CN1119279A

CN1119279A - 功能分散的地震采集和传输系统

Info

Publication number: CN1119279A
Application number: CN95105859A
Authority: CN
Inventors: 雷娜特·巴里; 约瑟夫·里亚朗
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: CN1087836C; CA2150172A1; DE19519164A1; US5822273A; CA2150172C; JP3706410B2; JPH0886880A; FR2720518A1; DE19519164B4; FR2720518B1

Abstract

依照本发明的系统包含数组适用于采集、处理和传输数据的本地单元(BA)，每组单元受一个本地站(LS)控制，实现大量功能；收集不同单元的地震数据、管理对连接装置和现场设备的测试和初始化操作、监测地震操作的进程，及按指令报告结果和可能的异常。如果测震设备包含几组接收器(GR)，则它们连同相关的本地单元和本地站受所有地震数据最终汇集的一个中央同步、监测和控制站(SCC)控制。本系统用于大规模的地震勘探。

Description

功能分散的地震采集和传输系统

本发明的目的旨在获得一种功能分散的地震信号采集和收集系统，它适用于完成大规模的地震勘探。依照本发明的系统包含一个中央协调和监测站1(地震实验室)和几个用于地震数据采集和收集的独立装置，每个独立装置适用于管理复杂地震勘探装置的一部分。

在地震勘探工作的范围内，有必要向诸如地震仪器车等中央站传输通常为相当数量的信号。这些信号一般由相当数量的接收器(诸如拾震器)来采集，而接收器与有待研究的地质岩层上的地面相接，以响应由震源发出的和由地下间断面反射的微小震动。

关于称之为3D法的地震勘探方法，目前的趋势是在一个将要勘探的区域上，如陆地、海洋或沿海地带，通常范围超过数公里，布设成百甚至成千个地震接收器。

目前，地震勘探法是，使用有时布设在数公里区域上的，且每个用作采集由一个或几个接收器所收到信号的本地采集单元，实时或延时地在将信号通过诸如电缆、光纤、赫兹通道等传输通道传输至中央站之前，将信号数字化并将其存储在本地存储器中。

使用不同的地震数据传输系统将本地采集单元连接至中央站。可以用电缆、赫兹通道通过一个或者可能是几个中继站进行链路连接，或者可以如专利FR-2,599,533、2,538,561、2,511,722或2,627,652所述，把电缆链路和赫兹链路组合在一起。

专利FR-2,511,722描述了一种传输系统，其中中央站通过第一赫兹通道直接与第一套本地采集单元通信，而通过无线电中继站间接地与第二套本地采集单元通信，这种混合的设计可以方便地调节以适应于地形的变化和进行地震勘探的地区中无线电通讯线路的困难。

专利FR-2,608,780描述了一种地震数据采集和传输系统，其具有多个本地地震数据采集单元，每个单元配备了一个扩充存储器，足以存储一次完整记录时间的数据。之后，通过把诸如数字光盘的大容量存储器移进每个本地单元附近的地域来采集数据。在每次记录期间，用本地单元和中央站1之间的传输装置来传输测试数据或简化的记录部分，从而操作员可以监测连续地震“振动发射”的过程。

专利FR-2,627,652描述了一种半顺序传输系统，该系统可使本地地震采集单元组通过几个不同频率的赫兹传输通道同时与中央站通信。在每一组中，本地单元根据它们在现场中的位置分别得到不同的编号。每个单元确定了其本身编号和无线电所接收的编号之间的间隔(gap)，该号是分派给该组第一个装置的编号，并且当轮到该编号时，单元分派给自己为其所属组所指定的频率，并且传输已经记录的数据。因此，单指令(single order)可以控制数据自本地采集单元的确定组到中央站的半顺序传回。

专利FR-2,696,839描述一种地震传输系统，该系统具有一套布设于勘探区的本地地震数据采集单元。把这些本地采集单元分成n组，并在组中，再将本地采集单元分成小组，每一小组具有一与集中单元进行通信的特定频率，集中单元通过频兹通道、电缆或光纤连接于中央站。不同小组中的本地采集单元在规定好的发射窗(emis-sion window)期间同时与相应的集中单元通信。集中单元采集从本地采集单元接收的信号，并依次将它们传输至中央站。本地采集单元适于随等级函数延迟它们自己的发射窗，等级是在其各自的小组内早就指定了的。

申请人提交的专利FR-2,692,384描述了一个数据采集系统，该系统包含多个本地采集单元，每个单元都适用于采集由接收器所接收的数据，而且还描述了一个向中央控制、记录和处理站传输数据的数据传输系统。当将要集中和处理的数据量很大时，为了减少中央站的部分任务，使用本地采集单元，除了它们的管理处理器外，本地采集单元装备有编程的补助计算处理器，用以在数据传输之前处理数据：地震信号的不同组合、数据压缩、测震设备(地震接收器和现场中本地单元Ai内采集装置的电子线路)布设期间的实时质量控制等。数据立即可由现场中操作者取得。

