广域电磁法自动采集的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种广域电磁法自动采集的控制方法和系统，涉及电磁测深技术领域。本发明专利技术通过广域电磁法自动采集控制参数生成装置控制广域电磁发射装置和广域电磁接收装置自动发射和接收，并收集勘探数据，完成自动采集和控制。本发明专利技术可用于地面可控源探测，在野外勘探时无需专业仪器操作人员干预，可以使仪器自动采集勘探所需的可控源时域数据，采集效率高，工作速度快，自动规范勘探约束，成本大幅度降低。

【技术实现步骤摘要】
广域电磁法自动采集的控制方法和系统
本专利技术涉及电磁测深
，具体涉及一种广域电磁法自动采集的控制方法和系统。
技术介绍
广域电磁法是相对于传统的可控源音频大地电磁(CSAMT)法和MELOS方法提出来的。该方法继承了CSAMT法使用人工场源克服场源随机性的优点，也继承了MELOS方法非远区测量的优势；摒弃了CSAMT法远区信号微弱的劣势，扩展了观测适用范围，同时也摒弃了MELOS方法的校正办法，保留了计算公式中的高次项；既不沿用卡尼亚公式，也不把非远区校正到近区，而是用适合于全域的公式计算视电阻率，大大拓展了人工源电磁法的观测范围，提高了观测速度、精度和野外工作效率。广域电磁法和伪随机信号电法结合起来，形成了独具特色的一种新的电法勘探方法。现有的广域电磁法勘探系统野外勘探作业时，一般是先通过布置一台大功率广域电磁发射机埋置两个AB极板群向大地发送多频伪随机方波信号，其每次作业时通过手机或对讲机传达指令，由广域电磁发射机操作员根据指令设置伪随机多频波控制器中的频波编码和频组编码，来实现伪随机方波信号的切换和发射。接着再通过手机或对讲机传达给分布在多个测点广域电磁法接收机作业员发射准备就绪，接收机作业员通过操作计算机上的广域电磁法接收机控制软件，通过局域网控制广域电磁法接收机完成当前站点的一次伪随机频组采集作业。由此可以看出现有的广域电磁法勘探系统作业方式，需要多个人员通过手机或对讲机的方式去配合作业，对发射和接收人员都需要一定的专业化操作培训。如果发射机跟接收机距离远，则引起对讲机通信失联，同时在野外的无人区或山区，手机信号弱或根本无信号时，则会导致整个广域电磁法勘探系统无法正常的工作，只能通过交通工具或徒步往返于两地通知发射和接收人员，造成极大的人力资源浪费，成本急剧增加，即现有技术的广域电磁法工作效率低。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种广域电磁法自动采集的控制方法和系统，解决了现有技术的广域电磁法工作效率低的技术问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：本专利技术提供了一种广域电磁法自动采集的控制方法，包括：于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公式；基于所述时间控制约束公式获取广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制时间节点，将所述关键控制时间节点加入到参数信息表中；定义通信控制码和数据结构包，基于通信控制码、数据结构包和通信机制算法，将所述带有关键控制时间节点的参数信息表分发至广域电磁法系统发送端和采集端；将所述带有关键控制时间节点的参数信息表输入到自动控制核心，进行自动采集控制算法的运行和处理，完成采集勘探数据。优选的，所述基于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公式，包括：基于勘探目标的参数信息表计算发送的特定频波编码Fwi和频组编码Fgi的组合信息，一次完整的采集任务包含n组发送的伪随机信号，根据广域电磁法系统工作原理和控制采集过程环节，推导出时间节点控制约束公式，如式(1)所示：其中：Tn表示一次完整的采集任务所需的总时间；i表示次数；Trdy(x)表示第x次的Fwi频波的Fgi频组的发送准备时间，由如式(2)计算所得：Trdy(x)＝δt*fmin(Fw(Fg(x)))+Tsw(2)式中，δt为发送系数，Tsw为切换电路耗时；Tsnd(x)为第x次的Fwi频波的Fgi频组信号的发送维持时间，由如式(3)(4)(5)计算所得：Tsnd(x)＝Ro+Rgain(x)+Rsamp(x)(3)Rgain(x)＝θt*fmax(Fw(Fg(x)))*Wcnt(4)Rsamp(x)＝fmin(Fw(Fg(x)))*NPeriod*Wcnt(5)式中，Ro为采集控制核心初始化时间，θt为调增系数，Wcnt工作次数，NPeriod公共周期数，Rgain(x)为第x次的自动增益计算时间，Rsamp(x)为第x次的自动采集消耗时间，fmax(x)和fmin(x)分别是提取Fwi频波Fgi频组里的最大和最小频率耗时。