一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及海洋勘探【技术领域】，特别涉及一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统。一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统，包括数据传输模块、数据服务模块、实时解算模块、作业配置模块、作业控制模块和实时显示模块；数据传输模块与数据服务模块电连接，数据服务模块还分别与实时解算模块、作业配置模块、作业控制模块和实时显示模块电连接。本发明同时采用模块化设计，各模块满足“高内聚”、“低耦合”要求，模块集成度高，相互干预少，结构简单，功能明确，可维护性好、同步性效率高；另外，通过采用服务器/客户端模式设计，数据服务模块作为服务器，其他模块作为软件客户端，通过以太网连接，使得系统能部署于一台至多台服务器。
【专利说明】一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋勘探【技术领域】，特别涉及一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统。
【背景技术】
[0002]海洋地震勘探中，综合导航系统是海上地震勘探作业中的控制和指挥中心，为勘探船提供坐标定位，指引勘探船行驶方向，控制地震数据采集系统、震源系统、拖缆定位与控制系统协同工作，并实时解算震源位置和检波点位置、分析反射面元覆盖情况，对地震勘探作业质量进行有效控制。综合导航系统对海洋地震作业施工效率以及采集精度起到重要作用。
[0003]目前在海上石油勘探中应用的导航系统全部依赖进口，如spectra, orca等,这些导航系统都是基于传统的软件开发技术，不能跨平台运行，无国际语言包支持，协议复杂，操作复杂，可维护性差，制约了勘探作业新技术的应用。因此设计出一种新型二维综合导航系统，能应用最新的计算机与电子技术发展成果、提高作业精度、结构简单、功能完善、部署方便、可操作性和可维护性强的二维综合导航系统已成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明的一个要解决的技术问题是提供了一种易于通信和使用的用于海上拖缆地震勘探的导航系统；
[0006]本发明的另一个要解决的技术问题是提供了一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统的使用方法。
[0007](二)技术方案
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
[0009]一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统，包括数据传输模块、数据服务模块、实时解算模块、作业配置模块、作业控制模块和实时显示模块；
[0010]所述数据传输模块与所述数据服务模块电连接，所述数据服务模块还分别与所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块电连接；
[0011]所述数据传输模块，用于收集外部数据，并将收集到的外部数据发送给所述数据服务模块；以及，接收所述数据服务模块发送的用于控制外部对象的头段输出数据并将接收到的所述头段输出数据发送给外部的控制对象，以控制外部对象动作；
[0012]所述数据服务模块，用于接收所述数据传输模块发送的外部数据，并将接收到的外部数据发送给所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块；以及，接收由所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块发送的数据，形成所述头段输出数据并发送给所述数据传输模块；
[0013]所述实时解算模块，用于接收所述数据服务模块发送的待解算数据，并根据接收到的待解算数据进行实时解算，并将实时解算后的解算结果发送给所述数据服务模块；
[0014]所述实时显示模块，用于接收所述数据服务模块发送的待显示数据，并将接收到的待显示数据显示出来；
[0015]所述作业配置模块，用于接受用户对作业参数的配置，并发送给所述数据服务模块；
[0016]所述作业控制模块，用于接受用户的作业命令，并发送给所述数据服务模块。
[0017]进一步，所述数据服务模块与所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块之间为服务器/客户端模式交换信息。
[0018]进一步，所述头段输出数据由所述数据服务模块根据其从所述数据传输模块、所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块接收到的数据编成。
[0019]进一步，所述头段输出数据包括DGPS数据、RGPS数据、电罗经数据、测深数据、枪控数据、罗经水鸟数据、导航头段数据和枪控头段数据。
[0020]进一步，所述外部数据包括DGPS数据、RGPS数据、电罗经数据、测深数据、枪控数据、罗经水鸟数据。
