一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统和数据提取方法技术方案

提供一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统和数据提取方法，其通过接驳系统实现了对组合式海底地震采集节点进行同时GPS对钟、充电、固件升级、状态查询以及数据通讯的功能，利用上位机程序通过ICMP、FTP协议实现了自动、同时的对连接设备进行数据提取的方法，在数据提取后对采集的数据进行重采样的钟差校正，得到高精度的时钟同步采集数据，有效的克服传统海底地震设备在投入和回收后仪器相关操作的时间长、效率低、操作流程复杂等问题，实现了一对多的解决方案，提高了效率、简化了操作流程、增强了实用性和适用性，满足了海底观测系统中上百台采集节点进行采集观测的需要。

A connection system and data extraction method based on combined seabed seismic acquisition node

To provide a data extraction method and docking system combined undersea seismic acquisition node based on the system at the same time by connecting to GPS on the clock, charging, firmware upgrade, state query and data communication functions of the combined undersea seismic acquisition node, using a computer program by ICMP, FTP protocol, automatic connect the equipment to the method of data extraction and data extraction, in the collection of data sampling clock error correction, high precision clock synchronization acquisition data, effectively overcome the problems of traditional undersea seismic equipment in and after the recovery of instruments related to the operation of the long time, low efficiency and complex operation. The one to many solutions to improve efficiency, simplify the operation process, enhanced the practicality and applicability, meet the submarine observation system Hundreds of collecting nodes are needed to collect and observe.

