广域电磁法自动采集的控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电磁测深技术领域，具体涉及一种广域电磁法自动采集的控制方法和系统。

背景技术

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。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明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，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明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Fw

其中：

T

i表示次数；

T

T

式中，δ

T

T

R

R

式中，R

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T

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。

本发明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，基于所述通信控制码、数据结构包和通信机制算法，将参数信息表分发至广域电磁法系统发送端和采集端；

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。

优选的，所述自动控制核心包括：发射自动控制核心和采集自动控制核心，发射自动控制核心用于控制广域电磁发射装置发射多频伪随机方波信号，采集自动控制中心用于广域电磁接收装置接收多频伪随机信号。

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Fw

其中：

T

i表示次数；

T

T

式中，δ

T

T

R

R

式中，R

R

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T

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。

(三)有益效果

本发明提供了一种广域电磁法自动采集的控制方法和系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明的一种广域电磁法自动采集的控制方法和系统，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。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为广域电磁法自动采集的控制方法的框图；

图2为EMEP_MSG的结构图；

图3为广域电磁法自动采集的控制示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种广域电磁法自动采集的控制方法，解决了现有技术的广域电磁法工作效率低的技术问题，实现完成自动采集系统的协同采集勘探数据的工作，提高工作效率。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

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，作业效率低下。另外当每次多频伪随机信号发送或切换时，都需要发射机操作员和接收机操作员进行手工操作，增加的操作难度，同时也会存在一定的误操作率。特别涉及到川藏高原等海拔高地形恶劣的勘探地区，施工难度和时间人力成本显剧增大。因此一种广域电磁法自动采集的控制方法用于野外勘探成为迫切需求。本发明实施例的提出一种全新的广域电磁法自动采集的控制方法，通过推导时间节点控制约束公式，得到计算关键控制时间节点的方法，后续定义一套通信控制码和数据结构包，通过带请求、应答、传输、校验的通信机制算法，将带有关键控制时间节点的自动采集控制方法参数信息，正确完整的分发至广域电磁法系统控制核心，最后依据勘探任务的采集数据需求，设计一个运行于自动控制核心的自动采集控制算法，完成自动采集系统的协同采集勘探数据的工作。这种方法可以在高海拔、地势剧烈起伏、地形恶劣的勘探地区，可以实现自动采集野外勘探，无需专业操作人员干预即可得到高精度准确的勘探采集数据。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本发明实施例提供了一种广域电磁法自动采集的控制方法，如图1所示，该方法包括步骤S1～S4：

S1、于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公式；

S2、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；

S3、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；

S4、将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。

本发明实施例的一种广域电磁法自动采集的控制方法，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。

下面对各个步骤进行详细说明：

在步骤S1中，基于勘探目标的参数信息表获取时间节点控制约束公式，具体实施过程如下：

基于勘探目标的参数信息表计算发送的特定频波编码Fw

其中：

T

i表示次数；

T

T

式中，δ

T

T

R

R

式中，R

在步骤S2中，基于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。具体实施过程如下：

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T

在步骤S3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。具体实施过程如下：

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，EMEP_MSG的结构如图2所示。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。

在步骤S4中，将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。具体实施过程如下：

跟据勘探任务的采集数据需求，通过上述步骤S1～S3可以得到带有关键控制时间节点的参数信息表，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(自动控制核心包括采集自动控制核心和发射自动控制核心)，进行自动采集控制算法的运行和处理。先对采集自动控制核心进行初始化，使其进入处理状态；获取采集参数信息总条数N

在实际操作过程中，广域电磁法自动采集的控制方法的具体方法如下：

(1)设计工作参数：根据勘探目标，得到靶区测线和测点坐标信息，设计合适的发射伪随机信号频波和频组组合。根据时间节点控制约束公式，计算出广域电磁法系统自动采集过程中的关键控制节点。

(2)控制参数分发：通过EMEP_MSG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，通过带请求、应答、传输、校验的通信机制算法，将带有关键时间节点的自动采集控制方法参数信息，正确完整的分发至广域电磁法系统控制核心。

(3)控制处理核心运行自动采集控制算法。广域电磁法系统得到带自动采集时间控制节点和控制参数的采集参数信息后，将采集参数信息输入到控制处理核心，进行自动采集控制算法的运行和处理，通过步骤S4的方法处理后得到勘探区的采集数据信息。

本发明实施例还提供一种广域电磁法自动采集的控制系统，如图3所示，该系统包括：广域电磁发射装置、广域电磁接收装置和广域电磁法自动采集控制参数生成装置。

其中：

广域电磁发射装置用于发射多频伪随机方波信号，该装置包括广域大功率发射机、伪随机信号控制器等。广域电磁接收装置用于接收多频伪随机信号，广域电磁发射装置和广域电磁接收装置均为为现有技术，此处不再赘述。

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。其具体操作如下：

基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。

其中，自动控制核心包括发射自动控制核心和采集自动控制核心，发射自动控制核心用于控制广域电磁发射装置(对应方法中的发射端)发射多频伪随机方波信号，采集自动控制中心用于广域电磁接收装置(对应方法中的接收端)接收多频伪随机信号。

可理解的是，本发明实施例提供的上述广域电磁法自动采集的控制系统的任务调度系统与上述广域电磁法自动采集的控制系统的任务调度方法相对应，其有关内容的解释、举例、验证等部分可以参考广域电磁法自动采集的控制系统的任务调度方法中的相应内容，此处不再赘述。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明实施例实现广域电磁法系统自动采集勘探工作，使野外勘探时无需专业仪器操作人员干预，通过自动控制完成采集作业，相对传统的方法更加简单智能，并且采集效率高，工作速度快。

2、使用本发明实施例的方法，特别是对于在川藏高原等海拔高、地形条件恶劣的地区，专业技术人员无法适应的当地苛刻环境，能发挥突出的作用，可以简单的聘请当地居民使用广域电磁法系统自动采集的控制技术完成勘探。专业技术人员只需在驻地完成自动采集的及基本参数约束设计，即可由本发明实施例的方法进行智能勘探作业。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。