UNITE节点采集设备在海外某项目的应用

叶朋朋，翟立新，刘 超，周天军，苏自权，杨 曦

(中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司 河北 涿州 072750)

0 引 言

在海外某勘探项目中同时使用了常规的有线采集设备和节点采集设备。常规有线采集设备主要用于记录地下反射波信息，而节点采集设备布设于整条测线，用于记录折射波信息。工区最长的一条测线为48 km，正常有线采集满排列激活道数为960道(12 km)，节点采集设备则在整条测线布设(道距为250 m)。本项目选择了与SERCEL有线系统兼容性良好的UNITE节点采集设备进行折射波采集。该设备东方物探公司(BGP)首次在海外项目中用于实际生产，如何将两套采集系统无缝衔接应用，以及如何实现数据合并等是本项目的难点。

1 UNITE节点采集设备简介

UNITE节点采集设备是SERCEL为了满足复杂地表条件以及大道距施工的需要而打造的无缆采集系统，可外接模拟检波器或者数字检波器，并通过Wifi通讯进行质控以及数据下载[1]。UNITE节点采集设备主要包括地面采集站(RAU)和后台服务器(Server)。其中，UNITE节点采集设备的采集站有两种型号：RAU以及RAU-D。RAU用于外接常规模拟检波器串，RAU-D用于外接3-C数字检波器[1]。

本项目所采用的是外接模拟检波器串的RAU，其内置存储可以连续记录20天(480 h,2 ms采样)，内置电池可以维持36 h的工作(可外接电瓶)。通过无线通讯的方式进行数据传输，最大通讯距离为1 000 m。其具备灵活的数据回收方式，不但能够与其它节点设备一样采用站体整体回收后，通过连线下载，也可以采用Harvester(回收器)与CAN连接，对野外通讯范围内的节点数据加以回收[2]。

UNITE节点采集设备野外部分主要分为UNITE RAU、外接电瓶以及检波器串[3]。UNITE RAU与外设的联接关系如图1所示。

图1 UNITE RAU与外设的联接关系

1.1 设备检测与参数设置

在项目施工前，将UNITE Server通过交叉站(CAN)与所有UNITE RAU联接，对UNITE RAU设备进行检测，并按照施工要求设置采集参数[1]。UNITE RAU节点与Server无线联接示意图如图2所示。

图2 UNITE RAU与Server无线联接示意图

联接后，即可通过Server查看到所有UNITE RAU设备，进行设备自检及采集参数设置，如采样率、滤波器以及增益等参数。如图3所示。

图3 UNITE状态检测

1.2 UNITE节点采集设备野外布设

UNITE RAU外接传统模拟检波器串以及外置电瓶。在布设时，通过PFT(手持终端)扫描UNITE RAU，可以获取RAU的识别号并将野外桩号与序列号进行匹配，为室内下载和数据合成提供依据[3]。图4展示了通过PFT所获取的RAU识别号、野外桩号以及各设备状态信息对照表。

图4 RAU识别号、野外桩号以及各设备状态对照表

2 技术难点以及解决方案

UNITE节点采集设备采集时，受无线传输率及功耗等因素的影响，在仪器车上很难实现野外实时监控[4]。另一方面，在本项目中，UNITE节点采集设备与常规有线设备同时布设于同一条测线进行采集，节点的野外质控和数据下载以及与有线数据的合成，是本项目的技术难点。

2.1 野外质控及数据收集

UNITE节点采集设备的数据是连续记录的，并储于自身存储空间[1]。野外施工时，需要通过数据回收设备先将数据收集，然后通过UNITE Server将所有回收的数据进行处理并生成单炮记录。

手持电脑与交叉站(CAN)进行联接，通过通讯天线与UNITE节点采集设备进行通讯，如图5所示。在靠近相应的UNITE节点采集设备时，系统便会自动与之联接，下载最新的采集数据到手持电脑[1]。同时也可以通过手持电脑查看UNITE节点采集设备的工作状态、电池电量等信息，便于野外对故障部分及时进行更换。

图5 UNITE节点采集设备数据收集系统示意图

为了保证在采集开始时所有的UNITE节点采集设备都能正常工作，UNITE节点采集设备的布设至少提前于有线设备1天，通过对已布设的UNITE RAU回收数据进行现场质控以及室内质控，及时更换故障设备以保证在采集开始时RAU都处于正常工作状态，本项目RAU的质控流程如图6所示。

