Способ сбора сейсмической информации и система для сбора сейсмической информации Советский патент 1990 года по МПК G01V1/22 

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть применено в системах сбора информации..

Цель изобретения - повышение эффективности использования канала связи и снижение электропотребления сейсмостанциями системы.

На фиг.1 изображена, структурная электрическая схема системы сбора сейсмической информацииj на фиг.2 - временные диаграммы ее работы.

Система содержит сейсмические станции 1.11.M,...,1.N, линию 2 связи, устройство 3 регистрации и обработки информации, приемник 4, декодер 5 информации, декодер 6 номера станции, элементы 7.1,... ...,7.N задержки, элемент ИЛИ 8, хронизатор 9, кодер 10 номера станции, кодер 11 информации, коммутатор 12, передатчик 13, сейсмоприемник 14, пороговьй Элемент 15, триггеры 16 и 17 и элемент И 18.

На временных диаграммах 19-29 показаны сигналы на выходах элементов системы,

Сейсмостанций 1.1,...,1.N соединены линией 2 связи. Вход приемника 4 каждой станции 1.1,...,1.N является входом станции, а выход передатчика 13 каждой станции 1.1,...,1.N - выхо- дом станции. При этом выход приемниУ1

эо ;о ю со to

ка 4 одной из станций подключен к входу устройства 3 обработки и регист- р ации информации (на фиг. 1 устройство 3 подключено к приемнику 4 станции 1.1). Кроме того, выход приемника А соединен с первым входом декодера 5 информации и первым входом декодера 6 номера станции, N выходов которого соединены с входами N элементов за- -.1ержки 7.1,...,7.N. Выходы последних соединены с N входами элемента ИЛИ 8, выход которого соединен с входом хро- низатора 9, первый выход которого соединен с передатчиком 13, второй выход - с первым входом первого триггера 16, третий выход - с вторым входом второго триггера 17, а четвертый выход - с первым входом коммутатора 12. Последовательно соединены сейсмо- приемник 14, пороговый элемент 15, второй триггер 17, кодер 11 инфор- мации, коммутатор 12 и передатчик 13. Кроме того, выход сейсмоприемника 14 соединен с вторым входом кодера 11 информации, выходы триггеров 16 и 17 соединены с входами элемента И 18, выход которого соединен с N+1-м входом элемента ИЛИ 8, выход декодера 5 информации соединен с вторым входом декодера 6 номера станции и вторым входом первого триггера 16. Выход кодера 10 номера станции соединен с вторым входом коммутатора 12.

Система работает следующим образом В исходном состоянии после вклю

чения питания триггер 1б находится в единичном состоянии, а триггер 17 - в нулевом. Сейсмоприемник 14 каждой из станций 1,1,...,1.N осуществляет непрерывное преобразование сейсмических колебаний в электрический сигнал. Если амплитуда этого сигнала или его действующее или среднее выпрямленное значение на станции 1.М (одна из стан ций 1.1,.. .,1.N) превышает некоторое заранее заданное значение, являющеес простейшим первоначальным критерием выявления опасвьйс природных явлений то на выходе порогового элемента 15, который может быть аналоговым или цифровым, появляется единичное напряжение (фнг. 2, временная диаграмма 19) устанавливающее на выходе тригера 17 единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 20), поступающее на вход элемента И 18. На выходе элемента И 18 также устанавливается единичное напряжение (фиг.2, временная