[0021]进一步，还包括与所述数据服务模块电连接的路径规划模块，用于对航行路径、障碍绕行路线进行路径规划，并将规划好的路径规划数据发送给所述数据服务模块保存，进而由所述数据服务模块发送给所述数据传输模块。
[0022]进一步，还包括与所述数据服务模块电连接的数据记录模块，用于记录从所述数据传输模块发送到所述数据服务模块的数据，并整理成P2/94格式的原始导航数据文件，将P2/94格式实时计算处理成P1/90格式并记录成文件。
[0023]进一步，还包括与所述数据服务模块电连接的质量控制模块，用于对所述数据服务模块和所述记录模块记录的各类原始数据记录进行图形化处理，以对作业质量进行图形化质量监控。
[0024]进一步，还包括分别与所述数据服务模块电连接的系统配置模块和系统监控模块，所述系统配置模块用于配置数据系统、通信参数和控制时序，并将系统配置信息发送给所述数据服务模块；所述系统监控模块，用于对系统资源和系统进程进行监控。
[0025]本发明的另一个技术主题是:
[0026]一种上述任一用于海上拖缆地震勘探的导航系统的使用方法，包括如下步骤:
[0027]步骤SI，所述数据传输模块收集外部数据；
[0028]步骤S2，所述数据传输模块将收集到的外部数据发送给所述数据服务模块；
[0029]步骤S3，所述数据服务模块将接收到的外部数据发送给所述实时解算模块和所述实时显示模块；
[0030]步骤S4:所述实时解算模块根据接收到的信息进行实时解算，所述实时显示模块对接收的信息进行实时显示；
[0031]步骤S5:所述实时解算模块将解算结果发送给所述数据服务模块；以及，所述作业配置模块将用户的参数配置发送给所述数据服务模块，所述作业控制模块将用户的作业命令发送给所述数据服务模块；
[0032]步骤S6:所述数据服务模块接收所述实时解算模块发送来的解算结果、所述作业配制模块发送来的参数配置和所述作业控制模块发来的作业命令，在所述数据服务模块内部形成头段输出数据；
[0033]步骤S7:所述数据服务模块将形成的所述头段输出数据发送给所述数据传输模块；
[0034]步骤S8:所述数据传输模块将接收到的头段输出数据发送给外部控制对象。
[0035](三)有益效果
[0036]与现有技术和产品相比，本发明有如下优点:
[0037]( I)本发明同时采用模块化设计，各模块满足“高内聚”、“低耦合”要求，模块集成度高，相互干预少，结构简单，功能明确，可维护性好、同步性效率高；
[0038](2)本发明采用多种跨平台工具、库，使得系统能运行与多种操作系统平台，部署方便，无需重新编码；
[0039](3)本发明采用服务器/客户端模式设计，数据服务模块作为服务器，其他模块作为软件客户端，通过以太网连接，使得系统能部署于一台至多台服务器；
[0040](4)本发明接口实现丰富，支持RS232串口、RJ45网口等数据传输，兼容性强。
[0041](5)本发明采用先进的软件开发技术，多进程间通信实现简单，扩展性、可维护性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0042]图1是本发明第一种实施方式的构成示意图；
[0043]图2是本发明第二种实施方式的构成示意图；
[0044]图3是本发明与外部对象数据传输示意图。
[0045]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0046]1、导航系统，101、数据传输模块，201、数据服务模块，301、实时解算模块，302、实时显示模块，303、作业配置模块，304、作业控制模块，305、路径规划模块，306、数据记录模块，307、质量控制模块，308、系统配置模块，309、系统监控模块。
【具体实施方式】
[0047]实施方式1:
[0048]如图1所示，本发明的一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统1，包括数据传输模块101、数据服务模块201、实时解算模块301、实时显示模块302、作业配置模块303和作业控制模块304 ;数据传输模块101与数据服务模块201电连接，数据服务模块201还分别与实时解算模块301、实时显示模块302、作业配置模块303和作业控制模块304电连接。也就是说，通过上述各电连接实现了数据之间的相互传输。另外，这里的电连接可以是通过线缆实现的有线电连接，也可以是通过无线传输实现的无线电连接。
[0049]数据传输模块101，用于收集外部数据，并将收集到的外部数据发送给数据服务模块201 ;以及，接收数据服务模块201发送的用于控制外部对象的头段输出数据并将接收到的头段输出数据发送给外部的控制对象，以控制外部对象动作。举例展开来说，数据传输模块101可以采集导航定位设备的原始数据并解析封装，传递给数据服务模块，同时，数据传输模块101与数据服务模块201之间是双向通信。再有，这里的外部数据可以是各外部对象上的传感器的检测数值，为了便于本领域技术人员理解与本发明与外部信号之间的联系，这里给出一种本发明与外部信号连接的示意图，即如图3所示，其中虚线表示数据信号的流向，实线表示控制信号的流向，夕卜部数据可以是DGPS (Difference Global PositioningSystem 即差分全球定位系统)数据、RGPS (Relative Global Positioning System 即相对全球定位系统)数据、(出于本领域习惯和简洁的目的，全文其余处包括附图仍用DGPS和RGPS来表示)、电罗经数据、测深数据、枪控数据、罗经水鸟数据、导航头段数据和枪控头段数据等，然后数据传输模块101将这些外部数据传送到数据服务模块201，同时，数据传输模块101还可以接收数据服务模块201发来的控制数据或控制命令，这一点后面也会进一步提到，并将这些控制数据或控制命令再传送回外部控制对象，以控制外部对象动作。
