源驱动技术在428XL仪器井炮生产中的应用

1、源 驱 动 技 术 在 仪器井炮生产中的应用 夏颖 王艳孙 乐 意胡勇（东方地球物理公司装备服务处仪器服务中心 ，河 北 涿 州 ）摘要夏 颖 ，王 艳 ，孙 乐 意 ，胡 勇 源 驱 动 技 术 在 仪器井炮生产中的应用 物 探 装 备 ，（）：，源驱动技术实现了地震仪器炮点稿本的自动选择 ，具有炮点定位精度高 和炮点稿本选择准确的特点 。 本 文 从 地震仪器实现源驱动的基本条件着手 ，结 合 仪 器 和 几种广泛使用的遥爆系统从井炮源驱动的定位实现 、数 据通讯和仪器设置等几个方面对井炮生产中源驱动技术的应用进行了全面介绍 ，对源驱动技术在井炮生产中的应 用具有指导作用 。关 键 词 源

2、 驱 动 技 术遥 爆 系 统 炮 点 定 位， ，（）：， ， ， ，震仪器可控震 源 生 产 中已经成熟并逐渐普及 。当 前、和 等 主 要 仪 器 都 将 可 控 震 源 生 产 源 驱 动 作 为 仪 器 的 标 准 功 能 ，地 震 仪 器 系 统 软 件 对 此 也 有 专 门 的 支 持 模 块 。引 言在 数 据 采 集 过 程 中 ，炮 点 的 选 择 方 式 有 操 作 员人 工 选 择 和 地 震 仪 器 自 动 选 择 两 种 。源 驱 动 技 术 就 是使地 震仪 器根据震源 控制系 统 或者遥爆系统提供 的 坐 标 文 件 自 动 选 择 炮 点 甚 至 自 动 采

3、 集 的 一 项 技 术 。源驱动 技术 将实时 采集的 炮 点信息作为地震仪 器 自 动 选 择 炮 点 的 依 据 ，免 除 了 操 作 人 员 人 工 读 取 炮 点 信 息 和 手 动 选 择 炮 点 稿 本 的 操 作 ，具 有 炮 点 定 位 精 度 高 和 炮 点 稿 本 选 择 准 确 的 特 点 。源驱动 技术 首先在 地震仪 器 与可控震源采集中 应 用 ，主 要 是 提 高 可 控震源组合中心距与 计 划炮点 拟 合 的 精 度 和 多 组 震 源 同 时 激 发 的 生 产 效 率 。尤 其是 随 着 近 年 来 交 替 、滑 动 以 及 等 高 效 震 源 采 集 方

4、 法 的 快 速 发 展 和 广 泛 应 用 后 ，源 驱 动 技 术 在 地尽管 源驱动 技术在可 控震源生产中 应 用广泛 ，但 是 在 地 震仪 器井炮生产中 的 应 用 还 处 于 起 步 阶段 。这 主 要 有 两 方 面 的 原 因 ：一方 面是井炮生产的 特点决定了其 在 同 一 时间段内只能进行一个 炮 点的 激 发 ，因 此 对 仪 器 自 动 选 择 炮 点 稿 本 功 能 的 需 求 在 较 长 时 间 内 并 不 迫 切 ，造 成 地 震 仪 器 系 统 在 这 方 面 的 功 能 开 发 相 对 滞 后 ；另 一 方 面 是 井 炮 生 产 使 用 的遥 爆 系 统

5、没 有 将 作 为 标 准 配 置 ，甚 至 都 没 有 预 留 使 用 定 位 的 功 能 。但 近 年 来 ，随 着 井 炮 生 产 的 日 效 率 越 来 越 高 （已 接 近 炮 ），使 用 传 统 的人 工 操 作 方 式 生 产 时 ，常 常 因 炮 点 位 置 与 操 作 员 所选 的 炮 点 稿 本 不 对应而造成废炮的数量明显增多 ， 夏 颖 ，男 ，年 出 生 ，工 程 师 。年毕业于河北理工学院测控技术及仪器专业 ，现主要从事地震勘探仪器的维修和技术支持工作 。这其中 有些 是因为仪器 操作员 没 有听清爆炸工所报 炮 点 桩 号 ，也 有 的是由于爆炸工直接报 错 导

6、致 。 甚 至 由 于 操 作 人 员 不 能 及 时 发 现 某 一 炮 点 有 错 误 ，而 导 致 数 十 炮 有 偏 差 的 情 况 也 偶 有 出 现 。如 果 在 井 炮 生 产 中 采 用 源 驱 动 方 式 ，仪 器 操 作 员 在 放 炮 前 就 能 够 知 道 当 前 炮 点 的 信 息 ，就 可 以 实 现 从 原 来 的 事 后 及 时 补 炮 到 事 前 预 防 的 转 变 ，提 高 生 产 率 的 同 时 采集质量也得到了 有 效 保 证。本 文 以 仪 器 的 井 炮生产为例，介绍源驱动技术在井炮生产中的应用。通 讯 功 能 ，如 和 等 。这 类 全 数 字遥

7、爆 系 统 都 配 备 有 内 置 （或 外 置 ） 通 讯 接 口 ，内 置 软件能获取和保存 坐 标 ，并 可 通 过 串 行 通 讯端口或网络接 口 与 其 它设备进行数据交换 。遥 爆 系统 配 备 的 可 以 工 作 在 差 分 方 式 下 ，这 样 通 过 使 用 等 定 位方式使这些 遥 爆 系 统 定 位 炮 点 位 置 的 测 量 精 度 达 到 ± 以 内 。 遥 爆 系统炮点定位的实现 编 码 器 和 译 码 器 都 内 置 有 接 收 器 。 遥 爆 系 统 的 炮 点 定 位 可 以 采 用 常 规 定 位 、 定 位 和 定 位 ，三 种 定 位 方 式

8、精 度 不 同 。（）常 规 定 位 方 式 ：单纯依靠译码 器 内置 的 接 收 到 的 卫 星 信 号 进 行 定 位 ，此 种 方式 精 度 最 低 ；（）定位方 式：编 码 器 使 用 内 置 可以设置成参考站，通 过 电 台 发 送 差 分 校 正 信 息和常规通讯信息 ； 译 码 器 则 会自 动解调差分校 正 信 息 传 送 给 内 置 的 接 收 器 ，最 终 实 现 炮 点 的 定 位 ；（） 定 位 方 式 ：由于需要专门的数 据 链电 台 传 送 校 正 信 息 ，一 般 通 过 译 码实现源驱动的基本条件及工作流程 实 现 源 驱 动 的 基 本 条 件只 要 具 备

9、以 下 三 个 基 本 条 件 ，地 震 仪 器 就 可 以 在 井 炮 生 产 中 使 用 源 驱 动 方 式 ：（）遥 爆 系 统 能 够 获 取 和 传 输 坐 标 信 息 ；（）地 震 仪 器 的 软 件 具 备 源 驱 动 功 能 ；（）遥 爆 系 统 与 仪 器 主 机 可 以 通 讯 。源 驱 动 的 工 作 流 程无 论 是 可 控 震 源 生 产 还 是 井 炮 生 产 ，地 震 仪 器 源 驱 动 方 式 的 基 本 流 程 是 相 同 的 ，下 面 以 井 炮 源 驱 动 方 式 为 例 进 行 说 明 ：（）译 码 器 在 炮 点 位 置 采 集 该 点 的 坐 标 数

10、 据 ；（）译 码 器 通 过 无 线 电 将 炮 点 坐 标 数 据 发 送 至 编 码 器 ；（）编 码 器 将 收 到 的 坐 标 数 据 通 过 串 口 或 网 络 接 口 发 送 到 仪 器 主 机 ；（）仪 器 主 机 根 据 预 先 设 置 好 的 投 影 参 数 将 收 到 的 坐 标 转 换 为 当 地 的 平 面 投 影 坐 标 ，按 照 预 设 的 条 件 参 数 （如 误 差 半 径 ）从炮点稿本列表 中 选 择 符 合 条 件 的 炮 点 稿 本 ；（）仪 器 主 机 根 据 炮 点 稿 本 选 择 的 先 后 次 序 激 活 对 应 排 列 ，并 启 动 排 列 采

