Способ сбора сейсмической информации и система для сбора сейсмической информации

 

Изобретение относится к сейсмометрии и может быть применено в системах сбора информации в труднодоступных районах. Цель изобретения - повышение эффективности использования каналов связи, снижение электропотребления сейсмостанций (СС) системы путем работы системы в режиме непрерывной передачи сообщений всех СС при обнаружении опасного сигнала хотя бы на одной из СС и работы системы в ждущем режиме при его отсутствии на всех СС. Передача сообщений СС с временным разделением каналов в общую линию связи синхронизируется передаваемыми сообщениями любой другой СС. Система содержит устройство обработки, СС, каждая из которых имеет сейсмоприемник, пороговое устройство, кодеры информации и номера станции, декодеры информации и номера станции, элементы задержки, хронизатор, коммутатор, приемник и передатчик. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11!

А1 (51)5 G Ot V 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4362865/24-25 (22) 11.01,88 (46) 30.08.90. Бюл. У 32 (71) Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения Госкомитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды (72) А.В.Ожгихин, И.П.Кузьминых и В.Г,Авдеев (53) 550.83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 115?497, кл. G 01 V 1/22, 1984.

Авторское свидетельство СССР

9. 1296972, кл. G 01 Ч 1/22, 1985 (54) СПОСОБ СБОРА СЕЙСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сейсмометрии и может быть применено в системах сбора информации в труднодосИзобретение относится к сейсмометрии и может быть применено в системах сбора информации..

Цель изобретения — повышение эффективности использования канала связи и снижение электропотребления сейсмостанциями системы.

На фиг.1 изображена. структурная электрическая схема системы сбора сейсмической информации, на фиг.2— временные диаграммы ее работы, Система содержит сейсмические станции 1.1,...,1.М,...,1.И, линию 2 связи, устройство 3 регистрации и обработки информации, приемник 4, декодер 5 информации, деко2 тупных районах. Цель изобретения повышение эффективности использования каналов связи, снижение электропотребления сейсмостанций (СС) системы путем работы системы в режиме непрерывной передачи сообщений всех СС при обнаружении опасного сигнала хотя бы на одной из СС и работы системы в ждущем режиме при его отсутствии на всех

СС. Передача сообщений СС с временным разделением каналов в общую линию связи синхронизируется передаваемыми сообщениями любой другой СС. Система содержит устройство обработки, СС, каждая из которых имеет сейсмоприемник, пороговое устройство, кодеры информации и номера станции, декодеры 3 информации и номера станции, элементы задержки, хронизатор, коммутатор, приемник и передатчик. 2 с.п. ф-лы, 2ил. дер 6 номера станции, элементы 7.1 ...,7.N задержки, элемент ИЛИ 8, хронизатор 9, кодер 10 номера станции, кодер 1! информации, коммутатор 12, передатчик 13, сейсмоприемник 14, пороговый элемент 15, триггеры 16 и

17 и элемент И 18.

На временных диаграммах 19-29 показаны сигналы на выходах элементов системы.

Сейсмостанции 1.1,...,1.N соединены линией 2 связи. Вход приемника 4 каждой станции 1.1,...,1.N является входом станции, а выход передатчика

13 каждой станции 1.1,...,1.N — выходом станции. При этом выход приемни1 589232 ка 4 одной из станций подключен к входу устройства 3 обработки и регистрации информации (на фиг.1 устройство

3 подключено к приемнику 4 станции

1.1). Кроме того, выход приемника

5 соединен с первым входом декодера 5 информации и первым входом декодера 6 номера станции, N выходов которого соединены с входами N элементов задержки 7.1,...,7.N. Выходы последних соединены с N входами элемента ИЛИ 8, выход которого соединен с входом хронизатора 9, первый выход которого соединен с передатчиком 13, второй выход — с первым входом первого триггера 16, третий выход — с вторым входом второго триггера 17, а четвертый выход — с первым входом коммутатора

12. Последовательно соединены сейсмо- 2< приемник 14, пороговый элемент 15„ второй триггер 17, кодер 11 информации, коммутатор 12 и передатчик 13.

Кроме того, выход сейсмоприемника

14 соединен с вторым входом кодера 11 25 информации, выходы триггеров 16 и 17 соединены с входами элемента И 18, выход которого соединен с N+1-м вхог дом элемента ИЛИ 8, выход декодера > информации соединен с вторым входом декодера 6 номера станции и вторым входом первого триггера 16. Выход кодера 10 номера стаиции соединен с вторым входом коммутатора 12.

