地震勘探中炮点坐标采集系统及其采集方法与流程

本申请涉及地震勘探技术领域，尤其是涉及一种地震勘探中炮点坐标采集系统及其采集方法。

背景技术：

在山地等复杂地形的地震勘探施工时，炮点的实际位置相对于预先设计的炮点位置时常会有偏差，因此在进行地震激发前往往需要采集实际的炮点位置坐标以确认钻井位置是否符合施工设计要求。

目前对于实际的炮点位置坐标采集，多数依赖于人工携带定位装置到现场去采集。然而这种方式效率较低，且在这种复杂地形进行现场坐标采集也增加了施工人员的安全风险。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种地震勘探中炮点坐标采集系统及其方法，以提高炮点位置坐标采集效率，降低施工人员的安全风险。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种地震勘探中炮点坐标采集系统，该系统包括：井口声光识别设备以及远程井口坐标采集设备；

所述井口声光识别设备包括：

声音接收模块，用于接收所述远程井口坐标采集设备发送的第一频率声音和第二频率声音；

发光模块，用于发送与所述第一频率声音相对应的第一光信号，以及与所述第二频率声音相对应的第二光信号；

所述远程井口坐标采集设备包括：

坐标采集模块，用于采集第一基点位置坐标和第二基点位置坐标；

发声模块，位于所述坐标采集模块下，用于发送预设的第一频率声音和第二频率声音；

光学镜头模块，用于响应所述井口声光识别设备发送的第一光信号和第二光信号；

控制及数据处理模块，与所述坐标采集模块、发声模块以及光学镜头模块相连，用于根据所述第一基点位置坐标、所述第二基点位置坐标、所述发声模块的发声时间以及所述光学镜头模块的响应时间，获取目标井口位置坐标。

进一步地，所述远程井口坐标采集设备还包括：

传感器模块，用于采集影响本地声速的参数数据，所述参数数据至少包括：温度、湿度、气压、风向和风速；

对应的，所述控制及数据处理模块，与所述传感器模块相连，用于根据所述参数数据获取本地声速，并根据所述本地声速、所述第一基点位置坐标、所述第二基点位置坐标、所述发声模块的发声时间以及所述光学镜头模块的响应时间，获取目标井口位置坐标。

进一步地，所述声音接收模块包括：

第一声音接收模块，用于接收所述远程井口坐标采集设备发送的第一频率声音；

第二声音接收模块，用于接收所述远程井口坐标采集设备发送的第二频率声音。

进一步地，所述发光模块包括：

第一发光模块，用于发送与所述第一频率声音相对应的第一光信号；

第二发光模块，用于发送与所述第二频率声音相对应的第二光信号。

进一步地，所述坐标采集模块包括：

第一坐标采集模块，用于采集所述第一基点位置坐标；

第二坐标采集模块，用于采集所述第二基点位置坐标。

进一步地，所述发声模块包括：

第一发声模块，位于所述第一坐标采集模块下，用于发送所述第一频率声音；

第二发声模块，位于所述第二坐标采集模块下，用于发送所述第二频率声音。

进一步地，所述光学镜头模块包括：

第一光学镜头模块，用于响应所述第一光信号；

第二光学镜头模块，用于响应所述第二光信号。

另一方面，本申请实施例还提供了一种利用所述地震勘探中炮点坐标采集系统的地震勘探中炮点坐标采集方法，该方法包括：

利用所述坐标采集模块采集第一基点位置坐标及第二基点位置坐标；

利用所述发声模块发送预设的第一频率声音和第二频率声音；

利用所述控制及数据处理模块记录所述第一频率声音的发声时间和第二频率声音的发声时间；

利用所述声音接收模块接收所述第一频率声音和第二频率声音；

利用所述发光模块发送与所述第一频率声音相对应的第一光信号，以及与所述第二频率声音相对应的第二光信号；

利用所述光学镜头模块响应所述第一光信号和第二光信号；

利用所述控制及数据处理模块记录所述第一光信号的响应时间和所述第二光信号的响应时间；

根据所述第一基点位置坐标、第二基点位置坐标、第一频率声音的发声时间、第二频率声音的发声时间、第一光信号的响应时间以及第二光信号的响应时间，获取目标井口位置的坐标。

