学习汇报整套采集设备的构成和网络连接情况

1、学习汇报这段时间主要跟随仪器组学习仪器设备。了解了整套采集设备的构成和网络连接情况。又查看资料基本知道了主要设备的参数和功能。下面把我对SEAL的认识做一些介绍。这里先介绍一下信号怎么从响炮到机房的过程。地震波首先是被压力检波器接收，一道一般是8个检波器并联成一个记录道每个检波器的信号叠加起来生成这一道的模拟信号。每2道的模拟信号传入一个FDU（数字转换器）中经1/4ms采样变成数字信号传去到LAUM。一个LAUM同时控制30个FDU（即60道）。在LAUM中对信号进行重采样、滤波、压缩后传输到CMXL中。CMXL主要是缓存数据和把数据格式转换为 IEEE 格式。然后传输到PRM中，在PRM中

2、数据被转换成SEGD格式并传送到磁带机记录下来。这样就完成了数据的采集的过程。在电缆中数据是两条传输线线路同时工作的，如果有一条出现故障，信号也可以通过另一条线路传回仪器房，不会造成数据的丢失。SEAL系统是一套为海洋地震数据采集设计的系统，具有容量大、分辨率高等特点。SEAL由船上设备和水下设备组成。一、船上设备 船上设备包括放置在仪器房里面的控制箱体(CMXL)、数据处理工作站(PRM)、人机接口工作站(HCI)、供电单元(PWMC,PWM2)、辅助道箱体(AXCU)、电缆接口单元(DCXU),以及甲板设备和其它一些外围设备组成。外围设备包括：磁带机、打印机、绘图仪、QC系统、以太网交换机

3、。图1-1 SEAL系统水上仪器网络组成图控制箱体 (CMXL) SEAL系统使用的控制箱体的型号是CMXL，主要包括5组可以安插5对LCI/LMP板的插槽，一个电源模块,以及TB信号接口、电缆接口、辅助道接口等的接口板。箱体的数据控制和数据缓存等功能主要由成对使用的LCI/LMP板完成。LCI板功能：连接和控制扩展设备；采集从电缆传输回来的数据；对辅助道信号进行处理、滤波；把数据格式转换为 IEEE 格式；连接震源系统；为系统产生主时钟，频率是16.384 MHz。LMP 板功能:管理系统数据缓存，为整个系统提供数据的缓存空间；数据多路解编；将数据传输到下一级的处理过程。数据处理工作站(PR

4、M)PRM是控制模块和数据存储设备之间的接口，是一个处理软件模块,安装在HCI工作站或者一台独立的工作站,作用是磁带机写入或读出数。它接收从LMP板传输的IEEE格式的 数据，并转换为SEGD格式存储或记录到磁带。也可以把数据送至绘图仪和QC工作站。 图1-3 PRM工作流程图人机接口工作站(HCI)人机接口（HCI）通过高速和高性能的软件包用于操作员和Seal系统之间的交互操作。操作员基于SUN工作站通过HCI可以全程对系统进行控制。HCI软件包的主要功能如下：正常操作控制；高分辨图形显示；系统状态的简明显示；监视、分析系统性能；自动记录操作报告；显示电缆供电电源状态。供电单元(PWMC,P

5、WM2)PWM-2供电箱体通过两路（HV1、HV2）可以给长达12KM的电缆提供365VDC高电压，其任何一路都可以开启或者关闭，如果其中一路出现断路，我们可以将其关闭，另外一路将给电缆提供电压。它既可以在其面板上直接操控（LOCAL状态），也可以通过PWMC在HCI上进行控制（REMOTE状态）。PWM-2 箱体监视各器件对地的漏电电流和线路器件之间的漏电电流。输出电压、电流、漏电电流都可以在面板对应的测量表看到。PWMC电源模块控制器是供电箱体PWM-2与HCI之间的接口。每一个PWM-2都是直接与PWMC连接，一个PWMC可以连接并控制八个PWM-2。图1-4 PWMC与PWM的连接图辅

