专利名称：在地下勘探系统中使用一个或多个环连接来提供通信冗余的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及在地下勘探系统中使用一个或多个环连接来提供通信冗余。
背景技术：
可以进行地震或电磁(EM)勘探来鉴别并描绘地下元素，诸如碳氢化合物储层、新鲜含水层、注气储层等。通过进行地震勘探，ー个或多个地震源放置到陆地表面或海底上方的各个位置处，激活地震源以产生导入地下结构的地震波。由地震源产生的地震波穿行到地下结构中，地震波的部分被反射回到地面以便由地震传感器(例如，地震检波器、水听器、加速度计等)接收。这些地震传感器生成表示检测到的地震波的信号。来自地震传感器的信号被处理以生成与地下结构的含量和特性有关、的信息。EM勘探涉及到生成传播到地下结构中的EM波的ー个或多个EM源的部署。EM信号受地下结构中的元素影响，并且通过EM传感器来检测受影响的EM信号，然后，对这些受影响的EM信号进行处理以生成与地下结构的含量和特性有关的信息。在地下勘探系统中，通过勘探传感器获取的数据经由通信网络被传送至中央记录站(例如，记录卡车)。通常，该通信网络包括与相应网络连接以传送勘探传感器的数据的各个路由器。与地下勘探系统相关联的问题是在地下勘探系统中对一个或多个部件造成的损坏会导致地下勘探系统的某零件故障。例如，电缆可能断裂，路由器可能沉没，等等。地下勘探系统的任意零件的通信故障意味着来自故障零件的勘探传感器的数据不会被中央记录站接收到，因此不能对数据进行分析。这会使得对地下勘探系统获取的数据的不精确分析，这样会导致关于地下结构的含量所得出的不精确结论。发明概述一般地，根据实施方案，为地下勘探系统的通信提供了冗余。冗余是通过在传感器串中提供环连接和/或在路由器网络中提供环连接来提供的。将通过下面的说明书、附图以及权利要求书，其它或可选的特征变得显而易见。
图I是依照实施方案的具有传感器串的地下勘探系统的部分的示意图，其中传感器串中的ー些具有环连接。图2是根据另ー实施方案的地下勘探系统的部分的示意图，其中在与多个传送路由器连接的传送网络中提供环连接。图3是根据另ー实施方案的地下勘探系统的部分的示意图，地下勘探系统部分传送路由器和基干路由器，其中基干路由器与基干网络连接，并且其中基干路由器被布置为在基干网络中提供环连接。图4是根据又一实施方案的地下勘探系统的示意图，其中多个多个基干网络布置在多个环中。图5示出了根据实施方案的示例性的勘探传感器和示例性的路由器中的部件。发明详述在下面的说明中，阐述了多个细节以提供对本发明的理解。然而，本领域技术人员将理解的是，可不使用这些细节来实践本发明，并且可具有来自所述实施方案的多个变型例或改进方案。通常，通过在网络的ー个或多个层级中包含一个或多个环连接而在地下勘探系统(也称为勘探数据获取系统)中提供冗余。在一个示例性实施方案中，网络的多个层级包括如下层级(I)第一层级，其包括通信链路，所述通信链路设置在具有与通信链路连接的多个勘探传感器的传感器串中；(2)第二层级，其包括与传送路由器连接的传送网络；以及
(3)第三层级，其包括与基干路由器连接的基干网络。 “环连接”(或更简称为“环”)是指网络中的数据路径，其起始于第一节点，横过其它节点，然后返回至第一节点。环连接中的节点可以为相同类型或不同类型。例如，设置于传感器串中的环连接可以包括传送路由器和多个勘探传感器。另ー种环连接可以包括基干路由器和多个传送路由器。第三类型的环连接可以包括多个基干路由器，或者可选地，多个基干路由器和记录站。由地下勘探系统中的ー个或多个层级处的环连接提供的通信冗余使得即使地下勘探系统中的一个零件故障地下勘探系统也能将勘探数据从勘探传感器传达至中央记录站。故障的实施例包括电缆断裂、路由器沉没等等。“勘探传感器”是指具有一个或多个感应元件的模块，所述感应元件响应于来自勘探源的源信号而感应受地下结构影响的信号。勘探源可以为电磁(EM)发射器或地震源。勘探传感器的感应元件可以为EM感应元件或地震感应元件。“路由器”是指在地下勘探系统的节点之间转送数据的通信�？�。