依照本发明的分散系统可以通过置于勘探区内的测震设备来控制大规模的采集、传输和监测操作。为了响应震源在地基中发出的扰动而接收地震信号，分散系统至少包含一套分布于勘探区、分成n(n≥1)组的地震接收器。另外，分散系统还包含对与每组接收器中的接收器所接收到的信号相对应的地震数据进行采集、控制和传输的本地单元，这些本地单元中的每一个都包含已编程的计算装置，以执行有关地震信号采集、本地测震设备监测和所接收的地震数据处理等程序。

依照本发明的系统包含n个本地中央监测和集中站，每站包含一个控制单元和一个集中单元，控制单元具有已编程的计算装置，可以完成均分成任务的一套功能，可以监测分派给每个本地单元的程序的执行情况。集中单元受控制单元的控制，它包含用诸如赫兹通道等双向传输通道与数个本地单元通信的装置和用来管理与所述本地单元传输通信的装置。

对于使用特别大测震设备(其中具有几组本地单元，每一组在一个本地站的控制之下)的地震勘探，最好使用一个中央站，用以同步和控制不同的本地站。

用赫兹装置或电缆能获得本地单元和本地站之间的链路。连接本地站和中央站的链路最好用赫兹通道。

根据一实施例，每个本地站具有一个配有程序的微机，用于管理有关地震数据的采集、交换、配置、控制及测震设备的同步和测试等任务，这意味着对相关的本地单元和一个用来管理与本地单元通信的集中单元的选择执行委派。

例如，每个集中单元包含一个与存储模块相连的中央处理器和通过通道与本地单元通信的适配电路。

根据一实施例，中央站包含一个配有大容量存储模块的微机、操作员监测及应急用的装置(包含一个具有高分辨率荧光屏和高分辨率打印机的终端)和一个通过赫兹通道与本地站通信的集中单元。微机配有程序，用以给本地站分配有关同步、完成地震操作和测震设备监测操作、有选择地传回本地单元所传递的数据和用以处理被传回数据的程序等任务。它还包含用来存储有关操作条件和地震操作设计的数据库的存储装置。

本发明还涉及一种通过上述测震设备控制大规模操作的方法，该方法综合起来包含：

—使用本地单元，每个单元配备一个用来采集每组接收器中的接收器(R)所接收到的地震数据的设备，用传输装置和带有程序的微机来执行对相关接收器组接收的地震数据的采集操作、对本地测震设备的监测操作、对这些信号的处理操作和选择传输的操作。

—监测每组本地单元执行所述程序的情况，本地单元是通过相当短距离的第一通信通道有选择地与本地站连接的，本地站包含一个编程的微机，用来使相关的本地单元组同步，并控制一定数量任务的完成，任务完成意味着所述本地单元执行了所述程序，另外还监测组数n是否大于1。

—使用一中央站，中央站通过与第一通道不同的第二选择通信通道连接至本地站，从而对本地站进行同步和控制，该中央站包含一配备了程序的微机，用以完成初始化操作、全体同步操作、配置操作、系统监测操作和地震操作控制等，这意味着对不同的本地站进行选择委派，以执行规定的任务。

根据本发明，系统的结构在给每一装置留有很大自主性以采集分派给它的记录曲线组的同时，允许操作员为了检查进行中的采集操作的进程、纠正可能的错误和改变为这些装置所选的采集参数，而控制采集报告向中央站的返回。

例如，根据本发明的系统适用于通过传输模式来协调采集装置的活动，自一个装置到另一装置的传输模式可以不同：传输电缆连接、无线电连接、也可能是一个处于勘探区域范围内的独立海上地震勘探系统。

参看附图，通过以下对非限制性举例所给出的实施例的阅读和描述，将清楚地看出本发明的系统的其他特点和长处，附图有：

图1图解显示了依照本发明的系统，该系统位于现场中，组元(element)间用不同可能的传输通道进行连接，

图2图解显示了一个本地采集单元RTU，

图3图解显示了一个本地集中站LS，

图4图解显示了本地站内部的一个集中模块DCU，

图5显示了一例集中模块DCU中的无线电传输装置，

图6显示了本地站LS所完成任务的组织图，

图7图解显示了总中央站SCC，以及

图8显示了该总站SCC所完成任务的组织图。

下面，结合附图叙述本发明的实施例。

图1简要显示了测震设备，它通常包含有相当数量的地震接收器R(几百至几千)和一个中央控制和记录站1，其中为了采集由地下间断面反射的地震波，响应源S所产生的地震波在地中的传输，接收器R相互间隔地分布在勘探区域中，而中央控制和记录站1是所有采集到的地震信号通过以下将叙述的传输系统最终集中的地方。

