一种地震节点仪器控制方法及其控制装置与流程

本发明涉及地震勘探设备领域，具体涉及一种地震节点仪器控制方法及其控制装置。

背景技术：

1、在石油地震勘探领域中，节点采集设备逐渐开始成为地震勘探的主流设备，与传统采用有线连接的物探采集设备不同，节点采集设备采用本地数据存储，卫星同步授时等技术，相对于传统的有线仪器，节点之间不需要线缆连接，理论上无带道能力限制，便于实现大规模灵活布设，广泛应用于山地、城区、沙漠、平原等多种地表条件下地震采集项目。

2、与有线仪器相比，节点仪器在野外完成采集任务后需要收回到室内进行一系列操作，包括节点电池包充电、数据下载、仪器性能指标测试等工作，这些工作是通过节点仪器配套充电下载柜和软件系统来完成的。

3、目前，节点地震仪器的数据下载系统通常采用有线或无线方式进行数据传输。如公开号为cn217332883u的中国专利文献公开了一种节点地震仪存储数据下载系统，该系统包括埋于地下的三分量检波器和与其连接的地震仪节点，地震仪节点包括数据采集单元、控制单元、无线通讯单元和电源单元，采用以太网有线数据下载方式，具有较快的下载速度。

4、此外，公开号为cn116413766a的中国专利文献公开了一种基于北斗短报文通信的地震数据采集方法及地震仪器，该方法实现了节点单元应急状态实时自主检测、判定、编码、接力传送，以及无触点充电和数据交互等功能。

5、公开号为cn113138408a的中国专利文献介绍了一种分体式地震数据采集设备，包括节点采集单元和实时数据传输单元，通过采用分体式设计模式，能同时满足不适用实时数据传输功能以及用户对于盲采式节点采集的要求。

6、然而，现有技术中仍然存在一些问题和不足：首先，节点仪器的多个功能（如充电、数据下载、性能测试等）通常是分散的，需要节点仪器多次上下柜操作，导致工作效率低下；其次，数据下载过程中速度不稳定，影响大规模节点并行下载效率；第三，现有充电过程不能自动识别电池状态，可能会影响电池寿命；第四，性能指标测试成功率不高且测试时间较长；最后，蓝牙功能检测容易受到其他非测试节点的干扰。这些问题的存在主要是因为缺乏一个集成化、智能化的控制装置来统一管理和优化各项功能，无法实现节点仪器的高效、稳定运行。

7、因此，亟需一种能够集成节点仪器充电、数据下载、性能指标评价和蓝牙功能测试等功能于一体的地震节点仪器控制方法及装置，以提高节点仪器的工作效率和稳定性。

技术实现思路

1、基于此，本发明一方面提供了一种地震节点仪器控制方法，采用控制装置执行，所述控制装置包括：节点采集单元、节点控制单元；

2、所述方法包括：上线检测阶段：所述节点采集单元上线后主动发送开机完成消息，所述节点控制单元接收开机完成消息后，认为上线成功；完成所述上线检测阶段后，任意进行充电阶段、数据下载阶段、性能指标评价阶段、蓝牙功能测试阶段。

3、在一个可行的实现方式中，所述上线检测阶段还包括所述节点控制单元每间隔tn秒定时向所述节点采集单元主动发送心跳包，若连续m次收不到心跳包回复消息，则认为所述节点采集单元下线，节点下线状态根据如下公式计算：

4、

5、其中：offlinestatus为节点下线状态；

6、tn表示发送心跳包的时间间隔；

7、kt为每次发送心跳包是否回复状态；

8、m为连续收不到心跳包回复消息的次数；

9、mj为系数变量；

10、n为变量；

11、所述系数变量用于避免由于所述节点采集单元计算量大，导致心跳包回复不及时产生的误判。

12、在一种可行的实现方式中，所述充电阶段包括：所述节点控制单元检测到所述节点采集单元上线后，会自动对所述节点采集单元进行充电操作，所述充电模式可以是恒流模式或为恒压模式。

13、在一种可行的实现方式中，所述控制装置包括：软件控制单元；所述数据下载阶段，具体包括：

14、s1:所述软件控制单元给所述节点控制单元下发数据下载开始命令；

15、s2:所述节点控制单元给对应的所述节点采集单元发送切换命令，所述节点采集单元将存储卡切换到到usb读卡器上；所述节点控制单元连接所述节点采集单元对应的usb设备；

16、s3:所述节点控制单元遍历所述节点采集单元的存储模块中的所有文件列表，并将文件列表和文件总大小信息通过所述命令连接通道发送给所述软件控制单元；

17、s4:所述节点控制单元读取所述节点采集单元内的数据文件，将数据文件通过所述数据连接通道发送到所述数据存储单元中；所述节点控制单元在每下载完成一个数据文件后，自动记录下载断点文件位置，下次数据下载自动从断点文件位置开始，避免下载重复；

18、s5:所述节点控制单元通过所述命令连接通道定时发送数据下载进度和数据下载过程中发生的错误信息给所述软件控制单元；

19、s6：所有数据文件下载完成后，所述节点控制单元给所述节点采集单元发送切换命令，所述节点采集单元将usb接口重新切换到所述节点采集单元的主控模块上，保证所述节点采集单元可以正常记录数据；所述节点控制单元通过所述命令连接通道给所述软件控制单元发送数据下载完成指令，所述软件控制单元显示所述节点采集单元数据下载完成标识；