0

50

диаграмма 21), так как и на другом его входе присутствует единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 22) с выхода триггера 16, находящегося в исходном единичном состоянии. Единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 23) устанавливается также на выходе элемента ИЛИ 8 и переводит в рабочее состояние передающий хронизатор 9. Напряжение (фиг.2, временная диаграмма I i) с выхода хронизатора 9 включает на время передачи Т, передатчик 13, который производит модуляцию и передачу в линию 2 связи сигнала, имеющегося на его информационном входе, на который подается сигнал в виде последовательного кода с коммутатора 12. Коммутатор 12 Б соответствии с кодом, имеющимся на его адресных входах, производит преобразование имеюш.егося на его входах данных параллельного кода с кодеров 10 и 11 номера станции и информации. Номер станции 1.М может принимать значение от 1 до N и должен быть различным для всех N станций 1.1,...,1«М,.,.,1.N системы сбора сейсмоинформации..Кодер 11 информации преобразует напряжение или код с сейсмоприемника 14 в параллельный код на своем выходе. Через кодер 11 информации в сообщение, передаваемое в линию 2 связи передатчика 13, вводится также информация о выходном напряжении триггера 17 (фиг.2, диаграмма 20), свидетельствующая о том, превышено или нет .пороговое значение выходным сигналом сейсмоприемника 14 на зтой.сейсмо- станции 1.М, Эта информация может, например, передаваться специально выделенными символами сообщения и служит остальным станциям системы сигналом к началу передачи своего сообщения. В начале передачи сообщения импульс напряжения (фиг.2, временная диаграмма 25) -с выхода хронизатора 9 устанавливает триггер 16 в единичное состояние, подготавливая его к приему информации о превышении порогов.ого значения выходным сигналом сейсмоприемника 14 на других станциях 1.1,..., 1.N и давая воз .ож- ность хронизатору 9 через элементы И 18 и ИЛИ 8 запуститься от единичного напряжения (фиг.2, временная диаграмма 20) с выхода триггера 1.7, если в сообщениях, принятых от других

станций системы, за время между двумя передачами этой станции 1.М не будет обнаружено превышения порогового значения сейсмосигналом на выходе сейсмоприемника 14 одной из станций 1.1,...,1.N, т.е. если триггер 16 этих станций не перебросится в нулевое состояние. Импульс напряжения (фиг.2, временная диаграмма 26) с выхода хронизатора 9 в конце передачи устанавливает триггер 17 в нулевое состояние (фиг.2, диаграм- ма 20), подготавливая его к запоминанию факта превышения порога сейсмосигналом на выходе своего сейсмоприемника 14 за время между двумя передачами сообщения станции 1.М. Сообщение, переданное станцией 1.М, на которой сигнал с выхода сейсмоприемника 14 превысил пороговое значение раньше, чем на других стан- . циях 1 .1,, i., 1 .N, принимается остальными N-1 станциями 1.1,..., 1.N и самой передающей сейсмостанцией 1.М. На выходе приемника 4 каждой сейсмостанции 1.1,...,1.N к окончанию передачи сообщения имеется параллельный код, поступающий на декодеры 5 и 6. Декодер 6 номера станции формирует единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 27) на одном из своих N выходов, соответствующих номеру станции 1.М, передавшей сообщение, только в том случае, если на выходе декодера 5. информации имеется единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 28). Оно появляется только тогда, когда на сейсмостанции 1.М., передавшей сообщение, на выходе триггера 17 присутствует единичное напряжение, т.е. только в том случае, когда сигнал с сейсмоприемника 14 превьщгает пороговый уровень порогового элемента 15, Импульс напряжения проходит через соответствующий элемент 7 задержки в виде импульса напряжения (фиг.2, вре-. менная диаграмма 29), задержанного относительно исходного импульса на такое время tj , чтобы передача сообщения станцией, принявшей сообщение

от сейсмостанции 1.М, происходила в отведенном для нее временном интервале. Эти временные интервалы форми- . руются так же, как в известных системах связи с временным разделением каналов. Каждой из станций -1.1,..., ..., 1.N определен для передачи вре- .