图6 UNITE节点采集设备野外作业和质控流程

2.2 数据合成

在使用SERCEL有线设备与UNITE节点采集设备同时采集时，预留UNITE节点采集设备数据道或者单独设置一条UNITE节点采集设备排列，将有线设备生成的SEGD数据直接导入到UNITE Server中，通过UNITE Server进行处理，即可生成UNITE数据与有线数据合并后的单炮记录。

在SERCEL有线仪器采集时，需要确保SERCEL有线仪器加装GPS天线，记录每一炮采集的GPS时间，且将GPS时间记录在SEGD头块中。使用GPS时间采集，而非仪器主机的内部时钟。

通过SERCEL有线数据SEGD中的GPS时钟，以及记录长度，对UNITE数据进行截取，生成对应的节点设备数据。

3 UNITE节点采集设备应用效果

本项目施工采用的两套设备，一套为常规SERCEL 428有线采集设备，另一套为UNITE节点采集设备。

3.1 施工设计

SERCEL428有线采集设备主要用于常规勘探，采集反射波信息，而UNITE节点采集设备布设于整条测线，用于采集折射波信息。UNITE节点采集设备与SERCEL有线设备同时布设于同一测线，利用SERCEL有线设备生成的SEGD文件，导入到UNITE Server中，最终生成同时含有有线采集数据以及节点数据的SEGD文件。

仪器设置时，同时设置SERCEL有线排列和UNITE数据排列，仪器采集时的排列定义图如图7所示。有线数据排列桩号从1001开始，而节点排列桩号从6001开始，以便于对有线数据道和无线数据道进行区分。

图7 有线采集排列与UNITE节点采集排列在SERCEL428仪器中的设置

3.2 采集效果

将SERCEL有线采集设备记录的原始SEGD文件导入到UNITE Server中，系统会自动提取有线数据SEGD文件头块中的GPS时钟信息，然后利用该GPS时钟信息以及记录长度，截取生成对应的UNITE SEGD数据。

在有线仪器返回的数据中，预留了节点数据道，用于填充UNITE数据。有线仪器返回的单炮记录如图8所示。

图8 SERCEL428仪器返回的原始单炮记录

UNITE RAU节点数据与SERCEL有线数据合并后的单炮数据如图9所示。

图9 SERCEL有线数据与UNITE数据合并后的单炮记录

利用UNITE节点采集设备大道距全线接收数据，可以获取整条测线的折射波数据。本项目中，最长测线为48km，所得大折射数据对于折射波勘探研究具有一定的意义。图10为UNITE节点采集设备的单炮记录。

图10 两条测线的UNITE炮集记录

图11及图12为不同位置的UNITE共检波点道集数据。通过UNITE共检波点道集，可以分析不同激发地表对资料的影响。可以看出,当激发点在南部黏土区时(图11)，位于测线最北部的检波点仍能获取有效信号；而当激发点在北部岩石区时(图12)，位于测线最南部的检波点则无法获取有效信号，说明地表环境对激发因素以及数据采集影响很大。

图11 UNITE RP1位置以及对应的共检波点道集数据

图12 UNITE RP194 位置以及对应的共检波点道集

4 结束语

近几年，各大物探装备公司都大力投入研发节点设备[3]。研究不同节点设备的特点，对于选择满足项目施工所需的设备具有重要意义[4]。通过本文，我们对UNITE节点采集设备得出以下几点认识：

1)UNITE节点采集设备无需大线物理连接，可以减少野外布线工作量，而且数据下载和质控可以在野外进行，无需将节点收回营地，便于野外施工，与传统的SERCEL有线设备相比具有良好的兼容性，数据合成更加便捷。

2)受限于UNITE内部备用电池待机时间太短(36 h)，在实际施工时需要外接电源，增加了施工难度。

3)UNITE节点采集设备可以作为SERCEL有线设备在复杂区域施工的补充，但不建议使用该设备独立进行大道数的节点施工。

4)折射波数据对研究深层地质构造有相当大的意义，建议加强折射波在地震勘探中的应用研究。