进一步地，在获取目标井口位置的坐标之前，所述方法还包括：

采集影响本地声速的参数数据，所述参数数据至少包括：温度、湿度、气压、风向和风速；

根据所述参数数据，利用所述控制及数据处理模块获取本地声速；

对应的，根据所述本地声速、第一基点位置坐标、第二基点位置坐标、第一频率声音的发声时间、第二频率声音的发声时间、第一光信号的响应时间以及第二光信号的响应时间，获取目标井口位置的坐标。

进一步地，根据所述本地声速、第一基点位置坐标、第二基点位置坐标、第一频率声音的发声时间、第二频率声音的发声时间、第一光信号的响应时间以及第二光信号的响应时间，获取目标井口位置的坐标，包括：

根据所述本地声速、第一频率声音的发声时间以及第一光信号的响应时间，获得第一距离参数，所述第一距离参数为所述第一基点到所述目标井口位置的距离；

根据所述本地声速、第二频率声音的发声时间以及第二光信号的响应时间，获得第二距离参数，所述第二距离参数为所述第二基点到所述目标井口位置的距离；

根据所述第一基点位置坐标、第二基点位置坐标、第一距离参数及第二距离参数获得所述目标井口位置的坐标。

进一步地，采用以下公式计算所述第一距离参数：

L₁＝V*(t₁-t′₁-t_d)

式中，L₁为第一距离参数；V为本地声速；t₁为第一光信号的响应时间；t'₁为第一频率声音的发声时间；t_d为井口声光识别设备固定延迟时间。

进一步地，采用以下公式计算所述第二距离参数：

L₂＝V*(t₂-t′₂-t_d)式中，L₂为第二距离参数；V为本地声速；t₂为第二光信号的响应时间；t'₂为第二频率声音的发声时间；t_d为井口声光识别设备固定延迟时间。

进一步地，根据以下公式获取目标井口位置的坐标：

${(a_1-a_3)}^2+{(b_1-b_3)}^2=L_1^2$

${(a_3-a_2)}^2+{(b_3-b_2)}^2=L_2^2$

式中，a₁，b₁分别表示第一基点位置的横坐标和纵坐标；a₂，b₂表示第二基点位置的横坐标和纵坐标；a₃，b₃表示目标井口位置的横坐标和纵坐标；L₁为第一距离参数；L₂为第二距离参数。

本申请实施例提供了一种地震勘探中炮点坐标采集系统及其采集方法，该方法首先采集两个基点位置坐标，再通过两个基点位置的发声模块向井口声光识别设备发送预设频率的声音，然后两个光学镜头模块响应井口声光识别设备发送的与预设频率声音相对应的光信号，利用控制及数据处理模块获取发声时间及响应时间，再据此获得两基点与目标井口位置的距离，最后再通过两基点的坐标以及两基点与目标井口位置的距离，从而获得目标井口位置的坐标。本申请实施例的方法可直接在视距范围内，准实时远程获取目标井口位置的坐标，不仅提高了获取井口位置坐标的作业效率，同时也极大降低了井炮施工过程中的人员风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的地震勘探中炮点坐标采集系统示意图；

图2是本申请实施例的地震勘探中炮点坐标采集方法示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。

参考图1，本申请实施例提供了一种地震勘探中炮点坐标采集系统，所述系统包括：井口声光识别设备21以及远程井口坐标采集设备22；

所述井口声光识别设备21包括：

声音接收模块，用于接收所述远程井口坐标采集设备发送的第一频率声音和第二频率声音；

发光模块，用于发送与所述第一频率声音相对应的第一光信号，以及与所述第二频率声音相对应的第二光信号；

远程井口坐标采集设备22，所述远程井口坐标采集设备包括：

坐标采集模块，用于采集第一基点位置坐标和第二基点位置坐标；

发声模块，位于所述坐标采集模块下，用于发出预设的第一频率声音和第二频率声音；

光学镜头模块，用于响应所述井口声光识别设备发送的与所述预设的第一频率声音对应的第一光信号，以及与所述预设的第二频率声音对应的第二光信号；

控制及数据处理模块，与所述坐标采集模块、发声模块以及光学镜头模块相连，用于根据所述第一基点位置坐标、所述第二基点位置坐标、所述发声模块的发声时间以及所述光学镜头模块的响应时间，获取目标井口位置坐标。

