用于将地震波传感器耦合到地面的系统和方法技术方案

一种用于记录地震波数据的方法和传感器设备。传感器设备包括顶部(330)和底部(350)，该底部通过连接插头(380)被可移除地附接至顶部(330)。底部拥有耦合材料(356)，该耦合材料在底部(350)撞击地面时被释放到地面上。

Systems and methods used to coupling seismic wave sensors to the ground

A method and a sensor device for recording seismic wave data. The sensor device includes a top (330) and a bottom (350), which is removably attached to the top (330) by a connecting plug (380). The bottom has a coupling material (356), which is released to the ground when the bottom (350) hits the ground.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将地震波传感器耦合到地面的系统和方法相关申请的交叉引用本申请在美国法典第35卷第119节第(e)款下要求于2015年4月2号提交的第62/141,945号美国临时申请、于2015年3月2号提交的第62/126,726号美国临时申请以及于2015年9月14号提交的第62/218,033号美国临时申请的优先权权益，这些美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
本文所公开的主题的实施例总体上涉及地震波感测领域。具体地，本文所公开的实施例涉及用于地球物理感测应用的地震波耦合的设备、方法以及系统。
技术介绍
地震波传感器被部署在陆地上以用于地球物理数据应用。传感器需要与地面牢固接触，以便精确地记录地震波数据。现今，牢固接触可以在人工操作员将每个传感器牢固地“安置”在地面中时实现。然而，对于高密度的地震波采集，需要被部署的传感器的数量对于由人来有效地安置而言太大了。因此，一些传统的地震波采集跳过了该步骤并且人工操作员仅仅将传感器“投放”在地面上。对于此方案，传感器常常遭受与地面的不标准耦合，导致数据质量较差。通过引用并入本文的共同受让的美国专利8,998,536描述了一种方案：用机器挖掘沟渠，在沟渠中部署传感器，然后用土壤覆盖传感器。虽然可以提高所生成的地球物理数据的质量，但是实施这种方案给部署过程增加了复杂度。此外，这种方法要求机器易于进入需要部署传感器的地方，有时这是不可能的。而且，这种方法在部署期间可能不精确地放置传感器或损坏传感器。所需要的是一种部署和耦合方案，该方案不会给采集过程增加明显的复杂度。
技术实现思路
如本文详细描述的，用于陆地部署或海洋部署的地震波传感器设备具有拥有流体的底部。在部署传感器设备时，当接触地面时，流体释放到底部周围以提高地面与底部之间的耦合。位于底部的地震波传感器与流体接触，从而获得与地面的良好耦合。根据实施例，存在一种用于记录地震波数据的传感器设备。传感器设备包括顶部和通过连接插头被可移除地附接至顶部的底部。底部拥有耦合材料，该耦合材料在底部撞击地面时被释放到地面上。根据另一实施例，存在一种用于记录地震波数据的地震波系统。地震波系统包括传感器设备和飞行器，该传感器设备测量地震波数据，该飞行器被配置成从目标位置上方的一定高度释放传感器设备。传感器设备包括顶部和通过连接插头被可移除地附接至顶部的底部。底部拥有耦合材料，该耦合材料在底部撞击地面时被释放到地面上。根据又一实施例，存在一种用于收集地震波数据的方法。该方法包括：在地面上的目标位置上方部署携带有传感器设备的飞行器的步骤；从地面上方的一定高度释放传感器设备的步骤；以及当传感器设备碰撞地面时从传感器设备释放耦合材料的步骤。耦合材料提供了传感器设备内部的地震波传感器与地面的更好的耦合。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了一个或多个实施例并且与说明书一起解释这些实施例。在附图中：图1为陆地地震波勘测的示意图；图2为自由落体时的地震波传感器设备的示意图；图3为地震波传感器设备的示意图；图4为地震波传感器设备的底部的示意图；图5示出了地震波传感器设备在自由落体着陆之后如何进入地面；图6示出了地震波传感器设备在自由落体着陆之后如何撞击地面；图7示出了另一个地震波传感器设备；图8示出了地震波传感器设备的取回过程；图9为用于部署地震波传感器设备的方法的流程图；图10和图11示出了以飞行器群来部署多个传感器设备的过程；图12和图13示出了以飞行器群来取回多个传感器设备的过程；图14示出了部署/取回系统；图15示出了通过具有机器学习能力的系统来部署传感器设备的过程；图16示出了通过具有机器学习能力的系统来取回传感器设备的过程；以及图17为控制器的示意性框图。具体实施方式实施例的以下描述参照附图。在不同附图中相同的附图标记标识相同或相似的元件。以下详细描述不对本专利技术进行限制。相反，本专利技术的范围由所附权利要求来限定。下面，与陆地部署的地震波传感器相关地讨论实施例。然而，这些实施例同样适于海洋部署的海底传感器。在整篇说明书中对“一个实施例”或“实施例”的参考的意思是与实施例关联地描述的特定的特征、结构或特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，在整篇说明书的不同地方，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”的出现不一定指代相同的实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。如本文详细描述的，用于地球物理感测的新型地震波传感器设备包括底部和顶部，该顶部被可拆卸地附接至底部。底部容纳有地震波传感器和流体介质，该流体介质被配置成当地震波传感器设备接触地面时被部署到外部。