每个接收器R通常由一串成行的基本测震仪g组成，每个测震仪可以产生一条“地震记录曲线”。

现场中所有的接收器R被分为n组，GR1，GR2，…GRn，每一组包含一定数目q个接收器R。用标号BA11，…BAp1，…BApk，…BApn表示的本地采集和传输单元RTU放置在现场中，每个单元用来数字化和暂时存储由每组中一个或几个接收器R采集到的地震数据。例如，第k组接收器组GRk包含一定数目q个接收器，分别与用BAlk，BApk表示的p个本地采集单元RTU相连。如果至少有部分本地单元RTU(例如图1中的BAp2)被指定来采集来自多于一个地震接收器R的地震数据，那么数字p和q可以不同。因此，测震设备可以包含(例如)几百个本地单元RTU。

每组中所有的单元RTU都在一个本地中央监测和集中站LS的控制之下，图中用标号LS1，LS2，…LSi，LSj，…LSn表示。

当地震操作设计只涉及某一与某采集单元RTU相关联的本地接收器组时，各本地站LS可以独立工作。

当进行的地震操作需要使用几个本地组GR时，要在勘探区中安装一个中央监测和同步站SCC，它可以通过传输通道(赫兹通道HC或者可能是电缆L)与本地中央站LS通信。

在现场内设一个震源S，其放置视具体情况而定，当某一本地站独立工作时，震源在其控制下放置，而当处于较宽的操作范围内时，震源在中央站1的控制下放置。I)本地采集和传输单元(RTU)

每个本地单元RTU(BA11至BApn)包含一个采集模块A，A适用于采集由m个(1个或几个)不同的地震接收器R所接收的信号。

每一模块A包含(例如，如图2所示)m个采集链(acquisitionchain)，CA₁至CAm(m≥1)，由组中m个接收器R接收的信号分别加在采集链上。每条链包含一个甚高频(VHF)型低通滤波器F1₁、F1₂、…或F1_m，一个前置放大器PA₁、PA₂、…或PA_m，一个高通滤波器F2₁、F2₂、…或F2_m，和一个将经放大和过滤的模拟信号转换成数字的模/数转换器(ADC)AD₁、AD₂、…或AD_m。

所有的链与一处理(例如)16位至32位数字的管理微处理器2相连，微处理器经过编程用来管理采集和与中央站SCC的交换。由两个存储库(memory bank)M₁和M₂以及程序存储器Mp组成的存储装置与微处理器2相连。

微处理器2与一无线电或线路发射-接收E-R单元SRTU相连，SRTU适于用来与中央站1通信的通道。

每个发射-接收单元SRTU包含一个压控振荡(VCO)型振荡器4，其振荡频率通过施加来自低通滤波器5的控制电压来确定。滤波器5的输入端与一已知类型的频率合成电路6的输出端相连，频率合成电路6包含相位反馈电路(PLL)和一个使可编程衰减系数(re-duction factor)加至晶体7所确定的参考频率上的前置分配器。通过对一套开关8的选择控制来进行该衰减系数的选择。在合成电路6的输入端所加的信号即是VCO振荡器4的(输出)信号。

操作员在现场放置本地采集单元BA时可以进行开关操作，或者从中央站通过本地站LS来传输开关状态，开关操作可以从预定数目(比如4)个适用于每个组GR的频率中指定一个特定的频率。

由处理器2传递的将被传输的信号被加至(例如)不归零(NRZ)型编码元件COD，然后在放大级9中放大。之后，将信号加至传输线L或者振荡器4的“调制”输入端。存在于振荡器4输出端的经调制的载波被加至一放大链，放大链包含一前置放大器10、一功率放大器11和一低通滤波器12，经过放大的信号通过一已知类型的天线收发转换开关13加至一发射-接收天线A。

无线电接收机14也与无线收发转换开关13相连，它通过本地单元LS接收来自中央站1的编码控制信号，编码控制信号上载有一个规定好频率的信号，而该频率是本地组GRk的所有本地采集单元RTU共享的。用频率合成电路6产生的信号对所接收信号进行调调。来自接收机14的解调后的信号经适当的译码器15译码，然后送至处理器2。

例如，能够使用配备有诸如上述专利FR-2,511,722中所描述的自动开关装置的本地单元RTU，它可以通过赫兹通道或传输线与中央站通信。利用这些开关装置，连接上传输电缆L可以自动使包括在单元RTU中的发射和接收无线电装置关断，而且如此设计的中央站SCC(1)，无论连接模式为何，都能自动转向用于跟任何采集单元RTU通信的适当的通信通道。

处理器2包含一个输入口16，用以连接一个适于链路类型的接口元件17。例如，使用一个如专利FR-2,602,875所述的红外线接收机，它允许操作员将指令传递给采集器，而无需在其间建立由材料制成的链路。