本申请实施例中，所述声音接收模块可以为可调频率识别的声控开关，例如设置在1KHz的声音识别，声控开关只有1KHz的声音才能触发，其它频率的声音不能触发。在一实施例中，所述远程井口坐标采集设备还可以包括延迟电路模块，所述延迟电路模块分别于声音接收模块和发光模块相连，用于电路延迟，当声音接收模块接收预设频率声音后，发光模块可以在预设的电路延迟时间后发出对应的光信号。本申请实施例中，发光模块可以为不同颜色的灯泡，从而可以发出不同颜色的光。

在一个实施例中，所述远程井口坐标采集设备还包括：

传感器模块，用于采集影响本地声速的参数数据，所述参数数据至少包括：温度、湿度、气压、风向和风速；

对应的，所述控制及数据处理模块，与所述传感器模块相连，用于根据所述参数数据获取本地声速，并根据所述本地声速、所述第一基点位置坐标、所述第二基点位置坐标、所述发声模块的发声时间以及所述光学镜头模块的响应时间，获取目标井口位置坐标。

在一个实施例中，所述声音接收模块包括：

第一声音接收模块，用于接收所述远程井口坐标采集设备发送的第一频率声音；

第二声音接收模块，用于接收所述远程井口坐标采集设备发送的第二频率声音。

在一个实施例中，所述发光模块包括：

第一发光模块，用于发送与所述第一频率声音相对应的第一光信号；

第二发光模块，用于发送与所述第二频率声音相对应的第二光信号。

在一个实施例中，所述坐标采集模块包括：

第一坐标采集模块，用于采集所述第一基点位置坐标；

第二坐标采集模块，用于采集所述第二基点位置坐标。

在一个实施例中，所述发声模块包括：

第一发声模块，位于所述第一坐标采集模块下，用于发送所述第一频率声音；

第二发声模块，位于所述第二坐标采集模块下，用于发送所述第二频率声音。

在一个实施例中，所述光学镜头模块包括：

第一光学镜头模块，用于响应所述第一光信号；

第二光学镜头模块，用于响应所述第二光信号。

在一实施例中，所述远程井口坐标采集设备还包括：安装稳固模块，所述安装稳固模块包括安装支架，用于安装采集坐标模块、发声模块、光学镜头模块、传感器模块和控制及数据处理模块，并可以保证所有模块安装及放置稳固。

在一实施例中，所述第一坐标采集模块和第二坐标采集模块都各包括一套高精度GPS芯片和天线，可输出星基差分精度的GPS坐标和精确的秒脉冲授时信号，天线分别安装于已知精确长度的安装支架两端。

本申请实施例中，所述第一坐标采集模块、第一发声模块以及第一光学镜头模块都处于第一基点坐标位置处，所述第二坐标采集模块、第二发声模块以及第二光学镜头模块都处于第二基点坐标位置处。

本申请实施例中，钻井完成后在井口安装井口声光识别设备，其功能在于能够接收远程井口坐标采集设备发送的预设频率的声音，并据此发出对应的预设频率的闪光；利用第一坐标采集模块和第二坐标采集模块定位两个基点，两个基点分别安装有能发出特定频率声音的发声模块和能够响应预设频率闪光的光学镜头模块；当发声模块发出特定频率的声音后，井口声光识别设备中的声音接收模块接收特定频率的声音，经电路延迟后发光模块发出对应的闪光，然后光学镜头模块响应对应的闪光，然后通过控制及数据处理模块获得对应的发声时间和响应闪光时间，从而可以获得两基点与视距范围内的井口识别设备距离关系，再根据两基点GPS坐标以及本地声速，从而可以计算出井口位置坐标。计算时引入传感器模块获得的数据，包括温度、湿度、气压、风向、风速等对本地声速有影响的传感器结果带入公式以提高精度。