【技术实现步骤摘要】
一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统和数据提取方法
本专利技术属于地球物理勘探
，其涉及一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统和数据提取方法，其实现了对组合式海底地震采集节点进行同时GPS对钟、充电、固件升级、状态查询以及数据通讯和数据提取方法。
技术介绍
海底地球物理探测装备，特别是海底地震仪(OceanBottomSeismometer，简称OBS)是探测海洋油气资源的重要手段，而随着深水油气勘探中对OBS的密度和信息量的需求远远超过了一般海底结构调查，因此基于组合式海底地震仪的海底地震探测系统成为发展趋势，由于它各个节点能够独立进行采集作业，可适应海底变化剧烈等地形复杂的地区，而常规的地震采集系统不能满足这些复杂地形的需要，因为具有小型化、高密度、低成本、高成像精度的特点使其成为了海洋油气资源勘探新的技术增长点，并且目前在国外大型石油公司的勘探实践中已经取得了良好的应用效果。为了保证每个海底地震采集节点能够同步采集数据的实现，海底探测仪器在投入海底前都需要进行GPS对钟操作，而这种组合式海底地震探测系统在海底地球物理勘探时一个测线需要上百台仪器，在投放前和回收后都存在对每台采集节点进行一系列的状态查询、充电、GPS对钟等操作以及采集后的数据提取等问题。另外由于目前海底地球物探勘探设备中通常利用GPS的PPS信号为仪器内部运行的晶体振荡器提供基准时钟的校正，进入采集状态后，GPS信号移除，采集节点会以基准时钟主频作为内部实时时钟，根据采样率进行数据的采集，而在数据采集过程中运行的晶体振荡器往往受到总频差、频率温度稳定度和老化率等因素的影响会发生相应的偏差，这就经常会产生采集的数据产生在采集过程中产生时钟偏移的问题。
技术实现思路
基于现实和生产实践的需要，本申请人投入大量资金及长期研究，提供了一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统和数据提取方法，其解决了在进行海底地球物探勘探时针对上百台组合式海底地震采集节点进行投入前和回收后需要对每台采集节点进行GPS对钟、以及状态检查等一系列工作和回收后数据的提取和处理的方法，目的是提高观测系统布置时的工作效率以及获取高精度数据质量的要求，从而为海洋油气探测和科学研究提供保障。依据本专利技术的第一方面，提供一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统，其用于组合式海底地震采集观测系统和地质勘探，其包括功能盒、网络交换机和机柜；所述功能盒内部集成充电模块A、GPS模块B、交互模块C和升级模块D，交互模块C通过连接RJ45接口使控制设备与采集节点进行数据交互功能，升级模块D利用串口与控制设备连接对采集节点进行固件的升级；机柜将功能盒、网络交换机进行了连接整合，作为一个移动平台，确保了整套接驳系统应用时的可移动性和便捷性。其中，充电模块A采用85VAC～265VAC宽输入电压范围、高电磁兼容性、高功率的充电模块，提供了输出功率75W及12V/DC充电功能；充电模块A由输入接口a1、AC转DC模块a2、DC降压模块a3以及13芯输出接口a4组成；当220v电源通过输入接口a1接入到AC转DC模块a2中将220V/AC交流电转变为12V/DC直流电压后，一部分直接输出给13芯输出(9、10、11、12芯)接口a4用来给采集节点进行充电功能，另一部分输出到DC降压模块a3中，将12V/DC降压到3.6V/DC提供给GPS模块进行供电。进一步地，GPS模块B内部为一个低功耗的GPS接收模块组，其跟踪灵敏度-160dBm，捕捉灵敏度-160dBm，冷启动灵敏度-146dBm，时钟脉冲信号的精度有效值达到30ns；GPS模块B由USB供电接口b1、DC降压模块b2、GPS接收模块组b3、电平转换模块b4、以及13芯输出接口b5组成；当输入电源通过USB供电接口b1接入到DC降压模块b2中，将5V/DC降压到3.6V后连接到GPS接收模块组b3接收GPS信号，通过电平转换模块b4将TTL电平转换成RS232电平后输出给13芯(4、5芯)输出接口b5给采集节点提供GPS信号。进一步地，交互模块C由RJ45接口c1和13芯输出(1、2、3、6芯)接口c2组成；将RJ45接口c1与13芯(1、2、3、6芯)输出接口c2连接给采集节点提供通讯功能。进一步地，升级模块D、由串口接口d1与13芯输出(7、8芯)接口d2组成；将RJ45接口d1与13芯输出(7、8芯)接口d2连接给采集节点提供升级功能；网路交换机作为网络连接端口将所有连接到功能盒中的采集节点连接起来组成一个局域网络，利用TCP/IP、FTP协议进行数据的同时提取和状态的查询功能。依据本专利技术的第二方面，提供一种基于组合式海底地震采集节点的数据提取方法，其用于组合式海底地震采集观测系统和地质勘探，其对通过功能盒连接到网路交换机的所有采集节点同时进行状态检查和数据的提取功能，并对采集后的数据进行钟差校正。进一步地，通过IP地址检索所有连接的采集节点后，对采集节点的电池电压、舱温、舱压的状态信息检测完好后，自动发送命令使采集节点自动进入对钟采集阶段；数据提取是根据检索到连接节点的IP地址后，通过FTP协议同时对每台采集节点进行数据的提取。进一步地，在采集前会通过GPS的PPS信号对内部时钟进行修正，形成仪器运行的基准时钟主频TC；进入采集状态后，GPS信号移除，采集节点会以基准时钟主频作为内部实时时钟，根据采样率进行数据的采集。进一步地，当仪器停止采集再次接入GPS信号，采集节点会根据GPS发出的PPS信号对内部时钟主频进行对比，得到时钟钟差信号CR0并记录到仪器日志文件中。更进一步地，采集节点会按照内部实时时钟的时间记录进入采集和结束采集的时间，由此得到采集状态运行总时间T。根据采集节点运行的基准时钟主频TC、采集状态运行总时间T和钟差信号CR0得到采集节点的总钟差，通过数据处理将该钟差引起的数据时间误差通过内插法进行修正，对仪器数据进行重采样校正，最终得到时间精度很高的采集数据，达到了时钟同步采集的目的。本专利技术有以下优点：1.提供一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统，实现了功能的一体化，通过GPS分发机制即可实现多台采集节点在投放前和回收后的同时GPS对钟、以及仪器使用后的充电、状态查询、升级、数据提取功能，实现了分布式管理，不需要单独对每个采集节点进行一对一操作，在对上百台采集节点进行投入前的状态检查和GPS对钟时缩短了工作时间，另外由于功能盒的模块化设计，可适应批量生产，使整个系统具备了扩展性。2.本专利技术采用的数据提取方法，可以将回收完采集节点连接到接驳系统，使用上位机程序利用ICMP协议检索连接设备的IP地址后，通过FTP文件传输协议自动化同时进行多台设备的数据提取，区别于传统一对一单台数据的提取方法，达到并行提取数据的目的，大大提高实际工作中易用性，简化了操作流程。3.本专利技术采用的重采样的钟差校正方法，针对晶体振荡器频点随外界因素变化较大而导致的时钟偏差，在仪器进行投放前和回收后的时钟同步后，根据采集状态运行总时间T和钟差信号CR0得到采集节点的总钟差，利用数据处理方法得到仪器时钟精度的误差后，对数据进行重采样校正，得到高精度时钟同步的数据，在不增加硬件电路和成本的基础上，达到了高精度时钟同步采集的目的。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统，其用于组合式海底地震采集观测系统和地质勘探，其包括功能盒、网络交换机和机柜；其特征在于，所述功能盒内部集成充电模块A、GPS模块B、交互模块C和升级模块D，交互模块C通过连接RJ45接口使控制设备与采集节点进行数据交互功能，升级模块D利用串口与控制设备连接对采集节点进行固件的升级；机柜将功能盒、网络交换机进行了连接整合作为一个移动平台，确保了整套接驳系统应用时的可移动性和便捷性。