在处理器2和开关组8之间建立连接18，从而可以任意改变所加的衰减系数，乃至发射频率。

例如可将本地采集和传输单元RTU(BA11至BApn)放在防水罩或浮标中，使它们可以运用在潮湿的区域(湖、沼泽、森林等)。

每个采集模块Ai最好包含一个专门进行特定计算的处理器19。例如，它可以是一个摩托罗拉分司制造的DSP 96002型浮点32位处理器，与DMA型器件相连，用来加快数据块在两个处理器2和19之间的传递。工作存储器M3与处理器19相连。每个采集器还包含一个独立电源装置20。

处理器2象一个控制者，其功能是对相关的本地站LS所发送的指令进行译码，并管理：—用不同的采集链对接收器R₁至R_m中的信号的采集，—与发射-接收单元SRTU相关的传输，—暂时存储数据的存储器M₁和M₂，—输入/输出，—程序间的中断，—与计算处理器DSP 19的交换，等等。

当分派给每组的无线电传输频率的数目小于总的本地单元RTU的数目时，如上所述，也通过编程来完成定位每个发射窗所必需的计算，它是编号，分派的频率和小组装置固有等级的函数。例如可在现场中放置装置时用盒子17(图2)将定位计算所必需的数据馈送给每个装置，或者在规划的地震记录操作开始之前将数据从相关的本地站LS传输出去。

在这种情况下，可以通过本地站LS2至LSn(图1)来进行计算数据的传输。显然，程序设计涉及分派传输频率所有操作和仅根据现场中采集器BA的编号进行发射窗相对定位所必需的所有操作，这在放置采集器时输入。

DSP型计算处理器具有两种不同状态的优点，激活状态和等待状态，等待状态的特征是只有极低的功率消耗，消耗几乎为零。当完成了处理器2所命令的处理且处理器19被设置回等待状态时，可以自动节省计算关联，从而避免每次再激活时的重新设置，乃至时间的浪费。

由于DSP处理器19的特殊结构，它特别适于进行高速运算，诸如格式转换、复杂数字的乘法、FFT型傅里叶变换、接收信号和发射信号间的换算、数字过滤、消除了非地震性噪音干扰的逐次振动的叠加、由诸如三轴地震测震器等多轴地震接收器传递的信号的组合，等等。处理器19还能够完成数据压缩算法，从而缩减要传输的数据量，乃至减少传输时间或必要的赫兹带宽，等等。

在传输前由本地进行预处理可以充分减少分派给相关的本地站LS的任务数量，否则当实时取得的地震记录曲线数达到几百条时，计算能力是很必要的。

这种有关两个处理器2和19的设计可在将数据传输至中央站1之前实时地完成许多操作，并且不会影响管理处理器2进行管理操作的正常过程。两个存储库M₁和M₂的另一种用途是(例如)传输在一个发射-接收周期期间内所采集的数据和在下一周期的地震信号采集期间内预处理的数据。

由于DSP型计算处理器非常快，所以可以大大缩减每一采集周期期间处理器的工作时间。结果其平均功率消耗保持很低，从而可以在配备独立电源的采集盒中兼用。

使用可修改快擦写(alterable flash)永久存储器型的存储器M_p是有益的，它可以从本地监测单元LS或控制盒17遥控某些指令集中的变化，它允许改变本地采集单元的某些功能，显然还可对计算处理器7进行的预处理进行控制。

特殊程序的远程装入显然能使每个采集器在接收器R和电子采集链上执行预先测试。

例如，如上述专利FR-2,692,384所述，完成现场设备(接收器和/或本地采集单元)的测试操作或质量鉴定。II)本地监测和集中站LS：

本地监测和集中站LS用标号LS1、…LSk、…LSn(图1)表示，它们适用于检查并且分别使各组GR1、…GRk、…GRn的单元RTU进行的地震数据采集同步，而且还能把本地所有采集的数据集中起来。它们最好通过赫兹通道，或者可能用传输电缆与中央站1通信。

每一本地站LS(图3)包括一个控制单元LCU和一个集中单元DCU(集中在同一地方)，集中单元用来通过赫兹通道HCk，或者可能用传输线Li(扭绞双线电缆)管理每个本地站LS与本地采集单元RTU间的通信。

同轴型或光纤型高速顺序传输通道HFL(在40至125兆波特之间)将接口模块AI连接至集中单元DCU。

每一控制单元LCU包含一个通过总线IB与存储模块MM(可直接存储访问的随机访问存储器和诸如磁盘等大容量存储器)通信的控制模块CU和接口模块SCI/CI、AI及SI。

当将要完成的地震操作只涉及一确定的本地组GRi和相关的本地站LSi时，接口模块SCI/CI允许把一震源控制模块连接至总线IB上。该接口还允许连接一打印机，用来在纸张存储介质上打印采集到的地震记录曲线。