11、 集 ，同 时通过编码器启动 译 码 器 进 行 激 发 （由 于 地 震 仪 器 设 计 的 差 别 ，等地震 仪器 在井炮模式 下禁用 了 仪器自动启动激发 的 功 能 ）。器 的 外 置 接 口 连 接 外 置 设 备 。 译 码 器 的 外 置 接 口 为 标准 ，传 输 速 率 为 或 者 。 其 外 置工 作 在 方 式 下 ，参 考 站 可 以 使 用 测 量 系 统 使 用 的 标 准 参 考 站 。 根 据 编 码 器 和 译 码器使用内置还 是 外置 ，需 要 相 应 地 在 编 码 器 和 译 码 器 的 菜 单 中 进 行 连 接 方 式 的 设 置 。 由 于 内 置

12、 已 经 能 够 满 足 井 炮 生 产 源 驱 动 的 定 位 精 度 要 求 ，通 常 都 使 用 内 置 进 行 定 位 。无 论 使 用 哪 种 定 位 方 式 ， 译 码 器 的 定 位 操 作 都 是 相 同 的 ，具 体 如 下 ：（）炮 手 到 达 炮 点 后 将 天 线 置 于 炮 点 位 置 ，按 译 码 器 面 板 上 的 “”键 进 入 菜 单 ，译 码 器 屏 幕 即 可 显 示 出 目 标 点 的 位 置 ，如 图 所 示 ；（）按 译 码 器 面 板 上 的 “ ”键 ，开 始 采 集 数 据 ；（）按 译 码 器 面 板 上 的 “ ”键 ，停 止 采 集 数

13、据 ；（）按 译 码 器 面 板 上 的 “”键 ，返 回 主 菜 单 ；按遥爆系统对炮点定位的实现 当 前 ，主 要 在 用 的 遥 爆 系 统 都 是 基 于 单 片 机 或 的 全 数 字 遥 爆 系 统 ，具 有 一 定 的 数 据 处 理 和“”键 返 回 主 菜 单 进 入 放 炮 菜 单 ，按 下 充 电 按 钮 ，这时 译 码 器 就 会 自 动 将 采 集 到 的 数 据 发 送 到 编 码 器 。通 过 上 下 方 向 按 键 选 择 输 出 频 率 ，一 直 按 住“”键 直 到 回 到 初 始 界 面 ；（）设 置 通 讯 传 输 速 率 ：在 初 始 界 面 下 ，按

14、次“”键进入操作模式 修 改菜 单 ，按 右 方 向 键 激 活选 项 ，用 下 方 向 键 选 择 选 项 ，再 按 次“”键 进 入 串 口 传 输 速 率 设 置 界面 。在 串 口 传 输 速 率 设 置 界 面 下 ，按右方向键激活 菜 单 选 择 功 能 ，通 过 上 下 方 向 键 将 口 对 应 的 传 输 速 率 改 为 。炮 点 的 定 位（）炮 手 到 达 炮 点 后 将 天 线 置 于 炮 点 位置 ，按 住 译 码 器 键 盘 的 “。”按 键 开 始 定 位 ，译 码 器 屏 幕 将 显 示 “ ”；图 译 码 器 窗 口 遥 爆 系 统 炮 点 定 位 的 实 现

15、 的 设 置与 遥 爆 系 统 不 同 ， 遥 爆 系 统 的 编 码 器 和 译 码 器 都 没 有 内 置 的 接 收 器 ，其 译 码 器 只 能 使 用 外 部 。 译 码 器 通 过 串 行 接 口 接 收 外 部 发 送 的 位 置 信 息 ，而 外部 的型号和 工作模式只会对炮点位置的定位 精 度 有 影 响，不 会 对 译码器产生 任 何 影 响。 译 码 器 外 部 接 口 使用 协 议 进 行 通 讯，传 输 速 率 。 由 于 译码器使用内置 接 收 器 ，所 以 无 需 进 行 很 多 的 参 数 设 置 ，但 是 使 用 遥 爆 系 统 时 通 常 需 要 对 外 接

16、 的 进 行 设 置 。爆炸机可以使用广泛用于可控震源源驱动 生产中的 等作为外部 。 连 接 到 时 需要对其通讯端口 进 行 设 置，才能和 译码器进行通讯，设置步骤如下：（）关 闭 信 标 模 式 （ ）：在 初 始 界 面 下 按 面 板 “”键 直 到 出 现 如 图 所 示 的 界 面 ， 按 该 界 面 下 的 右 键 激 活 选 择 功 能 ，选 择“”；（）设 置 通 讯 端 口 和 输 出 频 率 ：一 直 按 住 “”键 进 入 输 出 配 置 界 面 ，通 过 上 下 方 向 按 键 和 右 键 选 定 端 口 ，按 “”键 确 认 ；（）如 果 爆 炸 机 显 示 为