мелной интервал Т , превьщ ающий длительность сообщения Т на величину защитного временного интервала . Передача сообщения станциями 1.1,..., ..., 1.N производится в порядке их

номеров 1,,..,N, заложенных в кодер Ю номера станции. Часть из этих N станций в системе сбора информации

может отсутствовать, и сообщений в отведенных для них временных интервалах в этом случае не передается. На временных диаграммах 19-29 (фиг.2) показан случай, когда сейсмосигнал

превышает пороговое значение на станциях 1.1 и 1.3 в первом цикле передачи сообщения станцией 1.1. длиной Т, где N 4, и на станции 1.2 во втором цикле передачи сообщения станцией 1.1. Импульс напряжения проходит через элемент ИЛИ 8. Импульс с выхода последнего разрешает работу хронизатора 9. Коммутатор 12 и передатчик 13 передают сообщение, содержащее информацию с кодера 11 и номер станции с кодера 10.

Время Т 2 между двумя передачами сообщения одной из станций 1.1,..., ...,1,N системы не должно превышать

максимального интервала опроса сей- смоинформации с сейсмоприемника 14, обеспечивающего вьзделение сейсмоин- формации с заданной частотой в устройстве 3 регистрации и обработки

информации. Например, если требуется выделить сейсмоинформацию с частотой f 0,5 Гц, то интервал опроса N T не должен превышать 1/5 f, т.е. должен быть не более 0,4 с. Для N 4

время Tj, отведенное на передачу

информации одной станцией 1, не должно превышать 0,1 с.

Процесс передачи сообщения каждой станцией продолжается до тех пор, по-

ка на всех станциях напряжение на выходе порогового элемента 15 (фиг.2, временная диаграмма 19) не станет нулевым. При этом на выходе триггера 17 по окончании передачи

сообщения устанавливается нулевое напряжение. Новое включение хронизатора 9 происходит только посредством импульса в случае приема сообщения от других станций, на которых имеется превышение сейсмосигналом порого- вого уровня. Если ни в одном из принятых за время между двумя собственными передачами сообщений не заре- гистрировано превьшение порогового

уровняs то передача сообщений прекращается. Если в принятых сообщениях обнаружено превышение порогового уроня, то триггер 16 устанавливается в Нулевое состояние, запрещая прохож дение единичного напряжения на выход элемента И 18, так как в этом случа€ Единичное напряжение на выходе элемента И 18, включив на передачу че- рез элемент ИЛИ 8 хронизатор 9, нарушило бы имеющуюся в системе син- :|сронность передачи сообщений различ- Йыми станциями системы.

Если превышение сейсмосигналом порогового уровня произошло кратковременно только на одной станции 1 .М системы, например, из-за помехи,, ТО эта станция передает два сообщения; первое сообщение - по той при- , что на ней произошло превы- ение порогового уровня; второе со- Ьбщение - что было принято свое же Первое сообщение, в котором содержалась информация о превышении порого- feoro уровня. Все остальные станции системы передают сообщение только один раз, так как информация о пре- Вьшении порогового уровня содержится только в первом сообщении станции 1.М, от которого они и переходят в режим передачи сообщения.

Переход всех станций системы в режим поочередной передачи сообщений производится в случае, если хотя

бы на одной станции системы сейсмо- сигнал превышает пороговый уровень. Обратный переход всех станций систе в режим ожидания происходит, когда на всех станциях системы сейсмосиг- нал ниже порогового уровня.

Перевод станций системы в режим передачи сообщения сигналом с други станций имеет приоритет по сравнению с переходом в режим передачи от своего сейсмосигнала. Это сделано для устранения возможности временного рассогласования временных интервалов передачи сообщения отдельными станциями и возникновения вслед

ствие этЬго наложений передачи сообщения одной станции н а передачу сообщения другой станцией.

Если на нескольких станциях системы произошло одновременное превы- шение сейсмосигналом порогового уровня и они начали передачу сообщений С разницей во времени не более Т, ТО в системе возможен или сбой синхронизации моментов передачи остальных станций, или неприем сообщений от этих станций с перекрывающимися сообщениями. Для устранения этого необходимо стремиться уменьшить время передачи сообщения Т или так расположить сейсмостанции на местности относительно наиболее вероятного направления прихода сейсмоволны, чтобы сейсмоволна не приходила одновременно на несколько станций системы.