接口模块AI放在总线IB和快速传输线HFL之间，以与相关的集中站DCU相连。它对于来自传输线HFL的数据，在其传递至存储模块MM之前，起缓冲存储器的作用。

控制模块CU是一个具有配备了(例如)486型处理器母板的微机，微机具有一足够大容量(16兆字节，如果需要可以更多)的随机访问存储器和能够达到几千兆字节的大容量存储器。包含一荧光屏EC、一键盘KB和一鼠标MO的用户终端UI可以与操作员对话。每个本地站LS还包含一打印机PR，用来打印操作报告和获得硬拷贝。

在安装一个中央站SCC以使数个本地站LS同步的情况下，每个本地站包含一个通信模块SRTU，以通过赫兹通道(或者可能用传输电缆)来与中央站通信。例如，模块SRTU可与本地采集单元RTU中所用的一样。如下所述，该通信通道允许每一本地站从中央站SCC接收指令和工作参数，并且根据来自相关的本地组GR的请求控制数据进行传输。通信模块SRTU通过接口电路SI与总线IB相连。

集中模块DCU(图4)的功能是把控制模块CU的指令中继传输给本地站LS，而沿相反方向，传输地震数据。集中站DCU包含四块电子卡。第一块卡带有一中央处理器CPU，第二块卡具有通过输入/出口P进行通信的同步传输线检测电路LSD。当集中模块DCU必须通过这些装置连接至相关的本地单元RTU时，可把传输电缆L连接至这些端口p。第三块卡装有配备了直接访问存储器(DMA)的存储模块FM，可通过交换总线DMAB进行访问。第四块卡FOI具有一接口电路，允许交换总线DMAB和接口卡AI(图3)之间的交换。前三块卡CPU、LSD和FM还通过内部总线PB来连接。

每个集中单元DCU包含一个无线电发射-接收单元CRTU，当这种连接方式有可能时，它能通过赫兹通道建立与本地单元RTU的通信。该单元CRTU包含(图4)：

—一个接口电路RI，它与交换总线DMAB、内部总线PB和专家们熟知的以TEM模式(控制调频模式)发射的无线电发射机Tx相连，

—一个同步赫兹调制检测电路RSD，它与无线电接收机相连。

给每组GRk分派一定数目q个传输频率fk1、fk2、…fkq。这些频率最好对每组都不同。但当每一组GR中有效的频率数目小于这些组中本地单元RTU的数目p时，那么，例如，如专利FR-2,692,384所述，将每组GRk中的本地单元分成q个小组，并且根据一个编号和一个发射频率为每一采集器分配一个发射窗，从而建立起这些频率的利用规则。在这种情况下，还要对处理器2和19进行编程，以完成对每一传输序列中的每一发射窗进行精确定位而必需的计算。

本地中央监测和集中站LS安装在离开本地单元RTU适当距离的地方，以便将能确保通信的无线电发射功率大约限制在100毫瓦或更低。由于电信规则对如此低的功率不加限制，所以没有任何困难就能在不同的本地单元RTU和相关的本地站之间安装许多并行通信通道。因此可以大大限制需经认可的较高功率的赫兹通道的数目，并把它们留作本地站LS和中央站SCC间的通信之用。

如果传输数据时没有插入完成信息，则能加快现场中本地单元RTU和本地中央站LS之间，以及本地中央站LS和中央站1之间的通信。在这种情况下，如专利申请FR-91/02,243所述最好选用已知的能交错和错误检测的传输方法，把可能的干扰影响降至最低。

例如，图5中每个集中单元DCU的发射-接收装置T_x、R_x包含赫兹接收装置，该赫兹接收装置包括q个与天线21并联的接收模块HR1、HR2、…HRq，而天线与分派给相关组GRi的q个频率fkl至fkq相匹配，从而分离同时从该组单元中q个本地单元RTU接收到的信号。将分离后的接收信号放入(例如)先进先出(FIFO)型存储库221、222、…22q。用适于对把接收信号同时存入存储器及其顺序读取进行管理的同步模块23，控制这些存储库。所选的读取模式允许将一组从组GRk的q个本地采集单元同时接收并存储的q个不同的信号，转换成能在另一个传输通道(诸如赫兹通道)上转发的、q个连续信号组成的流。

每个本地中央站LS控制源S的连续触发、通过本地集中单元DCU把时间间断(time break)TB传输给本地单元RTU、用不同的本地采集单元采集被地下间断面反射并被接收器R1至Rn接收的信号，然后对所存数据的集中进行控制。按照本地中央站LS中控制单元LCU的指令，每个本地采集单元RTU通过集中单元DCU将其存储的数据传递给本地中央站。用任务来程序规划各活动