17、 “：（）”，表 明 差 分 定 位 成 功 ；如 果 显 示 “：（）”表 明 常 规单机定位成功 。 松 开 译 码器 键 盘 的 “。”按 键 ，炮 点 的 位 置 信息将保存到译码 器 的 内 存 中 ；（）按 住 译 码 器 的 “”按 键 ，译 码 器 即 自 动 将 采 集 到 的 数 据 发 送 到 编 码 器 。遥 爆 系 统 与 主 机 的 通 讯遥爆系统 中 的 编 码器在对译码器进行控 制 的同 时 还 负 责 与 仪 器 主 机 进 行 通 讯 。编 码 器 与 仪 器 主 机 的基本通讯是 接 收 仪 器主机发送的点火信号 并 向仪 器 主 机 发 送 时 钟 （）

18、信 号 。 在 遥 爆 系 统 的 编 码 器 与 仪 器 连 接 时 ，点 火 信 号 和 时 钟 直 接 连 接 到 控 制 箱 体 的 接 口 ，如 图 所 示 。在 井 炮 源 驱 动 方 式 下 ，为 了 实 现 对 多台 译 码 器 的 管 理 和 传 送 炮 点 位 置 信 息 ，编 码 器 和 仪器 主 机 必 须 通过串口进行爆炸机 、炮 点 桩 号 、验 证 、井 口 时 间 等 多 种 信 息 的 交 换 。点 火 信 号 和 时 钟 都是电压控制 信 号 ，各 型 号 遥 爆 系 统 的编码器都能够满足与 仪 器 主机 的 通 讯 要 求 。炮 点 位置信息需要通过编码

19、 器 与主 机 的 串 行 连 接 进 行 通 讯 ，由 于 串 行 连 接 可 以 使 用 多种 协 议 （编 码 方 式 ）， 仪 器 要 实 现 源 驱 动 就 必 须保证其主机 能 够 正 确识别编码器通过串口 发 送来 的 信 息 。由 于 遥 爆 系 统 生 产 厂 家 与 公 司 的 技 术 合 作 关 系 ， 仪 器 的井炮源驱动功能 是 针 对 遥 爆 系 统 而 优 化 的 ，因 此 仪 器图 信标模式显示界面 图 编 码 器 和 编码器通讯信息格式 主机源驱动的设置 仪 器 主机 在 收 到 遥 爆系统发来的 炮 点 位 置 坐 标 后 ，还 要 对 炮 点 坐 标 进

20、行 坐 标 系 转 换 和 对 炮 点 进 行 自 动 选 择 。由于遥爆系统发出的炮 点 坐标 使 用 的 是 坐 标 系 ，而 地 震 仪 器 通 过 文件获得的炮 点 坐 标 一般采用的是施工地区 当 地的 坐 标 系 ，例 如 国 内 经 常 采 用 坐 标 系 ，因 此 地 震仪器主机需 要 先 把 遥爆系统发来的炮点坐 标 转换 成 与 仪 器 通 过 文 件 输 入 的 炮 点 相 同 坐 标 系 下 的 坐 标 。 内 置 的 软 件 可 以 实 现 各 种 坐 标 的 转 换 ，只 要 正 确 设 置 了 基 准 面 、投 影 类 型 等 参 数 ，就 可 以 对 遥 爆 系

21、 统 发 来 的 坐 标 系 的 炮 点 坐 标 进 行 转 换 。 仪 器 由于 内 置 较 为 成熟的源驱动 软 件 模 块 ，具 有 完 善 的 以 允 许 误 差 半 径 为 条 件 进 行 炮 点 稿 本 选 择 的 处 理 方 式 。其处理方法如下 ：（）如 果 找 到 多 个 （大 于 个 ）符 合 要 求 的 炮 点 ，系 统 将 提 示 相 应 信 息 。 此时表 明所设定位炮点 的 允 许 误 差 半 径 过 大 ，需 要 修 改 。（）如 果 没 有 找 到 符 合 要 求 的 炮 点 ，系 统 将 提 示 相 应 信 息 。此 时 操 作员应检查设置的定位 炮 点误 差