依照一些实施方案，存在两种类型的路由器传送路由器，其连接ー在传送网络上传达数据；以及基干路由器，其在基干网络上传达数据。在其它的实施方案中，可以设置另外类型的路由器，并且可以设置另外类型的网络。传送网络是与传感器串连接以接收来自相应传感器串中的勘探传感器的数据的网络。传送路由器通过传送网络将自勘探传感器接收到的数据传达至另ー传送路由器或基干路由器。基干路由器与传送网络和基干网络连接，基干路由器在传送网络和基干网络之间转送数据。中央记录站的实施例为记录卡车。记录站通过各种路由器和网络来接收来自勘探传感器的数据。记录站包括存储接收到的測量数据的存储子系统。图I示出了根据实施方案的地下勘探系统的部分。设置有多个传感器串102，其中每个传感器串102包括通信链路104以及与通信链路104连接的多个勘探传感器106 (在图I中表示为三角形)(在图I中，ー些特定勘探串表示为102A-102J，勘探串102A被描绘为包括通信链路104A和勘探传感器106A)。每个传感器串与传送路由器108(图I中所描绘的108A、108B、108C、108D、108E和108F)连接。每个传送路由器108在图I中也标为“P”。传送路由器108与传送网络110连接。注意的是，传送网络110可以包括连接到相应传送路由器108对之间的的多个段。在图I的实施方案中，传感器串102G与链路段112(例如，电缆段)以及传送路由器108E相结合而形成环连接。类似地，传感器串102H与链路段114和传送路由器108F相结合而形成另ー环连接。如图I所示，在传感器串102G和传感器串102H之间存在障碍物116。障碍物116的实施例包括天然障碍物(例如，峡谷、大石块等)或人工障碍物(例如，大型设备或车辆，等等)。形成在障碍物116两侧的传感器串中的环连接使得可以提高相应传感器串102G和102H中的勘探传感器的冗余以便即使传感器串102G或102H中的某零件故障时也能继续将数据发送至网络110。及时通信链路104G或104H中的一点断裂，勘探传感器仍将能够通过相应环中的可选路径与相应的传送路由器通信。例如，如果通信链路104G中的点118断裂，传感器串102G中的全部勘探传感器均仍能够继续通过由通信链路104G所提供的环的其它零件将数据传达至传送路由器108E。另ー方面，传感器串102A、102B、102C和102D未设置有环连接，因此，在这些传 感器串中的点故障的情况下，这些传感器串不提供冗余。障碍物120将第一对传感器串(102AU02B)与第二对传感器串(102CU02D)分离。在图I的实施例中，如果通信链路104B中的点122故障，则传感器串102B中没有一个传感器能够将数据传达至传送路由器108A，这意味着地下勘探系统不能接收并分析由传感器串102B中的勘探传感器获取的勘探数据。在图I中，还要注意的是，传感器串102E和102F中的每个均在两端处与相应的传送路由器108C和108D连接。由于传感器串102E或102F具有可选路径以使得即使在传感器串102E或102F中的通信链路的一点断开时数据通信仍能继续进行，所以这也提供了冗余。图I还示出了设置在传送路由器108E和108F之间以使得在传送路由器108D和108F之间存在传送网络110的中断的另ー障碍物124。图2示出了根据另ー实施方案的地下勘探系统的部分。在图2的实施例中，传感器串102K和102L由障碍物130分开。传感器串102K和传感器串102L中的每个包括与图I中的传感器串102G或102H中出现的环连接相似的环连接。传感器串102G的环连接包括传感器串102K的通信链路、链路段150和传送路由器108K。类似地，传感器串102L的环连接包括传感器串102L的通信链路、链路段152和传送路由器108L。除了设置于传感器串级的环连接之外，图2还示出了设置于传送网络级的环连接。传送网络132通过传送路由器108G、108H、108I、108J、108K、108L、108M和108N以及通过基干路由器140连接成环。使用传送网络132的环连接，在传送网络中的任意点处的中断(诸如点138处的中断)，不会使得一些传送路由器不可达，因为传送路由器能够通过设置于传送网络132中的环中的可选路径来传达数据。