把允许过程顺利进行的不同活动分成编目任务，每个任务表示一个特定的过程，它们在中央站1、本地站DCU和本地单元RTU中都具有集成计算机程序的形式。

任务可按序完成，或者通过开关竞争地安排。实时调度程序通过考虑各任务的优先级来管理任务的开始或中断，或者管理它们由于a)在任务执行时失去了所有必要的数据，或b)自另一任务接收到一中断信号，或c)连续执行一个外界事件，而被中断后的重新开始。

为定义一个任务，所要考虑的是其功能、执行中所有必要的数据、所需的驱动器、任务施加的所有中断，以及其预先建立的优先级。

任务能够访问由操作员输入的参数、所需的地震数据和控制地震系统的参数组成的数据库。

图6显示了地震系统实现的不同任务之间相互依赖的关系。

执行的主要任务如下：

1)排序任务：

该任务相当于一个状态机器(state machine)，其或者紧跟着操作员开始操作之后，或者系统一激活(电源)就自动地在不同任务之间分配将要进行的操作。这时，可以在前一对话期末用预先存储在本地中央站大容量存储器中的一套参数(缺省参数)来更新数据库的参数。

2)对话任务：

该任务包含几个功能：在操作员和系统之间显示对话菜单、根据操作员的请求保持其所选的参数、更新本地单元RTU特有的参数、把系统参数和操作员施加的参数存储在大容量存储器中，并在退出一个正在进行的应用之前恢复处理器CU的上下文(context)，即其状态。

3)现场设备激活任务：

为该任务分派下述功能：

a)用本地集中单元DCU中固定的工作参数对本地集中单元初始化，

b)由赫兹通道传输的本地单元RTU的初始化，

c)根据确定的过程检查传输电缆，

d)由一条电缆连接的本地单元RTU的初始化，

e)为次生数据(例如震源特性)的采集而配置的本地采集单元RTU的初始化，以及

f)全面检查现场设备及其当前状态的显示。

4)采集任务

本任务的目的是管理有关运行地震发射-接收周期的操作。实现的功能依赖于所用的震源和采集模式。

—如果震源是一个振子，则必须将施加在震源和相关模式上的频率扫描参数传输给本地单元；

—如果操作者想用处理器2、7(图2)使每个本地站进行记录曲线叠加，那么必须规定噪声标准和组合模式，而且必须管理其执行；

—用为采集信号而施加的参数对本地单元RTU初始化；

—震源控制器的管理，即，向控制器传输触发指令、接收时间间隔控制信号和确认有效触发的信号，并将其转发给本地单元RTU；

—全程步测(pace)每一发射-接收周期的过程，而

—如果已经选择了自动触发模式，则每隔一定的时间重新触发下一个周期。

5)采集到的地震数据的传输任务：

本任务的目的是，通过集中单元DCU，根据规定的传输约定，把传输在周期中存储的每个地震记录曲线所必需的指令发送给每一个本地单元RTU。

以组的形式接收采集单元RTU的地震记录曲线，包含1至4条曲线。传输任务必须：

—对每一组曲线，初始化集中单元DCU的DMA电路(图4)，

—在非常精确的时间“窗”期间，把接收到的每一组曲线送至位于本地站LS中央处理器CU(图3)的存储空间内的数据库中，且

—通过接口模块AI，用快速链路HFL把接收到的前一组曲线传输至存储模块MM。

在每次传输时，任务至少要检查传输曲线是否已被适当地接收。

6)实时质量管理任务：

本任务旨在检查周期中所接收的数据的有效性。检查时要考虑两个主要参数：每条记录曲线上的噪声级和传输错误。参数以图解形式显示在操作员的荧光屏上，这能立即检测出有缺点的曲线。

在每条曲线之前有一段曲线信息头，它定义了每个采集信号的本地单元RTU所遵循的操作参数，还有一些附属数据，诸如供电电池的电压、温度、有关本地单元RTU电子线路的测试结果等等。信息头数据根据请求提供给操作员。

通过任务的划分，与每个本地中央站LS相关的不同程序可自动地完成许多复杂的功能。1)利用终端UI(图3)在操作员和采集单元RTU之间，通过本地集中单元DCU，建立对话，从而能够：

a)设置所有用于采集操作、现场设备测试的参数的值，并且

b)全面控制地震操作的进程。2)控制地震现场设备，即：

a)通过预先建立的测试序列，一方面检查本地单元RTU和本地站LS之间的传输通道(或传输线)，另一方面检查本地站LS和中央站1之间的传输通道，检查传输通道工作是否正常，并且

b)根据设置参数对每一本地单元RTU初始化并检查它们工作是否正常。3)获取振动数据并为传输目的将它们读回传送装置：

该功能能控制所有的操作序列，执行一个地震周期、通过接口模块AI在每个本地站中使控制模块CU和集中模块DCU之间的交换同步、以及管理把每次“振动发射”的地震数据向控制模块CU的存储器的装载，以便正确地读取它们。4)控制地震数据的质量：