22、 半 径 和 收 到 的 炮 点 位 置 信 息 。（）若 仅 找 到 个 符 合 要 求 的 炮 点 ，系 统 则 会 自 动 将 其 设 置 成 “”状 态 ，等 待 采 集 的 启 动 。图 接 口 信 号 图使 用 井 炮 源 驱 动 时 必 须 在 仪 器 软 件 安 装 界 面 中将遥爆系统类 型 选 择 为 “ ”，如图 所 示。可 见， 编 码 器 与 仪器 配 套 使 用 实 现 井 炮 源 驱 动 时 在 通 讯 方 面 不 存 在 任 何 问 题 。图 设置遥爆系统类型的界面 在 井 炮 源 驱 动 方 式 下 ， 仪 器 与 编 码 器 的串 口 通 讯 协 议 采 用

23、 的 是 编 码器的标准信息格 式 ，所 以 当 使 用 与 通 讯 协 议 不 同 的 遥 爆 系 统 进 行 串 口 信 息 的 转 换 时 ，就 要 先 将 该 遥 爆 系 统 编 码 器 发 送 的 炮 点 信 息 等 转 换 为 通讯信息的格式 后 才 能 输 入 仪 器 主 机 。 仪 器 没 有 串 口 信 息 转 换 功 能 ，在 使 用 以 外 的 遥 爆 系 统 时 ，需 要 自 行编写 串行 信息转换软 件将编 码 器发送的炮点信息 转 换 为 信 息 格 式 。 编 码 器 和 结 束 语源驱动技 术 在 可 控震源生产中应用带来 的 炮点 选 择 和 激 发 自 动

24、化 、智 能 化 的 优 势 ，成 为 源 驱 动 技 术（下 转 第 页）编 码 器 的 通 讯 信 息 格 式 见 图 所 示 。因 此 ，空 间 转 换 模 型 的 七 、十 参 数 中 ，旋 转 参 数 、尺 度 缩 放 参 数 、旋 转 参考点与坐标平移参 数 等具有 较 强 的 相 关 性 ，十 参 数不能简单地理解为 七 参数加 上 旋 转 参 考 点 坐 标 。（）目 前 测 量 软 件 （如 、 和 ）普 遍 采 用 的 是 点 位 矢 量 转 换 ，使 用 的 是 式 （）；（）欧 美 软 件 （如 、）普 遍 采 用 坐 标 框 架 旋 转 模 型 ，在使用 七参数等模型

25、时 要 注 意 旋 转 参 数 符 号 ，使 用 的 是 式 （）。结 束 语参 考 文 献李 秀 山 等 石 油 物 探 测 量 工 （下 ）北 京 ：石 油 工 业出 版 社 ，随 着 技 术 在 各 领 域 的 应 用 ，基 准 间 坐 标 转换 凸 显 重 要 ，无 论 是 解 算 国 家 、地 方 平 面 位 置 的 坐 标 ，还 是 通 过 似 大 地 水准面模型软件求取 高 程异常 值 ，都 要 用 到 。应 用 时 ，要 注 意 如 下 事 项 ：（）平 面 坐 标 平 移 法 ，计 算 的 未 知 点 须 在 已 知 点 的 有 效 范 围 之 内 ，有 效 范 围 很 小

26、；（）本 文 提 到 的 参 数 模 型 公 式 都 是 基 于 旋 转 角 是 小 角 度 的 ，进 行 了 角 度 近 似 处 理，对 于 大 的 旋转 角 不 适 用 ，要 慎 用 ；（）通 过 这 些 基 准 间 坐 标 转 换 模 型 求 取 的 转 换 参 数 虽 然 不 同 ，但 是 转 换 成 果 近 似 ，如 正 确 使 用 参数 ，这 些 模 型 是 等 价 的 ；（）使 用 各 种 模 型 计 算 前 要 通 过 已 知 点 进 行 验 证 ，测 量 的 结 果 要 求 在 规 范 规 定 允 许 的 范 围 内；（）空 间 转 换 模 型 的 七 、十 参 数 中 ，旋 转 参 数 、尺 度 缩 放 参 数 、旋 转 参考点与坐