[0050]数据服务模块201，用于接收数据传输模块101发送的外部数据，并将接收到的外部数据发送给实时解算模块301、实时显示模块302、作业配置模块303和作业控制模块304 ；以及，接收由实时解算模块301、实时显示模块302、作业配置模块303和作业控制模块304发送的数据，形成所述头段输出数据并发送给数据传输模块101。举例展开来说，数据服务模块201处于导航系统的中心位置，可以为各模块提供数据收发、数据管理、计算、处理，对各模块产生的处理后的数据进行暂存管理，对控制信息按照特定时序通过导航控制对设备进行触发控制。其中，数据服务模块201与实时解算模块301、实时显示模块302、作业配置模块303和作业控制模块304之间的通信优选采用服务器/客户端的模式，可以通过以太网建立连接，实现各模块之间的通信。另外，数据服务模块201接收实时解算模块301、实时显示模块302、作业配置模块303和作业控制模块304传来的数据还可以包括通信请求信息。
[0051]实时解算模块301，用于接收数据服务模块201发送的待解算数据，并根据接收到的待解算数据进行实时解算，并将实时解算后的解算结果发送给数据服务模块201。举例展开来说，实时解算模块301可以对数据传输模块、数据服务模块传递来的各类数据进行处理、解算，主要有炮点预测、测线状态、观察值计算、实时坐标解算等。
[0052]实时显示模块302，用于接收数据服务模块201发送的待显示数据，并将接收到的待显示数据显示出来。举例展开来说，实时显示模块302可以实时显示经数据传输模块101、数据服务模块201传递的实时数据、计算后的数据并显示二维作业情况。
[0053]作业配置模块303，用于接受用户对作业参数的配置，并发送给数据服务模块201。举例展开来说，作业配置模块303可以对工区、测线、坐标系等方面进行配置。
[0054]作业控制模块304，用于接受用户的作业命令，并发送给数据服务模块201。举例展开来说，作业控制模块304可以对放炮控制等方面进行控制。
[0055]下面通过对上述实施方式I的导航系统的一种使用方法的介绍，更清楚的说明导航系统内各部件的结构和信号流向。
[0056]步骤SI，数据传输模块101收集外部数据；
[0057]步骤S2，数据传输模块101将收集到的外部数据发送给数据服务模块201 ；
[0058]步骤S3，数据服务模块201将接收到的外部数据发送给实时解算模块301和实时显示模块302 ；
[0059]步骤S4:实时解算模块301根据接收到的信息进行实时解算，实时显示模块302对接收的信息进行实时显示；[0060]步骤S5:实时解算模块301将解算结果发送给数据服务模块201 ;以及，作业配置模块303将用户的参数配置发送给数据服务模块201，作业控制模块304将用户的作业命令发送给数据服务模块201 ；
[0061]步骤S6:数据服务模块201接收实时解算模块301发送来的解算结果、作业配制模块303发送来的参数配置和作业控制模块304发来的作业命令，在数据服务模块201内部形成头段输出数据；
[0062]步骤S7:数据服务模块201将形成的头段输出数据发送给数据传输模块101 ；
[0063]步骤S8:数据传输模块101将接收到的头段输出数据发送给外部控制对象。
[0064]举例展开来说，结合图1和图3，本发明的数据及命令传递实现方式:
[0065]( 1)设备数据传递方式
[0066]该导航系统可以记录原始导航定位数据并将头段信息发送给地震数据采集系统和枪控系统。船载定位设备采集导航定位数据，船载定位设备主要有DPGS、RGPS、电罗经，测深仪等，枪阵定位设备主要有枪阵RGPS等，拖曳电缆定位设备主要有头标、尾标、罗经水鸟、深度传感器等。各设备按照特定时序经RS232串口或RJ45网口将数据通过导航采集与控制箱体或以太网交换机实时传递给该导航系统，该导航系统实时记录各原始数据。该导航系统将产生的头段信息传递给地震数据采集系统、枪控系统。数据传递时间特性可以如表1所示:
[0067]表1导航定位设备及头段时间特性
[0068]
【权利要求】