6、助道箱体(AXCU)辅助道箱体AXCU最多可以容纳30个FDU2M (Field Digitizer Unit 2 Marine),即60个辅助道.现在船上使用的AXCU结构最多安装进去15块FDU2M 板,每块板子有2个FDU2M ,控制4个辅助道。辅助道箱体的作用是处理以下的模拟信号:枪阵列的检波器信号；TB信号；水段信号。电缆接口单元(DCXU)电缆接口单元DCXU (Deck Cable Crossing Unit)是由LAUXM (Line Acquisition Crossing Unit Marine) 加上DCI (Deck Cable Interface)组成. DCI 主要

7、负责水下数字电缆与其他设备的连接(包括PWM, CMXL, Navigation system等)LAUXM根据测定传输线上的附加电压值（最低5V）来激活工作，然后向其两侧的每一对传输线提供+/-24V 电源，然后附加上电压的transverse 传输信号去激活下一个LAUXM。图1-5 DCXU连接示意图外围设备磁带机：记录地震采集的数据，日检月检数据等。打印机：用于打印仪器配置参数，日检月检结果等。绘图仪：主要绘制采集过程中的实时的单炮回放、单道回放、日检月检结果等。二、水下设备SEAL系统水下设备主要由甲板电缆、滑环、前导缆Lead-In、头部转换段SHS、RVIM、头部弹性段HESE、

8、HESA、工作段SSAS、尾部弹性段TES、尾部转换段STIC、线性采集包LAUM、头部包HAU和尾部辅助及供电包TAPU等部分组成，如图2-1和图2-2。图2-1 SEAL拖缆系统组成图2-2 SEAL拖缆系统组成甲板电缆甲板电缆用于连接仪器房设备的DCXU和绞车滑环。输送所有电力线和数据传输线等。两端为28针接头，头端接头直径50mm，尾端接头直径70mm。 图2-3 甲板电缆滑环滑环是连接甲板电缆和电缆绞车之间的旋转接头，当绞车转动时，该装保持仪器房设备与水下设备的通讯和数据传输。图2-4 滑环前导段 前导段是一种加强型电光转换电缆，其上带有减噪羽毛，用于连接甲板电缆和水下电缆。数据传输

9、是光纤传输,前导段两端各有一个电子模块用来光电转换： HLFOI(连接滑环,由DCXU提供48Vdc驱动工作) 和 TLFOI(连接水下电缆,由头包HAU提供12Vdc驱动)。前导段最长可以达到3000m。图2-5 前导段上面的设备都是在水面以上的，接下来介绍的设备是在水下工作的。头部连接小段(SHS)SHS长度是6米,直径85mm,在头标(head buoy)和HAPU之间起连接作用。图2-6 头部连接小段示意图前部弹性段（HESE）SEAL系统的前部弹性段用于电缆前部HAU和HESA之间的连接，不起控制作用的电缆段。根据尼龙绳的根数不同有3种规格，分别是：2根尼龙绳型可以拖带2000m电缆

10、：3根尼龙绳型可以拖带2000m 到6000m电缆；4根尼龙绳型可以拖带6000m 甚至更长的电缆。根据工作电缆的拉力不同使用，现在一般直接买4根绳，可拖带6000米甚至更长的电缆。 弹性段长度是50m，外径84mm，接头直径70mm。装配有两个通讯线圈用于罗盘鸟和声学鸟。图2-6 前部弹性段示意图前部转换段（HESA）HESA是一个不起控制作用的电缆段，仅仅用于电缆前部HESE和工作段之间的连接。长度为10 m，两端装配28针接头。HESA近船端接头直径70mm（HESE的直径），远船端接头直径50mm（工作段的直径）。HESA里面有一组检波器做水断道，还有两个通讯线圈用于罗盘鸟和声学鸟。图

11、2-7 前部转换段示意图工作段这里介绍的是固体电缆SSAS。固体电缆（SSAS) 长150米是由电力线，数据线，多层强力构件，内有96个检波器，6个数字化器件（FDU2F），2或是4个通讯线圈。内有配重块，外有13个可加配重块的位置，比其它电缆更容易做平衡。电缆直径59.5mm。接头处有一弹性小段，易于和其它电缆相接。道间距有多种。发现6号用的电缆为道间距12.5m，12道接受，每道是8个检波器并联组合成的。图2-8 固定拖缆结构尾部弹性段（TES）尾部弹性段不具有数据采集功能，其作用是电缆尾部弹性连接，减小尾标产生的噪音。长度50m，直径50mm。尾部黑电缆（STIC）尾部黑电缆，其作用是连