优选的，所述基于所述时间控制约束公式获取广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制时间节点，将所述关键控制时间节点加入到参数信息表中，包括：由时间控制约束公式可以计算出广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制时间节点，自动采集一次完整的采集任务所需的总时间Tn，其中每一次频组的发射起始时间节点为Ti-1，发送频组进入稳定状态的采集控制时间节点为T(i-1)+Trdy(i)，频组的发射和采集完成的时间控制节点为Ti，将Ti-1、T(i-1)+Trdy(i)和Ti加入到参数信息表中。优选的，定义通信控制码和数据结构包，基于通信控制码、数据结构包和通信机制算法，将所述带有关键控制时间节点的参数信息表分发至广域电磁法系统发送端和采集，包括：通信操作码为主要包括：请求控制表发送码Event_ReqSendTbl和回复应答码Event_AskSendTbl；数据结构包由数据结构包头和附带数据流组成，数据结构包头EMEP_MSG主要包括：消息源、连接类型、控制编码、操作码、通道编码、数据类型、分包大小、总包大小、校验码；广域电磁法系统的发射端向接收端发送建立通信连接请求，应答成功建立通信连接后，广域电磁法系统各个子系统开始定时传送心跳包，将系统状态信息进行更新；建立通信链路后广域电磁法系统的发射端通过数据结构包构建函数创建带自动采集时间控制节点和控制参数的Event_ReqSendTbl操作码请求控制表发送数据结构体包头EMEP_MSG和包头所定义的附带传输数据流，并将其分发至广域电磁法系统各个子系统；接收端收到数据结构体包头EMEP_MSG和包头所定义的附带传输数据流后分别对其进行完整性和正确性校验，再转送到消息队列中依次进行数据结构体包头和传输数据流的解析处理；解析处理后应答带Event_AskSendTbl操作码的数据结构体包至广域电磁法系统的发射端；其中带关键控制时间节点的参数信息表通过带请求、应答、传输、校验的通信机制，定向完整精确的分发至广域电磁法系统各个子系统中。优选的，所述将所述带有关键控制时间节点的参数信息表和控制参数输入到自动控制核心，进行自动采集控制算法的运行和处理，完成采集勘探数据，包括：跟据勘探任务的采集数据需求，带有关键控制时间节点的参数信息表包括采集参数信息和关键控制时间节点，将采集参数信息输入到自动控制核心，进行自动采集控制算法的运行和处理。本专利技术还提供一种广域电磁法自动采集的控制系统，包括：广域电磁发射装置用于发射多频伪随机方波信号；广域电磁接收装置用于接收多频伪随机信号；广域电磁法自动采集控制参数生成装置用于基于勘探目标的参数信息表控制广域电磁发射装置和广域电磁接收装置自动发射和接收，并收集勘探数据，具体为：基于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种广域电磁法自动采集的控制方法，其特征在于，包括：/n于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公式；/n基于所述时间控制约束公式获取广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制时间节点，将所述关键控制时间节点加入到参数信息表中；/n定义通信控制码和数据结构包，基于通信控制码、数据结构包和通信机制算法，将所述带有关键控制时间节点的参数信息表分发至广域电磁法系统发送端和采集端；/n将所述带有关键控制时间节点的参数信息表输入到自动控制核心，进行自动采集控制算法的运行和处理，完成采集勘探数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种广域电磁法自动采集的控制方法，其特征在于，包括：
于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公式；
基于所述时间控制约束公式获取广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制时间节点，将所述关键控制时间节点加入到参数信息表中；
定义通信控制码和数据结构包，基于通信控制码、数据结构包和通信机制算法，将所述带有关键控制时间节点的参数信息表分发至广域电磁法系统发送端和采集端；
将所述带有关键控制时间节点的参数信息表输入到自动控制核心，进行自动采集控制算法的运行和处理，完成采集勘探数据。