本操作在每一本地站LS中进行，对象是从本地单元RTU中接收到的数据，涉及能检查地震数据有效性的记录曲线的噪声级(在每个信号采集期结束时用众所周知的方式测量而得)。本操作还包括对可能的传输错误的检测。这些检查的结果图解地显示在终端UI的显示屏上，从而操作员能方便地识别有错的曲线或者看到可能在本地单元RTU连接方面的困难。5)记录地震数据：

通过该功能，操作员能够选择合适的格式：S.E.G.-2或S.E.G.-D，从而将数据记录在有效介质上：磁盘、D.A.T.记录仪、磁带记录器等等。6)测试现场设备：成串列的拾震器、单元RTU中的电子设备。

实现该测量功能需测量地震噪声、电子噪声、过滤电路的响应、失真、采集链CA1至CAp(图2)间的干扰、拾震器串列与地耦合的质量等等。III)中央控制站SCC

中央控制站SCC包含的结构和功能块基本与本地中央单元LS相关的那些相同，然而不同的是：

—本地对话终端UI包含一个高分辨率的荧光屏GD，

—中央单元CU配备有一个(例如)与个人计算机(PC)兼容的奔腾(Pentium)型强功能处理器，

—所用的打印机PR能绘制高分辨率的地震剖面、图等等，

—最好使用赫兹链路，以a)将物理参数和用来进行已设计好的地震操作的现场系统的配置转载至本地站LS；和b)接收包含在每次“振动发射”时由本地站LS送回的每条地震记录曲线的信息头中的地震采集控制数据。中央站SCC的集中单元DCU和每个本地站的通信模块SRTU(图3)都具有一定数量q条传输通道(例如4条)。结果，q个本地站LS可以同时与中央站SCC通信。例如，在1秒内可从每个本地站LS传输1000个曲线信息头。

—存储库MM是可拆卸的。它是一个具有很大容量的硬盘或是一种磁介质，用来记录在地震操作期间实时地从本地站LS接收到的，或者非实时地从一种磁介质(由本地站LS在本地记录的磁盘或磁带)接收到的地震记录曲线。

中央站SCC进一步包括：

a)一个高容量的用来存储由地震数据、地理数据等组成的数据库的大容量存储器DB。数据库的某些数据也可以传送至存储库MM，和

b)一个用接口元件SI连接至总线IB上的图象扫描器ISC。该扫描器ISC用来将进行地震操作的区域的地理图形输入数据库。这样一个操作区的图象可以用精确的地理数据来协调现场测震器的布局。在这种情况下，可以使用由申请人提出的专利FR-2,671,197中描述的卫星定位法(satellite positioning method)GPS。

由于减少了在本地站LS和中央站SCC之间进行交换所必需的传输通道的数目，所以可以使用比那些在本地单元BA及其各本地站LS之间使用的赫兹通道具有更高发射功率的赫兹通道。中央站SCC：操作

中央站管理一定数量的控制和同步操作：

1)当操作员从中央站控制地震系统时，中央站获得由操作员施加的物理和操作参数，并把它们通知本地站。

2)在众所周知的专门的设计软件控制下，中央站还确定每组都与一个确切的地震操作阶段对应的参数组，这些参数此后被存储在数据库DB中。在准备阶段将参数组有选择地传输给每个本地站LS，并从那里再分配给本地采集单元RTU。输入数据DB中的参数是(例如)：地震勘探设备活动曲线的数目、曲线的编号、震源的位置、有关不同振动发射位置和地震波接收点的逐次数据的规定、采集地震信息的采样期、每一发射-接收周期的记录时间等等。

3)在本地站LS完成测试之后，中央站SCC通过询问各本地站LS检查地震设备。

4)它在每次地震“振动发射”时，通过把同步信号发送给所有的本地站LS来驱动地震数据的采集。

5)它还检查所获得的地震数据的质量，以及相连接的本地站LS是否顺利运行。在每个地震发射-接收周期之后，从每一本地站LS接收到的记录曲线信息头开始进行质量检查。部分传回的数据，例如，参照卫星(GPS系统)获得的有关地震接收位置的地理数据，被用来更新数据库DB。如果数据分析表明，地震设备中的一个组元工作不正常，那么中央站SCC可以修正先前定义的地震参数或操作参数。

6)中央站还适用于通过直接与控制地震数据采集的软件接口的专门软件来进行通常的地震处理。或者在需要时，对直接从本地站传回的地震记录曲线进行处理，或者非实时地对记录在本地站LS中的磁带或另一种介质上的地震记录曲线进行处理。

已经描述了一个把中央站SCC安置在离开本地站一定距离的实施例。但是，不脱离本发明的范围，可以把中央站安装在本地站LS中一个本地站的位置上，或者把一个还具有中央站功能的本地站安置在相同的位置。