12、接弹性段和尾部旋转节，提供尾标的电源和声学数据传输连接。长度是25m，破断拉力1500daN 。尾部旋转节（TS）尾部旋转节，内部有滑环结构，装在STIC和尾标之间，可以自由转动以释放电缆连接产生的扭力。甲板端为28针接头，入水端为8芯接头。图2-9 旋转节图尾标转接线（TBJ）尾标转接线由两部分构成，一根为3m长，另一根为21m长，每一根两端都是8芯接头。其作用是连接TS和尾标。图2-10 尾标连接线图头包（HAU、HAPU）头包有两种基本组成都是由LPS (电源板)、LHVC (电缆高压转换器)、两块 FDU1M (数字转换器)，但是HAPU比HAU多一个HBPS (头标电源)。功能都有的

13、是：测量电缆上的张力和头标处的海流，测量的模拟信号通过内部的FDU1M转换为数字信号传输到CMXL。为TLFOI（前导段的光电转换器）提供+12VDC工作电压。为后面的FDU2M提供+/-24VDC工作电压。除此之外HAPU还多一个功能为头标提供40 VDC, 30 W (0.75 A max.)的电压。 HAU HAPU图2-11 头包图模数转换器（FDU2M）电缆中的多个检波器并联组合成一个记录道，每个水下检波器接收到的信号被叠加起来就生成了该组的一个记录道，而FDU2M就是一个采集两个地震道的电子器件，置放在电缆的工作段中。它把检波器采集到的模拟信号转换成数字信号，以1/4ms进行实时采

14、集。发现6号用的拖缆是每根电缆共有12道（150m），即每段有6个FDU2M。数字包（LAUM）LAUM由三部分构成：LPM (电缆数据处理板) 包括数字化硬件；LIPM(电缆接口和电源板) 板上包括一个增压器和电源供应模块；LHVCL (电缆高压转换板) 包括一个高/低压转换器。硬件和LAUXM（DXCU的一个组成元件）结构相同，但是只有两个接口，LAUXM具有4个接口。 LAUM没有方向性，其方向自动根据电源方向确定。LAUM由传输线上给定的一个信号电压来激活，然后将电压传给另一组传输线。 编译从CMXL发出的指令，控制电缆上的FDU2M (最多60个)，并且进行FDU2M上的数据收集。进

15、行数据的挑选、滤波、压缩并通过LAUXM 将数据传回CMXL ，同时也保证将各个采样点与TB同步。功能可以总结为：管理60个地震道；给电缆上的FDU2M供电（+/-24VDC）；数据的采集和传输；数据的滤波和压缩。对于12.5m道间距的固体电缆来说一个数字包管理5根电缆（每根150长的）。发现6号配置的电缆为6000米一共是8个数字包，其中包括尾包（TAPU）。图2-12 数字包图尾包（TAPU）尾包的电子结构和 LAUM相同，同时提供其它一些功能：向尾标提供40V/30W的直流电源。图2-13 尾包图三、下面介绍一下各种噪音的识别情况。1、自激 震源阵列中有时会出现个别枪失控，当它的气室内压力达到一定压力时，在没有给出触发信号的情况下，气枪自行触发释放能量，这种现象为枪自激。它在单炮上的表现行式为：在初至波前或后某一时刻又出现一个或几个初至波(见图3-1、3-1)，在背景噪音图上为强的很窄的脉冲（见图3-3）。图3-1 仪器单炮自激图图3-2 CGG现场处理单炮自激图自激在背景噪音图上的显示图3-3 仪器背景噪音自激显示2、大船噪音船队在野外施工时，附近如有鱼船作业，或是大型船舶航行时将会形成振幅强的随机干扰，这类干扰在单炮上看是一条曲线，在背景噪音上短弧线。图3-4 大船噪音仪器单炮图图3-5 大船噪音处理