基干路由器140 (在图2中标为“M”)与基干网络142连接，基干网络142最終与记录站160连接。图2还示出了障碍物136以及与另ー传送网络134连接的附加传送路由器 108P 和 108Q。图3示出了设置于基干网络144中的环连接，其中基干网络144包括相应基干路由器 140A、140B、140C、140E、140F、140G、140H、140I 和 140J 之间的网络段(每个标为“M”)以及基干路由器140BU40C和记录站160之间的旁网络段。尽管图3中未示出，注意的是，环连接还能够设置在由传送路由器连接的ー个或多个传送网络(标为“P”)中。而且，环连接可以设置在相应的传感器串中。在图3中，基干网络144表示为比由传送路由器连接的传送网络粗的线。图4示出了由相应的基干网络(在图4中表示为较粗的线)构成的四个基干环161、162、164和166。多个基干环161、162、164和166提供了(网络的)基干格网，而非单独的基干网络。基干格网提供到达记录 站的多条可能的数据路径以增强冗余。图5是勘探传感器106和路由器500的部件的框图，其中路由器500可以为传送路由器108或基干路由器140。勘探传感器106包括与前端电子电路504 (可以包括模数转换器、信号放大器、和/或其它电子电路)电连接的一个或多个感应元件502 (例如，EM感应元件或地震感应元件)。来自前端电子电路504的测量数据被提供给中央处理单元(CPU) 506。CPU 506可与网络接ロ 508和509连接以允许通过通信链路104来传达由感应元件502获取的数据。勘探传感器还包括存储器510 (内存、磁盘存储等)，存储器510能够用来临时存储由感应元件502获取的測量数据，其中网络接ロ 508将要通过通信链路104来传达测量数据。路由器500包括允许路由器500与不同的网络段通信的多个网络接ロ 512、514。尽管在图5中仅示出了两个网络接ロ，注意的是可以设置多于两个的网络接ロ。例如，如果路由器500为传送路由器，则网络接ロ 512和514可以如下方式连接(I)网络接ロ 512与传感器串通信链路104连接，网络接ロ 514与传送网络段连接；或者(2)网络接ロ 512和514与相应的传送网络段连接。路由器包括CPU 516，软件能够在CPU 516上执行以执行路由选择任务。CPU 516与存储器518连接。如果路由器500为基干路由器，则网络接ロ 512和514可以如下方式连接(I)网络接ロ 512，其与传送网络段连接，并且网络接ロ 514与基干网络段连接；或者(2)网络接ロ 512和514与相应的基干网络段连接。尽管已经针对有限数量的实施方案公开了本发明，获益于本公开的本领域技术人员将领悟到本公开的多个改进方案和变型例。随附的权利要求书g在涵盖落在本发明的真正精神和范围内的这些改进方案和变型例。
权利要求
1.ー种地下勘探系统，包括 传感器串，其具有通信链路和与所述通信链路连接的多个勘探传感器，其中所述传感器串具有提供通信冗余的环连接，并且其中，所述勘探传感器用于检测受地下结构影响的信号; 第一路由器，其与所述传感器串连接；以及 传送网络，其与所述第一路由器连接，其中所述第一路由器通过所述传送网络来传达来自所述勘探传感器的数据。
2.如权利要求I所述的地下勘探系统，进一歩包括 附加路由器和附加传感器串，其与相应的附加路由器连接，其中所述附加传感器串中 的每个俄军包括通信链路和与所述通信链路连接的勘探传感器，其中所述附加路由器与所述传送网络连接，并且其中，所述第一路由器和所述附加路由器被布置为提供传送网络环连接。
3.如权利要求2所述的地下勘探系统，进一歩包括第一基干路由器，所述第一基干路由器与所述第一路由器和所述附加路由器中的至少两个连接，其中所述基干路由器以及所述第一路由器和所述附加路由器被布置为提供所述传送网络环连接。
4.如权利要求3所述的地下勘探系统，进一歩包括基干网络，所述基干网络与所述第一基干路由器连接，所述基干路由器接收来自所述第一路由器和所述附加路由器中的至少两个的勘探传感器数据。