20、s7:重复s1-s6，直至所有所述节点控制单元对对应的所述节点采集单元完成数据下载。

21、在一个可行的实现方式中，所述性能指标评价阶段具体包括：

22、s1’:所述软件控制单元给对应的所述节点控制单元下发性能指标评价命令；确定性能指标参数，性能指标参数为复数个采样间隔和前方增益的组合；

23、s2’:选取性能指标参数集合中的一组采样间隔和前放增益的组合,根据所述组合的采样间隔和前放增益，所述节点控制单元的性能指标评价模块依次产生三种不同类型的模拟信号，发送给所述节点采集单元，所述节点采集单元的信号采集模块依次采取三种不同的测试模式将模拟信号转换为数据信号文件；

24、s3’:所述节点控制单元给所述节点采集单元发送切换命令，所述节点采集单元将usb接口切换到usb读卡器上；所述节点控制单元连接所述节点采集单元对应的usb设备，将所述节点采集单元记录的数据信号文件下载到所述节点控制单元；所述节点控制单元分析所述数据信号文件，得到性能指标结果，同时所述节点控制单元给所述节点采集单元发送切换命令，所述节点采集单元将usb接口重新切换到所述节点采集单元的主控模块上；

25、s4’:所述节点控制单元将性能指标结果通过命令连接通道发送给所述软件控制单元；

26、s5’:重复上述s2’-s4’，直至所有采样间隔和前放增益的组合对应的性能指标结果都完成；

27、s6’:重复上述s1’-s5’，直至所有所述节点控制单元对对应的所述节点采集单元完成性能指标评价。

28、在一个可行的实现方式中，所述蓝牙功能测试阶段包括：

29、所述软件控制单元给所述节点控制单元下发蓝牙功能测试命令；

30、所述节点控制单元的蓝牙检测模块接收预设范围内所有蓝牙模块发送的蓝牙广播信息，识别到所述节点控制单元对应的所述节点采集单元的发送的蓝牙广播信息，则所述节点采集单元的蓝牙模块功能正常；

31、所述软件控制单元将对应的所述节点采集单元的蓝牙模块功能是否正常的信息通过所述命令连接通道发送给所述软件控制单元。

32、本发明另一方面提供一种地震节点仪器控制装置，用于执行本发明提供的控制方法；所述控制装置包括：交换机、软件控制单元、数据存储单元、复数个节点采集单元，和复数个节点控制单元；

33、所述节点采集单元与所述节点控制单元一一对应，通过预设计管脚进行连接，所述节点控制单元对所述节点采集单元提供电池包充电、数据下载、性能指标评价和蓝牙功能测试；

34、所述软件控制单元通过所述交换机与所述节点控制单元连接，建立命令连接通道，用于发送命令给所述节点控制单元，并对地震节点仪器进行控制；

35、所述数据存储单元与所述节点控制单元通过所述交换机连接，建立数据连接通道，用于进行数据存储。

36、在一个可行的实现方式中，所述节点采集单元包括第一主控模块、传感器模块、信号采集模块、蓝牙模块、存储模块，所述第一主控模块分别与所述传感器模块、所述信号采集模块、所述蓝牙模块和所述存储模块连接。

37、在一个可行的实现方式中，所述节点控制单元包括第二主控模块、充电模块、数据下载模块、性能指标评价模块、蓝牙检测模块；所述第二主控模板分别与所述充电模块、所述数据下载模块、所述性能指标评价模块、和所述蓝牙检测模块进行连接；所述充电模块采用动态充电机制。

38、在一个可行的实现方式中，所述节点采集单元与所述节点控制单元之间通过8根引脚进行通信，包括充电正极p+、充电负极p-、串口rx、串口tx、usb口d+、usb口d-、测试s+、测试s-，所述引脚封装到双绞屏蔽网线中。

39、在一个可行的实现方式中，所述软件控制单元运行在服务器中，用于将用户操作转化为所述节点控制单元可识别的命令，并发送给所述节点控制单元。

40、在一个可行的实现方式中，所述数据存储单元包括分布式存储服务器,或集中式存储nas服务器。

41、本发明的有益效果包括：

42、节点控制单元对节点采集单元提供了电池包充电、数据下载、性能指标测试和蓝牙模块检测功能四合一功能，多个功能集成到一起后，可以减少节点仪器多次上下柜操作，提高作业效率。

43、节点控制单元的数据下载模块创新采用了命令通道和数据通道分离机制、负载动态均衡机制等方式，单口下载速度在20mb/s左右，在存储服务单元总写带宽允许的条件下批量节点并行下载速度稳定，实测环境下总写带宽稳定在14gb/s左右。

44、节点控制单元的充电模块采用动态充电机制，可以自动识别电池当前状态，节点采集单元电池包从空电到满电需要4个小时。

45、节点控制单元的性能指标评价模块对每个节点采集单元采用独立的高精度信号源，实测环境下一次性测试成功率在99%以上；统一设计不同测试指标所需信号类型，在满足生产需求条件下，减少了测试时间，单次全指标测试时间由20分钟压缩到12分钟以内。

46、节点控制单元的蓝牙检测模块集成到机柜系统中，综合利用当前机柜上线节点采集单元序列号列表，屏蔽了不在柜节点采集单元蓝牙信号影响，异常模块识别率100%。