Изобретение позволяет повысить эффективность использования каналов связи и уменьшить потребление электроэнергии, так как передатчики всех сейсмостаций, являющиеся основными потребителями электроэнергии, передают информацию только при наличии предпосьшок к появлению опасных . сейсмических явлений, не передавая бесполезную информацию, что важно при использовании в системе сбора информации радиосвязи.

Фо рмула изобретен; я

1. Способ сбора сейсмической информации, включающий измерение сейсмосигнала сейсмостанциями системы, сравнение измеренного сейсмосигнала с пороговым уровнем, принятие решения о передаче информации, полученной от всех сейсмостанции системы,в центр сбора в случае обнаружения по- ле.зного сигнала, отличающий- с.я тем, что, с целью повышения эффективности использования канала связи и снижения электропотребления сейсмостанциями системы за счет уменьшения количества передаваемой информации, каждая сейсмостанция системы сравнивает сейсмический сигнал с пороговым уровнем и принимает информацию от остальных сейсмостанции системы о сейсмических сигналах на них и номере передающей сейсмостанции, в случае превышения порогового уровня хотя бы на одной сейсмостанции передает свое сообщение с задержкой, зависящей от своего номера и номера сейсмостанции, на которой сейсмический сигнал превысил пороговый уровень, а, если сейсмосигналы на остальных сейсмостанциях ниже порогового уровня, а измеренный сейско- сигнал порогового уровня передает свое сообщение без задержки.

2. Система для сбора сейсмической информации, содержащая N сей- смостанций, каждая из которых имеет сейсмоприемник, пороговый элемент, приемник, передатчик и хронизатор, первый выход которого подключен к первому входу передатчика, и устройство регистрации и обработки информации, вход которого соединен с выходом одного из приемников, отличающаяся тем, что, с целью снижения электропотребления сей смостанций системы и повышения эффективности использования каналов связи, в нее дополнительно введены на каясдой сейсмостанции декодер информации, декодер номера станции, N элементов задержки, элемент ИЛИ, кодер номера станции, кодер информации коммутатор, два триггера и элемент И причем выход приемника соединен с входом декодера информации и первым входом декодера номера станции, N выходов которого соединены с входами N элементов задержки, N входов элемента ИЛИ соединены с выходами элементов задержки, а выход соединен с входом хронизатора, второй выход ко

торого соединен с первым входом первого триггера, третий выход хронизатора соединен с вторым входом второго триггера, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, выход декодера информации соединен с вторым входом первого триггера и вторым входом декодера номера станции, входы элемента И соединены с выходами первого и второго триггеров, а выход соединен с (N+1)-M входом элемента ИЛИ, первый и второй входы кодера информации соединены соответственно с выходами второго триггера и сейсмоприемника, который соединен также с входом порогового элемента, первый вход коммутатора соединен с четвертым выходом хронизатора, второй вход коммутатора соединен с выходом кодера номера станции, третий вход коммутатора соединен с выходом кодера информации, а выход коммутатора соединен с вторым входом передатчика, вход приемника и выход передатчика каждой сейсмостанции соединены с линией связи и являются входом и, выходом станции. I

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть применено в системах сбора информации в труднодоступных районах. Цель изобретения - повышение эффективности использования каналов связи, снижение электропотребления сейсмостанций (СС) системы путем работы системы в режиме непрерывной передачи сообщений всех СС при обнаружении опасного сигнала хотя бы на одной из СС и работы системы в ждущем режиме при его отсутствии на всех СС. Передача сообщений СС с временным разделением каналов в общую линию связи синхронизируется передаваемыми сообщениями любой другой СС. Система содержит устройство обработки, СС, каждая из которых имеет сейсмоприемник, пороговое устройство, кодеры информации и номера станции, декодеры информации и номера станции, элементы задержки, хронизатор, коммутатор, приемник и передатчик. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

е

1-1

0US,1

19

20

1

n

221

23

Г-7Й-1 Г-лгГ Г7П Г лГЛ ГТ,

26 27|

fffj 9l

.f

f -

/л/

A/

Фиг.2