1.一种用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:包括数据传输模块、数据服务模块、实时解算模块、作业配置模块、作业控制模块和实时显示模块； 所述数据传输模块与所述数据服务模块电连接，所述数据服务模块还分别与所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块电连接； 所述数据传输模块，用于收集外部数据，并将收集到的外部数据发送给所述数据服务模块；以及，接收所述数据服务模块发送的用于控制外部对象的头段输出数据并将接收到的所述头段输出数据发送给外部的控制对象，以控制外部对象动作； 所述数据服务模块，用于接收所述数据传输模块发送的外部数据，并将接收到的外部数据发送给所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块；以及，接收由所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块发送的数据，形成所述头段输出数据并发送给所述数据传输模块； 所述实时解算模块，用于接收所述数据服务模块发送的待解算数据，并根据接收到的待解算数据进行实时解算，并将实时解算后的解算结果发送给所述数据服务模块； 所述实时显示模块，用于接收所述数据服务模块发送的待显示数据，并将接收到的待显示数据显示出来； 所述作业配置模块，用于接受用户对作业参数的配置，并发送给所述数据服务模块； 所述作业控制模块，用于接受用户的作业命令，并发送给所述数据服务模块。
2.根据权利要求 1所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:所述数据服务模块与所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块之间为服务器/客户端模式交换信息。
3.根据权利要求1所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:所述头段输出数据由所述数据服务模块根据其从所述数据传输模块、所述实时解算模块、所述作业配置模块、所述作业控制模块和所述实时显示模块接收到的数据编成。
4.根据权利要求1所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:所述头段输出数据包括DGPS数据、RGPS数据、电罗经数据、测深数据、枪控数据、罗经水鸟数据、导航头段数据和枪控头段数据。
5.根据权利要求1所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:所述外部数据包括DGPS数据、RGPS数据、电罗经数据、测深数据、枪控数据、罗经水鸟数据。
6.根据权利要求1至5任一所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:还包括与所述数据服务模块电连接的路径规划模块，用于对航行路径、障碍绕行路线进行路径规划，并将规划好的路径规划数据发送给所述数据服务模块保存，进而由所述数据服务模块发送给所述数据传输模块。
7.根据权利要求1至5任一所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:还包括与所述数据服务模块电连接的数据记录模块，用于记录从所述数据传输模块发送到所述数据服务模块的数据，并整理成P2/94格式的原始导航数据文件，将P2/94格式实时计算处理成P1/90格式并记录成文件。
8.根据权利要求1至5任一所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:还包括与所述数据服务模块电连接的质量控制模块，用于对所述数据服务模块和所述记录模块记录的各类原始数据记录进行图形化处理，以对作业质量进行图形化质量监控。
9.根据权利要求1至5任一所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统，其特征在于:还包括分别与所述数据服务模块电连接的系统配置模块和系统监控模块，所述系统配置模块用于配置数据系统、通信参数和控制时序，并将系统配置信息发送给所述数据服务模块；所述系统监控模块，用于对系统资源和系统进程进行监控。
10.一种权利要求1至9任一所述的用于海上拖缆地震勘探的导航系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤SI，所述数据传输模块收集外部数据； 步骤S2，所述数据传输模块将收集到的外部数据发送给所述数据服务模块； 步骤S3，所述数据服务模块将接收到的外部数据发送给所述实时解算模块和所述实时显示模块； 步骤S4:所述实时解算模块根据接收到的信息进行实时解算，所述实时显示模块对接收的信息进行实时显示； 步骤S5:所述实时解算模块将解算结果发送给所述数据服务模块；以及，所述作业配置模块将用户的参数配置发送给所述数据服务模块，所述作业控制模块将用户的作业命令发送给所述数据服务模块； 步骤S6:所述数据服务模块接收所述实时解算模块发送来的解算结果、所述作业配制模块发送来的参数配置和所述作业控制模块发来的作业命令，在所述数据服务模块内部形成头段输出数据； 步骤S7:所述数据服务模块将形成的所述头段输出数据发送给所述数据传输模块； 步骤S8:所述数据传输模块将接收到的`头段输出数据发送给外部控制对象。
【文档编号】G01C21/00GK103674019SQ201310728780
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】阮福明, 王斌, 曹占全, 吴秋云, 朱耀强, 董伟良, 吴超, 胡广浩, 曾翔, 李柳胜 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司