Система работает следующим образом, В исходном состоянии после вклю- 35 ° чения питания триггер 16 находится в единичном состоянии, а триггер 17 — в нулевом. Сейсмоприемник 14 каждой из станций 1.1,...,1.N осуществляет непрерывное преобразование сейсмических колебаний в электрический сигнал. Если амплитуда этого сигнала или его действующее или среднее выпрямленное значение на станции 1..M (одна из стан- 5 ций 1.1,...,1.N) превьнвает некоторое заранее заданное значение, являющееся простейшим первоначальным критерием выявления опасммх природных явлений, то на выходе порогового элемента 15, 50 который может быть аналоговым или цифровым, появляется единичное напряжение (par.2, временная диаграмма 19) устанавливающее на выходе триг> гера 17 едкиичное напряжение (фиг,.2, 55 временная диаграмма 20), поступающее на вход элемента И 18. На выходе элемента И 18 также устанавливается единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 21), так как и на другом его входе присутствует единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 22) с выхода трит гера 16, находящегося в исходном единичном состоянии, Единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 23) устанавливается также на выходе элемента ИЛИ 8 и переводит в рабочее состояние передающий хронизатор 9. Напряжение (фиг.2, временная диаграмма, 21) с выхода хронизатора 9 включает на время передачи Т передатчик 13, который

1 производит модуляцию и передачу в линию 2 связи сигнала, имеющегося на его информационном входе, на который подается сигнал в виде последовательного кода с коммутатора 12, Коммутатор 12 в соответствии с кодом, имеющимся на его адресных- входах, производит преобразование имеюшегося на его входах данных параллельного кода с кодеров 10 и 11 номера станции и информации. Номер станции 1.M может принимать значение от 1 до Ы и должен быть различным для всех М станций 1.1,...,1.М,...,1.N системы сбора сейсмоинформации. Кодер 11 информации преобразует напряжение или код с сейсмоприемника 14 в параллельньтй код на своем выходе. Через кодер 11 информации в сообщение, передаваемое в линию 2 связи передатчика 13, вводится также информация о выходном напряжении триггера

17 (фиг ° 2, диаграмма 20)„ свидетельствующая о том, превышено или нет .пороговое значение выходным сигналом сейсмоприемника 14 на этой.сейсмостанции 1.M. Эта информация может, например, передаваться специально выделенными символами сообщения и служит остальным станциям системы сигналом к началу передачи своего сообщения. В начале передачи сообщения импульс напряжения (фиг.2, временная диаграмма 25) с выхода хронизатора 9 устанавливает триггер 16 в единичное состояние, подготавливая его к приему информации о превышении порогового значения выходным сигналом сейсмоприемника 14 на других станциях 1,1,...,1.И и давая возможность хронизатору 9 через элементы И

18 и ИЛИ 8 запуститься от единичного напряжения (фиг.2, временная диаграмма 20) с выхода триггера 17, "сли в сообщениях, принятых от других номеров 1,...,N заложенных в кодер

10 номера станции. Часть из этих N станций в системе сбора информации может отсутствовать, и сообщений в отведенных для них временных интервалах в этом случае не передается.

На временных диаграммах 19-29 (фиг.2) показан случай, когда сейсмосигнал превышает пороговое значение на станциях 1.1 и 1.3 в первом цикле передачи сообщения станцией 1.1. длиной

Т1, гце N = 4, и на станции 1.2 во втором цикле передачи сообщения станцией 1.1. Импульс напряжения проходит через элемент ИЛИ 8. Импульс с выхода последнего разрешает работу хронизатора 9. Коммутатор 12 и передатчик 13 передают сообщение, содержащее информацию с кодера 11 и номер . станции с кодера 10.

Время Т между двумя передачами сообщения одной из станций 1.1,..., ...,1.N системы не должно превышать максимального интервала опроса сейсмоинформации с сейсмоприемника 14, обеспечивающего выделение сейсмоинформации с заданной частотой в устройстве 3 регистрации и обработки информации. Например, если требуется выделить сейсмоннформацию с частотой

f = 0,5 Гц, то интервал опроса N Ò не должен превышать 1/5 f, т. е. должен быть не более 0,4 с. Для N = 4 время Т, отведенное на передачу информации одной станцией 1, не должно превышать 0,1 с.