顶部包括各种部件，其中就有存储设备，该存储设备用于存储由地震波传感器记录的地震波信息。存储设备还可以仅被用于临时存储(缓存)以辅助数据的无线传输。在另一实施例中，当数据在被捕获时被无线地传输时，可以不使用存储设备。在又一实施例中，存储设备还可以被用于存储非地震波数据，例如，作为关闭命令，进入低电量模式等的信息。在给定时间之后，顶部被取回而底部留在地面中。在图1所示的实施例中，飞行器(AV)102携带至少一个地震波传感器设备104。飞行器102可以被远程地控制以朝着目标位置106投放传感器设备104。目标位置106位于地震波勘测区域108内。许多其它陆地目标(未示出)属于地震波勘测区域108，并且每个陆地目标接收用于记录地震波数据的传感器设备。飞行器102可以是飞机、无人机、气球、飞船等，例如从指挥中心110来远程控制。指挥中心110可以是遵循特定的道路或路径112的卡车。在一个实施例中，指挥中心110位于远离勘测区域108的建筑物内。在又一个应用中，飞行器102是有人驾驶的飞机，例如，直升机。飞行器102可以携带一个或多个传感器设备。尽管图1的实施例示出了飞行器102仅携带一个传感器设备，但是该飞行器可以携带数十个这种设备。飞行器102可以包括推进系统120(例如，发动机和推进器)、处理系统122(例如，处理器和存储器)、用于与指挥中心110和/或传感器设备104进行通信的通信系统124(例如，接收器和发射器)。与指挥中心的通信还可以可选地通过由自主水下航行器(AUV)和/或传感器形成的网格(即，使用舰队作为通信网络)来实现。飞行器102还可以包括其他部件，例如，全球定位系统(GPS)、电源等。在图1所示的实施例中，目标位置106被岩石或其它障碍物114包围，使得卡车难以进入该区域。因此，使用卡车来部署传感器设备104的传统方法可能是不可行的。为此，飞行器102从目标位置106上方的一定高度H释放传感器设备104，如图1所示。飞行器102可具有机械臂126，该机械臂126保持传感器设备104，并且当机械臂126受到处理系统122的指令时释放该传感器设备104。在一个应用中，处理系统被编程以通过指挥中心借助通信网络来指令传感器设备的释放。在另一应用中，处理系统在勘测之前被编程以释放传感器设备，或处理系统从机器学习获得的新知识中学会释放传感器设备。可以使用如本领域技术人员已知的用于保持和释放传感器设备104的其它机构。传感器设备104在空中朝着目标位置飞行，如图2所示。传感器设备在重力的影响下朝着目标位置下落。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于记录地震波数据的传感器设备(304)，所述传感器设备包括：顶部(330)；以及底部(350)，所述底部通过连接插头(380)被可移除地附接至所述顶部(330)，其中，所述底部拥有耦合材料(356)，所述耦合材料在所述底部(350)撞击地面时被释放到地面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.02 US 62/126,726;2015.04.02 US 62/141,945;1.一种用于记录地震波数据的传感器设备(304)，所述传感器设备包括：顶部(330)；以及底部(350)，所述底部通过连接插头(380)被可移除地附接至所述顶部(330)，其中，所述底部拥有耦合材料(356)，所述耦合材料在所述底部(350)撞击地面时被释放到地面上。2.根据权利要求1所述的传感器设备，所述传感器设备进一步包括：飞行控制机构(344)，所述飞行控制机构被附接到所述顶部，以用于控制朝向地面的自由落体。3.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述底部包括：外壳(352)；活塞(358)，所述活塞将所述外壳(352)分隔成第一室和第二室(360，362)，并且所述活塞在所述外壳的内部自由移动；地震波传感器(354)，所述地震波传感器位于所述第二室(362)中；以及所述耦合材料(356)位于所述第二室(362)中。4.根据权利要求3所述的传感器设备，其中，所述外壳在侧壁(352A)中具有路径(368)，所述耦合材料通过所述路径被释放到所述外壳的外部。5.根据权利要求4所述的传感器设备，所述传感器设备进一步包括：帽(370)，用于堵塞所述路径并且用于保持所述耦合材料在着陆到地面之前处于所述第二室内。6.根据权利要求3所述的传感器设备，其中，所述外壳具有尖端部(364)，所述尖端部具有尖的形状，以用于穿入地面。7.根据权利要求3所述的传感器设备，其中，接近所述顶部的路径具有不同于远离所述顶部的路径的直径。8.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述耦合材料是凝胶。9.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述耦合材料在位于所述底部的内部时处于第一状态，以及在位于所述底部的外部时处于不同于所述第一状态的第二状态。10.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述顶部包括：定位系统(334)，所述定位系统测量所述传感器设备的位置；通信系统(336)，所述通信系统与保障车进行通信；飞行控制机构(344)，所述飞行控制机构控制所述传感器设备的自由落体；电力系统(340)，所述电力系统提供电能；以及处理系统(338)，所述处理系统与地震波传感器进行通信，所述地震波传感器位于所述底部并且存储所记录的地震波数据。11.根据权利要求1所述的传感器设备，其中，所述底部由可生物降解的材料制成。12.一种用于记录地震波数据的地震波系...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿波德尔克里姆·塔拉劳特，蒂埃里·布里扎德，
申请(专利权)人：道达尔公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR