упомянутом корпусе;

приемник стандарта Wi-Fi, расположенный в упомянутом корпусе,

местный тактовый генератор, расположенный в упомянутом корпусе,

локальную память, расположенную в упомянутом корпусе,

процессор, расположенный в упомянутом корпусе, и

сейсмоприемник; и

приемный блок, содержащий

батарею и

приемник стандарта Wi-Fi,

при этом упомянутые блоки сбора сейсмических данных размещены в группе, так что каждый блок сбора сейсмических данных находится в пределах радиопередачи малого радиуса действия с возможностью контактирования с по меньшей мере двумя другими блоками сбора сейсмических данных.

по меньшей мере, десять беспроводных блоков сбора сейсмических данных, каждый из которых содержит

радиопередатчик малого радиуса действия,

радиоприемник малого радиуса действия и

сейсмоприемник; и

приемный блок, содержащий радиоприемник малого радиуса действия,

при этом упомянутые блоки сбора сейсмических данных размещены в группе, так что множество отдельных блоков сбора сейсмических данных находится в пределах радиопередачи малого радиуса действия с возможностью контактирования с по меньшей мере двумя другими блоками сбора сейсмических данных, смежными с ними, так чтобы образовывались по меньшей мере два пути радиопередачи малого радиуса действия между смежными блоками сбора сейсмических данных, исходящих из этого множества отдельных блоков, и

при этом упомянутый приемный блок находится в пределах радиопередачи малого радиуса действия с возможностью контактирования с по меньшей мере двумя блоками сбора сейсмических данных.

по меньшей мере, четыре беспроводных блока сбора сейсмических данных, размещенных в группе, каждый из которых содержит

радиопередатчик малого радиуса действия,

радиоприемник малого радиуса действия и

сейсмоприемник; и

приемный блок, содержащий

батарею и

радиоприемник малого радиуса действия,

при этом по меньшей мере два блока сбора сейсмических данных имеют первый набор параметров пути передачи и

при этом по меньшей мере два блока сбора сейсмических данных имеют второй набор параметров пути передачи, причем упомянутые первый и второй наборы параметров пути передачи отличаются друг от друга.

множество блоков сбора сейсмических данных, размещенных в группе, каждый из которых содержит

радиопередатчик малого радиуса действия,

радиоприемник малого радиуса действия и

сейсмоприемник;

модуль-концентратор, содержащий радиоприемник малого радиуса действия; и

по меньшей мере, разных два пути беспроводной передачи малого радиуса действия через упомянутую группу от каждого из множества блоков сбора сейсмических данных к упомянутому концентратору,

при этом каждый путь передачи содержит множество упомянутых блоков сбора сейсмических данных.