Процесс передачи сообщения каждой станцией продолжается до тех пор, пока на всех станциях напряжение на выходе порогового элемента 15 (фиг.2, временная диаграмма 19) не станет нулевым. При этом на выходе триггера 17 по окончании передачи сообщения устанавливается нулевое напряжение. Новое включение хронизатора 9 происходит только посредством импульса в случае приема сообщения от других станций, на которых имеется превышение сейсмосигналом порогового уровня. Если ни в одном из принятых за время между двумя собственными передачами сообщений не зарегистрировано превышение порогового

5 158923 станций системы, за время межцу двумя передачами этой станции 1.M не бу- дет обнаружено превышения порогового значения сейсмосигналом на выходе сейсмоприемника 14 одной из станций 1.1,...,1.N, т.е. если триггер

16 этих станций не перебросится в нулевое состояние. Импульс напряжения (фиг.2, временная диаграмма 26) с выхода хронизатора 9 в конце передачи устанавливает триггер 17 в нулевое состояние (фиг.2, диаграмма 20), подготавливая его к запоминанию факта превьнпения порога сейсмосигналом на выходе своего сейсмоприемника 14 за время между двумя передачами сообщения станции 1.М.

Сообщение, переданное станцией

1.М, на которой сигнал с выхода сей- 20 смоприемника 14 превысил пороговое значение раньше, чем на других станциях 1.1,...,1.N, принимается остальными N-1 станциями 1.1. .. 1,N и самой передающей сейсмостанцией 25

1.M. На выходе приемника 4 каждой сейсмостанции 1.1,...,1.N к окончанию передачи сообщения имеется параллельный код, поступающий на декодеры 5 и 6. Декодер 6 номера стан- 30 ции формирует единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 27) на одном из своих N выходов, соответствующих номеру станции 1.И, передавшей сообщение, только в том случае, если на выходе декодера 5 информации имеется единичное напряжение (фиг.2, временная диаграмма 28)..

Оно появляется только тогда, когда на сейсмостанции 1.M., передавшей сообщение, на выходе триггера 17 присутствует единичное напряжение, т.е. только в том случае, когда сигнал с сейсмоприемника 14 превышает пороговый уровень порогового элемента 15.

Импульс напряжения проходит через соответствующий элемент 7 задержки в виде импульса напряжения (фиг.2, вре-. менная диаграмма 29), задержанного от носительно исходного импульса на такое время t„, чтобы передача сообщения станцией, принявшей сообщение от сейсмостанции 1 M происходила в отведенном для нее временном интервале. Эти временные интервалы форми- .

55 руются так же, как в известных системах связи с временным разделением каналов. Каждой из станций 1.1,..., i,N определен для передачи вре- .

2 6 менной интервал Т, превышающий длительность сообщения Т на величину и защитного временного интервала . Передача сообщения станциями 1.1,..., 1.N производится в порядке их

1589232 уровня, то передача сообщений прекращается. Если в принятых сообщениях обнаружено превышение порогового уровня, то триггер 1б устанавливается в нулевое состояние, запрещая прохож5 дение единичного напряжения на выход

Элемента И 18, так как в этом случае

Единичное напряжение на выходе элемента И 18, включив на передачу через элемент ИЛИ 8 хронизатор 9, нарушило бы имеющуюся в системе синхронность передачи сообщений различными станциями системы.

Если превьт1ение сейсмосигналом порогового уровня произошло кратковременно только на одной станции

l.М системы, например, из-за помехи„ то эта станция передает два сообщеНия; первое сообщение — по той при- О чине, что на ней произошло превыШение порогового уровня, второе сообщение — что было принято свое же первое сообщение, в котором содержалась информация о превышении порого- 25 вого уровня, Все остальные станции системы передают сообшение только адин раз, так как информация о превышении порогового уровня содержится только в первом сообщении станции gg

1.И, от которого они и переходят в режим передачи сообщения. . Переход всех станций системы в режим поочередной передачи сообщений производится в случае, если хотя бы на одной станции системы сейсмосигнал превышает пороговый уровень.

Обратный переход всех станций системы в режим ожидания происходит, когда на всех станциях системы сейсмосигнал ниже порогового уровня.