如图2所示，本申请实施例利用地震勘探中炮点采集坐标系统，还提供了一种地震勘探中炮点坐标采集方法，所述方法包括：

S1、利用所述坐标采集模块采集第一基点位置坐标及第二基点位置坐标。

本申请实施例中，所述坐标采集模块包括第一坐标采集模块和第二坐标采集模块，第一坐标采集模块和第二坐标采集模块都各包括一套高精度GPS芯片和天线，可输出星基差分精度的GPS坐标和精确的秒脉冲授时信号，同时天线分别安装于已知精确长度的安装支架两端，第一基点位置和第二基点位置即为天线安装的位置。利用第一坐标采集模块采集第一基点位置坐标，利用第二坐标采集模块采集第二基点位置坐标，同时控制及数据处理模块与坐标采集模块相连，从而可以获得第一基点位置坐标参数和第二基点位置坐标参数。

S2、利用所述发声模块发送预设的第一频率声音和第二频率声音。

所述发声模块包括第一发声模块和第二发声模块，本申请实施例中，分别利用第一发声模块发送预设的第一频率声音，利用第二发声模块发送预设的第二频率声音。

S3、利用所述控制及数据处理模块记录所述第一频率声音的发声时间和第二频率声音的发声时间；

本申请实施例中，控制及数据处理模块与发声模块相连，可以控制两个发声模块分别发送预设的第一频率声音和第二频率声音，同时控制及数据处理模块与坐标采集模块相连，此时可以根据GPS授时分别记录第一频率声音的发声时间和第二频率声音的发声时间。

S4、利用所述声音接收模块接收所述第一频率声音和第二频率声音。

本申请实施例中，声音接收模块包括第一声音接收模块和第二声音接收模块，第一声音接收模块用于接收第一频率声音，第二声音接收模块用于接收第二频率声音。本申请实施例中的声音接收模块可以为可调频识别的声控开关，通过设置频率可以接收固定频率的声音。

S5、利用所述发光模块发送与所述第一频率声音相对应的第一光信号，以及与所述第二频率声音相对应的第二光信号。

本申请实施例中，声音接收模块与发光模块相连，当声音接收模块接收预设频率声音后，对应的发光模块以预设的延迟时间发出对应的光信号，此处的延迟时间可以通过延迟电路模块准确控制。本申请实施例中，发光模块包括第一发光模块和第二发光模块，第一发光模块用于发送与第一频率声音相对应的第一光信号，第二发光模块用于发送与第二平率声音相对应的第二光信号。发光模块可以为不同颜色的灯泡，在一实施例中，第一发光模块可以为绿色灯泡，从而发出绿光；第二发光模块可以为红色灯泡，从而发出红光。

S6、利用所述光学镜头模块响应所述第一光信号和第二光信号。

本申请实施例中，光学镜头模块包括第一光学镜头模块和第二光学镜头模块，第一光学镜头模块用于响应第一光信号，第二光学镜头模块用于响应第二光信号。

S7、利用所述控制及数据处理模块记录所述第一光信号的响应时间和所述第二光信号的响应时间。

本申请实施例中，在井口声光识别设备分布发出对应的第一光信号和第二光信号后，两个光学镜头模块分别响应所述第一光信号和第二光信号，同时控制及数据处理模块与光学镜头模块相连，在光学镜头模块响应对应的光信号时，控制及数据处理模块可以根据GPS授时分别记录第一光信号的响应时间和第二光信号的响应时间。

S8、根据所述第一基点位置坐标、第二基点位置坐标、第一频率声音的发声时间、第二频率声音的发声时间、第一光信号的响应时间以及第二光信号的响应时间，获取目标井口位置的坐标。

本申请实施例中，利用控制及数据处理模块获取目标井口位置的坐标。在本申请一实施例中，在获取目标井口位置的坐标之前，所述方法还包括：

采集影响本地声速的参数数据，所述参数数据至少包括：温度、湿度、气压、风向和风速；

根据所述参数数据获取本地声速，利用所述控制及数据处理模块获取本地声速；

对应的，根据所述本地声速、第一基点位置坐标、第二基点位置坐标、第一频率声音的发声时间、第二频率声音的发声时间、第一光信号的响应时间以及第二光信号的响应时间，获取目标井口位置的坐标。

本申请实施例中，可以利用传感器模块可以采集影响本地声速的参数数据，传感器模块可以由多个传感器组成，多个传感器分别可以获得温度、湿度、气压、风向、风速等参数数据，同时控制及数据处理模块与所述传感器模块相连，通过获得传感器模块输出的影响本地声速相关的参数数据，从而可以根据经验曲线推算出本地声速。本申请实施例中，考虑了实际环境因素对声速的影响，通过本地声速从而可以获得更为准确的井口位置坐标。

本申请实施例中，获取目标井口位置的坐标，包括：

根据所述本地声速、第一频率声音的发声时间以及第一光信号的响应时间，获得第一距离参数，所述第一距离参数为所述第一基点到所述目标井口位置的距离；

根据所述本地声速、第二频率声音的发声时间以及第二光信号的响应时间，获得第二距离参数，所述第二距离参数为所述第二基点到所述目标井口位置的距离；

根据所述第一基点位置坐标、第二基点位置坐标、第一距离参数及第二距离参数获得所述目标井口位置的坐标。

本申请实施例中，可以采用以下公式计算所述第一距离参数：

L₁＝V*(t₁-t′₁-t_d)

式中，L₁为第一距离参数；V为本地声速；t₁为第一光信号的响应时间；t'₁为第一频率声音的发声时间；t_d为井口声光识别设备固定延迟时间。

本申请实施例中，可以采用以下公式计算所述第二距离参数：

L₂＝V*(t₂-t′₂-t_d)

式中，L₂为第二距离参数；V为本地声速；t₂为第二光信号的响应时间；t'₂为第二频率声音的发声时间；t_d为井口声光识别设备固定延迟时间。

本申请实施例中，可以根据以下公式获取目标井口位置的坐标：

${(a_1-a_3)}^2+{(b_1-b_3)}^2=L_1^2$

${(a_3-a_2)}^2+{(b_3-b_2)}^2=L_2^2$

式中，a₁，b₁表示第一基点位置的横坐标和纵坐标；a₂，b₂表示第二基点位置的横坐标和纵坐标；a₃，b₃表示目标井口位置的横坐标和纵坐标；L₁为第一距离参数；L₂为第二距离参数。

本申请实施例中的坐标可以为经纬度坐标、北京54坐标、地震勘探专用米坐标中的一种，控制及数据处理模块可以根据内置的换算公式及参数进行坐标格式的相互转换。

本申请实施例中第一基点位置和第二基点位置位于井口位置视距范围内，利用三角函数公式可以获得以第一基点和第二基点为镜像的两个坐标，通过简单判断或罗经仪自动判断即可以获得准确的井口位置坐标。在本申请一实施例中，可以将井口坐标采集设备在不同位置、角度对同一炮点多次采集，从而增加定位精度。

本申请实施例提供了一种地震勘探中炮点坐标采集系统及其采集方法，该方法首先采集两个基点位置坐标，再通过两个基点位置的发声模块向井口声光识别设备发送特定频率的声音，然后两个光学镜头模块响应井口声光识别设备发送的与特定频率声音相对应的光信号，利用控制及数据处理模块获取发声时间及响应时间，再据此获得两基点与目标井口位置的距离，最后再通过两基点的坐标以及两基点与目标井口位置的距离，从而获得目标井口位置的坐标。本申请实施例的方法可直接在视距范围内，准实时远程获取目标井口位置的坐标，不仅提高了获取井口位置坐标的作业效率，同时也极大降低了井炮施工过程中的人员风险。

在一个或多个示例性的设计中，本申请实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。