【技术特征摘要】
2017.04.05 CN 20171021614441.一种基于组合式海底地震采集节点的接驳系统，其用于组合式海底地震采集观测系统和地质勘探，其包括功能盒、网络交换机和机柜；其特征在于，所述功能盒内部集成充电模块A、GPS模块B、交互模块C和升级模块D，交互模块C通过连接RJ45接口使控制设备与采集节点进行数据交互功能，升级模块D利用串口与控制设备连接对采集节点进行固件的升级；机柜将功能盒、网络交换机进行了连接整合作为一个移动平台，确保了整套接驳系统应用时的可移动性和便捷性。2.根据权利要求1的基于组合式海底地震采集节点的接驳系统，其特征在于，充电模块A采用85VAC～265VAC宽输入电压范围、高电磁兼容性、高功率的充电模块，提供了输出功率75W及12V/DC充电功能；充电模块A由输入接口a1、AC转DC模块a2、DC降压模块a3以及13芯输出接口a4组成；当220v电源通过输入接口a1接入到AC转DC模块a2中将220V/AC交流电转变为12V/DC直流电压后，一部分直接输出给13芯中第9、10、11、12号芯的输出，接口a4用来给采集节点进行充电功能，另一部分输出到DC降压模块a3中，将12V/DC降压到3.6V/DC提供给GPS模块进行供电。3.根据权利要求1的基于组合式海底地震采集节点的接驳系统，其特征在于，GPS模块B内部为一个低功耗的GPS接收模块组，其跟踪灵敏度-160dBm，捕捉灵敏度-160dBm，冷启动灵敏度-146dBm，时钟脉冲信号的精度有效值达到30ns；GPS模块B由USB供电接口b1、DC降压模块b2、GPS接收模块组b3、电平转换模块b4、以及13芯输出接口b5组成；当输入电源通过USB供电接口b1接入到DC降压模块b2中，将5V/DC降压到3.6V后连接到GPS接收模块组b3接收GPS信号，通过电平转换模块b4将TTL电平转换成RS232电平后输出给13芯中的第4、5号芯，输出接口b5给采集节点提供GPS信号。4.根据权利要求1的基于组合式海底地震采集节点的接驳系统，其特征在于，交互模...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡耀星，游庆瑜，简逸芸，史鹏程，王元，张盛泉，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11