Перевод станций системы в режим передачи сообщения сигналом с других станций имеет приоритет по сравнению с переходом в режим передачи от своего сейсмосигнала. Это сделано для устранения возможности временного. рассогласования временных интервалов передачи сообщения отдель. ными станциями и возникновения вследствие этого наложений передачи сообщения одной станции на передачу сообщения другой станцией.

Если на нескольких станциях системы произошло одновременное превы55 шение сейсмосигналом порогового уровня и они начали передачу сообщений с разницей во времени не более Ть, :то в системе возможен или сбой синхронизации моментов передачи остальных станций, или неприем сообщений от этих станций с перекрывающимися сообщениями. Для устранения этого необходимо стремиться уменьшить время передачи сообщения Т или так расположить сейсмостанции на местности относительно наиболее вероятного направления прихода сейсмоволны, чтобы сейсмоволна не приходила одновременно на несколько станций системы.

Изобретение позволяет повысить эффективность использования каналов связи и уменьшить потребление электроэнергии, так как передатчики всех сейсмостаций, являющиеся основными потребителями электроэнергии, передают информацию только при наличии предпосылок к появлению опасных . сейсмических явлений, не передавая бесполезную информацию, что важно при использовании в системе сбора информации радиосвязи.

Формула изобретения

Способ сбора сейсмической информации, включающий измерение сейсмосигнала сейсмостанциями системы, сравнение измеренного сейсмосигнала с пороговым уровнем, принятие решения о передаче информации, полученной от всех сейсмостанций системы в

1 центр сбора в случае обнаружения полезного сигнала, о т л и ч а ю щ и йс,я тем, что, с целью повышения эффективности использования канала связи и снижения электропотребления сейсмостанциями системы эа счет уменьшения количества передаваемой информации, каждая сейсмостанция системы сравнивает сейсмический сигнал с пороговым уровнем и принимает информацию от.остальных сейсмостанций системы о сейсмических сигналах на них и номере передающей сейсмостанции, в случае превышения порогового уровня хотя бы на одной сейсмостанции передает свое сообщение с задержкой, зависящей от своего номера и номера сейсмостанции, на которой сейсмический сигнал превысил пороговый уровень, а, если сейсмосигналы на остальных сейсмостанциях ниже порогового уровня, а измеренный сейсмасигнал вьппе порогового уровня, передает свое сообщение без задержки, 1589232

2, Система для сбора сейсмической информации, содержащая М сейсмостанций, каждая из которых имеет сейсмоприемник, пороговый элемент, приемник, передатчик и хрониэатор, первый выход которого подключен к первому входу передатчика, и устройство регистрации и обработки информации, ахоП которого соединЕн с выходом одного из приемников, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с

: целью снижения электропотребления сейсмостанций системы и повьппення эффективности использования каналов связи, в нее дополнительно введены на каждой сейсмостанции декодер информации, декодер номера станции, N элементов задержки, элемент ИЛИ, кодер номера станции, кодер информации, коммутатор, два триггера и элемент И, причем выход приемника соединен с входом декодера информации и первым входом декодера номера станции, М выходов которого соединены с входами

И элементов задержки, N входов элемента ИЛИ соединены с выходами элементов задержки, а выход соединен с входом хронизатора, второй выход коTQpoI соединен с первым входом Ilepного триггера, третий выход хрониэатора соединен с вторым входом второго триггера, первый вход которого соединен с выходом порогового элемента, гыход декодера информации соединен с вторым входом первого триггера и вторым входом декодера номера станции, входы элемента И соединены с выходами первого и второго триггеров, а выход соединен с (Я+1)-м входом элемента ИЛИ, первый и второй входы кодера информации соединены соответственно с выходами второго триггера и сейсмоприемника, который соединен акже с входом порогового элемента, первый вход коммутатора соединен с четвертым выходом хрониэатора, второй вход коммутатора соединен с выходом кодера номера станции, третий вход коммутатора соединен с выходом кодера информации, а выход коммутатора соединен с вторым входом

25 передатчика, вход приемника и выход передатчика каждой сейсмостанции соединены с линией связи и являются входом и, выходом станции.

1589232

22

23

Составитель В.Володин

4М, Редактор А.Лежнина Техред H.Äèäûê Корректор Н.Ревская

Закаэ 2539 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-,издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101