發(fā)布時間：2020-05-25 00:26

【摘要】：實時地震數據傳輸是微地震壓裂監(jiān)測的一項關鍵技術,近些年,隨著國家對深部探測的重視,該技術也備受業(yè)界的持續(xù)關注。地震數據傳輸技術是通過無線網絡將地震儀節(jié)點采集的地震波實時傳送至移動控制中心進行現(xiàn)場處理,并利用處理結果對壓裂過程中裂縫的發(fā)育方向和大小進行實時追蹤和定位,從而客觀評價壓裂工程的效果,為現(xiàn)場生產提供指導依據。雖然近些年該技術已經取得了跨越式的發(fā)展,但現(xiàn)有技術仍然存在無線帶寬窄,傳輸距離短,時延大等方面的不足,而這些不足正是導致地震數據傳輸技術實時性較差的重要原因,因此,針對該技術實時性較差的問題繼續(xù)進行深入的研究仍然是未來地震勘探領域中的研究重點。本論文針對以上問題,提出基于負載均衡的無線地震數據傳輸技術,本文主要研究內容如下:(1)設計無線通信模塊以及數據傳輸時的實時協(xié)議。本文以地震儀節(jié)點的總體設計方案為基礎,設計了地震儀節(jié)點進行數據傳輸時的網絡單元和實時協(xié)議。網絡單元包括以太網絡模塊和無線通信模塊,實驗測試表明:無線通信模塊的上行吞吐量穩(wěn)定在44.3Mbps左右,且在發(fā)射功率為26dBm時其通信距離為800m,滿足地震儀節(jié)點在4KHz采樣率時的最大需求速率。實時協(xié)議包括實時狀態(tài)監(jiān)控協(xié)議和實時數據傳輸協(xié)議,實時狀態(tài)監(jiān)控協(xié)議用來輔助實時數據傳輸協(xié)議對地震儀節(jié)點進行統(tǒng)一管理。實時數據傳輸協(xié)議是采用RTMP協(xié)議進行傳輸數據流。(2)搭建適合地震數據傳輸的無線中繼網絡。本文首先建立了多中繼直傳網絡的信道模型,并利用該模型對無線中繼網絡的中斷概率進行了深入分析,推導了其鏈路在頻譜效率為R bit/s/Hz時的中斷概率通式,最終結合地震數據傳輸時的實際需求速率對鏈路的中斷概率通式進行數值仿真,并確定以中繼數為2來搭建適合地震數據傳輸的無線中繼直傳網絡。(3)研究了中繼節(jié)點的帶載均衡策略以及多地震儀節(jié)點同時訪問其MAC層時的信道均衡策略。文本提出以調節(jié)中繼節(jié)點的功率的方式來解決中繼節(jié)點的帶載均衡問題,實現(xiàn)中繼節(jié)點的帶載均衡是為了降低分支網絡的擁堵,從而提高地震數據傳輸系統(tǒng)的整體性能。針對多地震儀節(jié)點同時訪問中繼節(jié)點的MAC層時產生激烈競爭的問題,本文采用異步時分復用技術來中繼節(jié)點的MAC層信道進行虛擬分割,該策略的主要目的是為了使各地震儀節(jié)點能同時傳輸實時地震數據,以提高各數據流傳輸時的實時性�；谝陨蟽热莸难芯�,本文對河北省廊坊市的某口井進行了實際壓裂測試,測試結果表明,本課題實現(xiàn)了在1.5km的壓裂范圍內共96臺地震儀節(jié)點的數據傳輸,且地震儀節(jié)點的平均傳輸速率為1.6Mbps,整個地震數據傳輸系統(tǒng)的吞吐量為7.53MB/s,達到了預期的目標,滿足了微地震壓裂監(jiān)測時對數據傳輸需求。
【圖文】：

如圖 3.7 所示為實際上行吞吐量的測試結果，如圖 3.8 所示為實際上行吞吐量的測試數據。由數據和結果圖可知，無線通信模塊的上行吞吐量穩(wěn)定在44.3Mbps 左右。如圖 3.9 所示為實際時延曲線，，如圖 3.10 所示為時延數據，由數據和結果圖可知其傳輸時延均值約為 180ms。由以上實驗結果可以看出，無線通信模塊的性能比較穩(wěn)定，實際吞吐量滿足地震儀節(jié)點和中繼節(jié)點的需求。

無線通信模塊的上行吞吐量數據圖
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P631.4

【參考文獻】

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本文編號：2679243