海洋可控源电磁甲板管控体系通信技术概述

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1、海洋可控源电磁甲板管控体系通信技术概述第一章绪论1.1课题研究背景及意义众所周知，海洋蕴藏着丰富的资源，由于不断开采，陆地上的石油和天然气资源已经越来越贫乏与短缺，各沿海国家加快了走向海洋资源开发的步伐，这在很大程度上提高了对海洋资源开发和利用技术的研究，海洋资源的有效利用，必须依靠对海洋开展广泛和深入的勘测[1-2]。近年来，国外利用海洋可控源电磁法探测海底油气储层已经取得明显效果[3-6]，而我国海洋电磁技术研究起步晚，因此急需开展海洋可控源电磁探测技术的研究与应用、发展具有自主知识产权的海洋电磁探测技术[

2、7]。本文自国家863计划深水可控源电磁勘探系统研发子课题海洋可控源现场预处理系统及监控系统研制，由吉林大学自主完成，系统能够以友好的界面展现从勘测规划、采集站布放、可控源发射监控、采集站回收、现场数据预处理的全过程，具有响应速度快、准确性高、稳定性强的特点。海洋电磁甲板监控系统是海洋电磁系统的关键，它控制海洋电磁系统的同步，系统参数设置，发射机工作状态监控和数据存储。利用GPS有线对钟实现海洋电磁系统的发射、接收和甲板监控系统的同步[8]。通过甲板监控系统的主机设置海底电磁采集站和发射机的位置，通过实时显示由

3、发射机铠装电缆传回的数据对发射机工作状态进行实时监控，并记录发射机电流、姿态及发射机其它工作状态参数。甲板监控系统作为海洋CSEM勘探系统中的重要组成部分，主要由主监控系统与数据服务系统组成，如图1.1所示：主监控系统通过GPS对接收系统、发射系统进行时钟同步并获取勘探船的定位信息[9]；通过编写底层通信协议传送控制命令与数据信息，实时获取接收系统与发射系统的状态参数；通过平面、剖面与三维图形实时、直观地显示海洋CSEM勘探系统当前的工作状态。数据服务系统按照一定的数据格式，对海底电磁数据进行导入导出等。.1.

4、2国内外研究现状与发展本世纪初，国外兴起了针对海底油气勘测的海洋可控源电磁法。该方法在学术界和石油行业得到了广泛的认可，在海底勘测实验和油气实际勘测中取得了很好的成效，被看作是当前最有效的海底勘探技术之一[10-14]。近年来，随着国外关于海洋可控源电磁法的研究技术不断成熟，取得的成果越来越明显，可控源电磁法引起了我国科研机构及相关行业的关注，随后开展了相关的研究：2006年6月，何展翔、孙卫斌等对西方海洋可控源电磁技术作了介绍，为海洋可控源电磁法应用于我国海洋勘探打下了良好基础[15]；中国地质大学于2010

5、年完成了小功率的发射机和海底电磁信号站的研制和试验[16]；2010年孙卫斌等详细介绍了海洋可控源电磁勘探的工作方法、主要装备及基本原理[17]。2012年9月中国石化集团上海海洋石油局地质调查队胡小群等分析了海洋可控源电磁勘探技术施工方式及影响勘测效果的因素，同时与地震勘测方法进行性了比较，论证了海洋可控源电磁勘探技术的应用条件[18]。..第二章功能要求及开发环境概述2.1功能要求项目要求CSEM甲板监控系统满足如下技术指标：（1）甲板监控系统应能够以友好的界面展现从勘测规划、采集站布放、可控源发射监控、采

6、集站回收、现场数据预处理的全过程；（2）支持系统通过网络对时；（3）实时监测数据容量：>2000个信息点；（4）实时监测数据扫描周期：2-10秒可调；（5）实时画面调用响应时间：<5秒；（6）非实时画面调用响应时间：<20秒；（7）平均无故障时间：TBF>20000小时。其中通信模块主要完成监控系统与控制器、发射机、接收机之间的命令和数据传递功能，包括通信协议的实现，数据的发送和接收等内容。随着研究的不断深入，通信模块还包括对接收到的数据进行记录及管理。本文完成工作主要为工作站和发射机的

7、以太网通信和发射机核心数据的数据管理。以太网通信主要实现了工作站与发射机之间的一对多通信、简单控制及报警；数据管理则实现了对接收到的参数的存储、查询、更新及导出。以太网通信和数据管理需要满足：（1）实时数据响应时间：<5秒；（2）数据存储及更新响应时间：<5秒；（3）数据查询响应时间：<20秒；（3）平均无故障时间：TBF>20000小时；.2.2技术方案船载甲板监控系统通信技术的核心是建立海洋CSEM勘探系统网络。该控制网络不同于普通的计算机网络，网络节点除计算机、工作站、显示终端外，

8、还有控制开关、按钮、接收机、发射机等设备；并且工作环境潮湿、电磁干扰较大、震动频繁；此外还具有监测数据量大，数据处理复杂，实时性高的特点。因此，使用以太网作为CSEM甲板监控系统通信网络，能够较好的保证在恶劣的环境下网络连接的稳定性和可靠性。系统结构采用C/S模式，工作站作为服务器，负责数据接收、控制命令反馈、数据管理及维护；电磁发射机、接收机等作为客户端，负责数据发送及根据服务器指令