5.如权利要求4所述的地下勘探系统，进ー步包括记录站，所述记录站与所述基干网络连接以接收来自所述第一基干路由器的所述勘探传感器数据并且记录所述勘探传感器数据。
6.如权利要求4所述的地下勘探系统，进ー步包括附加基干路由器，所述附加基干路由器与所述基干网络连接，其中所述第一基干路由器和所述附加基干路由器被布置为提供基干网络环连接。
7.如权利要求6所述的地下勘探系统，进一歩包括第二基干网络以及与所述第二基干网络连接的另外的基干路由器，其中所述另外的基干路由器被布置为在所述第二基干网络中提供另一基干网络环连接。
8.如权利要求7所述的地下勘探系统，其中，所述基干网络环连接形成基干网络格网。
9.如权利要求6所述的地下勘探系统，进一歩包括记录站，所述记录站与所述第一基干路由器和所述附加基干路由器中的至少两个连接，其中所述记录站以及所述第一基干路由器和所述附加基干路由器形成所述基干网络环连接。
10.如权利要求I所述的地下勘探系统，其中，所述勘探传感器为地震传感器。
11.如权利要求I所述的地下勘探系统，其中，所述勘探传感器为电磁传感器。
12.如权利要求I所述的地下勘探系统，其中，所述传感器串环连接是由所述第一路由器、链路段以及所述通信链路的由所述第一路由器和所述链路段连接的部分形成的。
13.如权利要求I所述的地下勘探系统，进一歩包括 第二传感器串，其具有第二通信链路和与所述第二通信链路连接的勘探传感器；以及 第二路由器和第三路由器，其中所述第二传感器串连接在所述第二路由器和所述第三路由器之间。
14.ー种布置地下勘探系统的方法，包括 提供具有通信链路和与所述通信链路连接的勘探传感器的传感器串，其中所述勘探传感器要发送表示地下结构的測量数据；以及提供与所述传感器串连接的第一路由器， 其中，在所述传感器串中提供环连接，所述环连接起始于所述勘探传感器中的第一个勘探传感器并且通过所述传感器串循环回到所述第一个勘探传感器。
15.如权利要求14所述的方法，进ー步包括 提供附加路由器和与所述第一路由器和所述附加路由器连接的传送网络，其中在所述传送网络中提供传送网络环连接，所述传送网络环连接起始于所述第一路由器并且通过所述传送网络循环回到所述第一路由器。
16.如权利要求15所述的方法，进ー步包括 提供与基干网络连接的第一基干路由器，其中所述传送网络环连接包括所述第一基干路由器。
17.如权利要求16所述的方法，进ー步包括 附加基干路由器与所述基干网络连接，其中所述第一基干路由器和所述附加基干路由器形成基干网络环连接，所述基干网络环连接起始于所述第一基干路由器并且通过所述基干网络循环回到所述第一基干路由器。
18.如权利要求17所述的方法，进ー步包括 提供由其它基干路由器和基干网络形成的附加基干网络环连接，其中所述基干网络环连接形成基干网络格网。
19.一种传感器串，包括 通信链路，其至少具有第一部分和第二部分； 勘探传感器，其与所述通信链路连接，所述勘探传感器获取表示地下结构的測量数据；以及 链路段，其将所述通信链路的所述第一部分和所述第二部分连接，其中所述链路段和通信链路形成环连接。
20.如权利要求19所述的传感器串，其中所述勘探传感器包括地震传感器或电磁传感器。
全文摘要
一种地下勘探系统包括传感器串，所述传感器串具有通信链路和与通信链路连接的多个勘探传感器。传感器串具有提供通信冗余的环连接，并且勘探传感器用于检测受地下结构影响的信号。第一路由器与传感器串连接，并且传送网络与第一路由器连接。第一路由器通过传送网络来传达来自所述勘探传感器的数据。
文档编号G01V1/22GK102725660SQ201180007019
公开日2012年10月10日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年1月27日
发明者B·L·维尔金, J·弗内兰德, S·帕普沃斯 申请人:格库技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
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