2.如权利要求1所述的广域电磁法自动采集的控制方法，其特征在于，所述基于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公式，包括：
基于勘探目标的参数信息表计算发送的特定频波编码Fwi和频组编码Fgi的组合信息，一次完整的采集任务包含n组发送的伪随机信号，根据广域电磁法系统工作原理和控制采集过程环节，推导出时间节点控制约束公式，如式(1)所示：



其中：
Tn表示一次完整的采集任务所需的总时间；
i表示次数；
Trdy(x)表示第x次的Fwi频波的Fgi频组的发送准备时间，由如式(2)计算所得：
Trdy(x)＝δt*fmin(Fw(Fg(x)))+Tsw(2)
式中，δt为发送系数，Tsw为切换电路耗时；
Tsnd(x)为第x次的Fwi频波的Fgi频组信号的发送维持时间，由如式(3)(4)(5)计算所得：
Tsnd(x)＝Ro+Rgain(x)+Rsamp(x)(3)
Rgain(x)＝θt*fmax(Fw(Fg(x)))*Wcnt(4)
Rsamp(x)＝fmin(Fw(Fg(x)))*NPeriod*Wcnt(5)
式中，Ro为采集控制核心初始化时间，θt为调增系数，Wcnt工作次数，NPeriod公共周期数，Rgain(x)为第x次的自动增益计算时间，Rsamp(x)为第x次的自动采集消耗时间，fmax(x)和fmin(x)分别是提取Fwi频波Fgi频组里的最大和最小频率耗时。


3.如权利要求1所述的广域电磁法自动采集的控制方法，其特征在于，所述基于所述时间控制约束公式获取广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制时间节点，将所述关键控制时间节点加入到参数信息表中，包括：
由时间控制约束公式可以计算出广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制时间节点，自动采集一次完整的采集任务所需的总时间Tn，其中每一次频组的发射起始时间节点为Ti-1，发送频组进入稳定状态的采集控制时间节点为T(i-1)+Trdy(i)，频组的发射和采集完成的时间控制节点为Ti，将Ti-1、T(i-1)+Trdy(i)和Ti加入到参数信息表中。


4.如权利要求1所述的广域电磁法自动采集的控制方法，其特征在于，定义通信控制码和数据结构包，基于通信控制码、数据结构包和通信机制算法，将所述带有关键控制时间节点的参数信息表分发至广域电磁法系统发送端和采集，包括：
通信操作码为主要包括：请求控制表发送码Event_ReqSendTbl和回复应答码Event_AskSendTbl；数据结构包由数据结构包头和附带数据流组成，数据结构包头EMEP_MSG主要包括：消息源、连接类型、控制编码、操作码、通道编码、数据类型、分包大小、总包大小、校验码；广域电磁法系统的发射端向接收端发送建立通信连接请求，应答成功建立通信连接后，广域电磁法系统各个子系统开始定时传送心跳包，将系统状态信息进行更新；
建立通信链路后广域电磁法系统的发射端通过数据结构包构建函数创建带自动采集时间控制节点和控制参数的Event_ReqSendTbl操作码请求控制表发送数据结构体包头EMEP_MSG和包头所定义的附带传输数据流，并将其分发至广域电磁法系统各个子系统；接收端收到数据结构体包头EMEP_MSG和包头所定义的附带传输数据流后分别对其进行完整性和正确性校验，再转送到消息队列中依次进行数据结构体包头和传输数据流的解析处理；解析处理后应答带Event_AskSendTbl操作码的数据结构体包至广域电磁法系统的发射端；其中带关键控制时间节点的参数信息表通过带请求、应答、传输、校验的通信机制，定向完整精确的分发至广域电磁法系统各个子系统中。


5.如权利要求1所述的广域电磁法自动采集的控制方法，其特征在于，所述将所述带有关键控制时间节点的参数信息表和控制参数输入到自动控制核心，进行自动采集控制算法的运行和处理，完成采集勘探数据，包括：
跟据勘探任务的采集数据需求，带有关键控制时间节点的参数信息表包括采集参数信息和关键控制时间节点，将采集参数信息输入到自动控制核心，进行自动采集控制算法的运行和处理。


6.一种广域电磁法自...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成龙，裴婧，蒋奇云，何继善，宾亚新，杨海平，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43