Claims

1.一种分散系统，用以通过安装在勘探区中的一测震设备来控制大规模采集、传输和控制操作，所述分散系统至少包含一套地震接收器(R)和本地单元(BA)，地震接收器分为n组(GR)(n≥1)，分布于勘探区，用来接收响应于震源(S)在地下传递的微小震动的地震信号，而本地单元(BA)用来对与每组(GR)接收器中的接收器(R)所接收的信号对应的地震数据进行采集、监测和传输，这些本地单元BA中的每一个包含已编程的计算装置，以执行地震信号采集程序、监测本地测震设备和处理接收到的地震数据，其特征在于，所述系统包含n个本地中央监测和集中站(LS)，每个本地中央监测和集中站具有一个控制单元(LCU)和一个集中单元(DCU)，所述控制单元(LCU)包含已编程的计算装置，用来实现划分成任务的一组功能，可以检查分派给每个本地单元(BA)的程序的执行情况，而所述集中单元(DCU)在控制单元(LCU)的控制之下，它包含通过诸如赫兹通道等双向传输通道与若干本地单元(BA)通信的装置，以及用来管理与所述本地单元(BA)传输的装置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，它包含一个用来使不同本地站(LS)同步的中央站(SCC)。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，它至少包含一个允许与操作员对话的监测和控制终端(RI)，该终端至少安装在一个本地站(LS)中。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，它至少包含一个允许与操作员对话的监测和控制终端(UI)，该终端至少安装在一个本地站和/或中央站SCC中。

5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，它包含用来监测震源的装置和用来使不同的相关的本地单元(BA)同步的装置。

6.如上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，每个本地站(LS)包含一台微机(CPU，MM)和一个集中单元(DCU)，所述微机备有程序，用来管理有关地震数据的采集、交换、配置、监测、以及测震设备的同步和测试等任务，意味着对相关的本地单元(BA)进行选择执行委派，而所述集中单元用于管理与本地单元(BA)的通信。

7.如上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，每个集中单元(DCU)包含一个与存储模块(FM)相连的中央处理器(CPU)和通过通道与本地单元RTU(BA)通信的适配电路(LSD、CRTU)。

8.如权利要求2至6中任何一个所述的系统，其特征在于，中央站(SCC)包含一备有大容量存储模块(MM)的微机(CPU)、操作员用来控制和干预的装置和一个通过赫兹通道与本地站(LS)通信的集中单元(DCU)，所述控制和干预装置包含一个具有高分辨率荧光屏(GD)和高分辨率打印机(DC)的终端(UI)，所述微机(CPU，MM)配备了将有关同步、完成地震操作、监测测震设备、有选择地传回本地单元(BA)所传递的数据等任务分派给本地站(LS)的程序和处理传回数据的程序。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，它包含用来存储一个有关操作条件和地震操作设计的数据库的存储装置。

10.如权利要求7、8或9所述的系统，其特征在于，它包含一个监测震源(S)用的模块(SC)。

11.如上述权利要求中任何一个所述的系统，其特征在于，它包含在本地单元(BA)和本地站(LS)之间的短程通信通道。

12.如权利要求1至11中任何一个所述的系统，其特征在于，它包含在本地站(LS)和中央站(SCC)之间的短路通信通道。

13.一种用安装在勘探区中的测震设备控制大规模采集、传输和控制操作的方法，所述测震设备包含一套地震接收器(R)，它们分成n组(n≥1)，分布于勘探区，用来接收响应震源(S)在地下传递的微小震动的地震信号，其特征在于，所述方法综合起来包括：

—利用当本地单元(BA)，每个本地单元都配备了一个用来采集每组接收器中的接收器所接收到的地震信号的设备，通过传输装置和一个带有程序的微机，来执行采集由相关的接收器组接收到的地震信号、监测本地测震设备、处理这些信号及选择传输等操作，

—监测每组本地单元对所述程序的执行情况，本地单元是通过相当短的第一通信通道有选择地连接至一个本地站(LS)的，本地站包含一已编程的微机，用来使相关的本地单元组同步并驱动完成一定数量的任务，任务完成意味着所述本地单元执行了所述程序，另外还监测组数n是否大于1，

—使用一中央站(SCC)，它通过与第一通道不同的第二选择性通信通道连接至本地站(LS)，用来使本地站(LS)同步并控制它们，该中央站包含一微机，所述微机配备了能完成初始化、全体同步、配置和系统监测等操作的程序和驱动地震操作的程序，这意味着为执行规定的任务对各本地站(LS)进行选择委派。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包含使用一个数据库，用来存储规定了地震发射-接收周期的操作条件的参数目录，该数据库安装在一个本地站(LS)中，或者可能在中央站SCC中。

15.如权利要求13或14中任何一个所述的方法，其特征在于，所述方法包含使用操作员可进行干预的装置，所述装置安装在一个本地站(LS)或中央站(SCC)中。