本文選題：微地震監(jiān)測　切入點：節(jié)點地震儀　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：微地震監(jiān)測是近幾年來低滲透油氣藏壓裂改造領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。微地震監(jiān)測通過對石油和天然氣的生產(chǎn)以及液壓和注氣等石油工程作業(yè)過程中產(chǎn)生的微震活動進行監(jiān)測,從而對水力壓裂以及油田的后續(xù)開發(fā)提供指導,因此實時回收微地震監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)對于微地震實時監(jiān)測具有重要意義。節(jié)點地震儀能夠適應各種復雜地形的地震勘探,因此在微地震監(jiān)測領(lǐng)域具有重要的應用價值。但是節(jié)點地震儀缺少對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測限制了其在微地震監(jiān)測中進一步應用。本課題針對現(xiàn)有吉林大學自主研發(fā)的節(jié)點存儲式地震儀通信現(xiàn)狀的不足,通過對現(xiàn)有成熟的無線通信技術(shù)通信距離、速度等方面的比較分析,并與微地震監(jiān)測的需求相結(jié)合,提出了基于5GHz WLAN的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)點地震儀數(shù)據(jù)的實時回收。通過對不同網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的分析,最后采用了擴展服務(wù)集與中繼結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)遠距離多節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸�；�5GHz WLAN的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計主要包含兩部分:硬件電路設(shè)計和軟件開發(fā)。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)硬件電路設(shè)計主要包括以STM32F207為核心的數(shù)據(jù)存儲單元、以太網(wǎng)傳輸單元以及基于AR7161的無線傳輸單元。在硬件電路設(shè)計的基礎(chǔ)上,完成了基于嵌入式Free RTOS下的數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計以及Visual Studio 2010+Qt開發(fā)環(huán)境的上位機數(shù)據(jù)回收軟件開發(fā)。數(shù)據(jù)回收軟件主要包括上位機與采集站交互的各功能模塊設(shè)計以及多節(jié)點傳輸機制的優(yōu)化兩部分。上位機軟件的各功能模塊的設(shè)計主要完成上位機對地震儀的連接監(jiān)測、參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)信息查詢以及基于FTP協(xié)議的數(shù)據(jù)文件傳輸。在微地震監(jiān)測中,信道擁塞和多速率傳輸限制了整個傳輸系統(tǒng)的吞吐量。本文利用CSMA/CA的多節(jié)點競爭的共享信道方式與PCF的輪詢傳輸機制相結(jié)合的方式實現(xiàn)多節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸,同時考慮了多速率傳輸對數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的影響。最后,對本課題設(shè)計完成的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的各項指標進行測試,其中包含硬件系統(tǒng)測試、軟件功能測試、最優(yōu)吞吐量測試、多速率傳輸測試以及系統(tǒng)整體測試。測試結(jié)果表明,本課題設(shè)計完成的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)1km范圍內(nèi)90個節(jié)點地震儀的命令交互和數(shù)據(jù)回收,整個系統(tǒng)的吞吐量為7.29MB/s,達到預期目標,滿足了對微地震活動的實時監(jiān)測。
[Abstract]:Micro seismic monitoring is an important technology of low permeability oil and gas reservoir fracturing field in recent years. Through the micro seismic monitoring for oil and natural gas production and gas injection and hydraulic oil engineering work in the process of microseismic activity monitoring, and thus provide guidance for subsequent development of hydraulic fracturing and oil, so real time recovery of micro seismic monitoring in the process of data for the micro seismic monitoring is very important. Node seismic instrument can adapt to various seismic exploration in complex terrain, so it has important application value in the field of micro seismic monitoring. But the lack of real-time monitoring of the node seismograph data limits its further application in micro seismic monitoring. The topic for the lack of node storage seismograph communication status of the existing developed by Jilin University, based on the existing mature wireless communication technology communication The distance, speed and other aspects of the comparative analysis, and combined with the micro seismic monitoring needs, put forward the data transmission system 5GHz WLAN real-time recovery node seismic instrument based on data. Through the analysis of different network topologies, we finally adopt the extended service set and the data transmission network topology with the remote multi node data transmission system design. 5GHz WLAN mainly contains two parts: Based on the hardware circuit design and software development of data transmission system. The hardware circuit design mainly includes the data storage unit with STM32F207 as the core of the Ethernet transmission unit and a wireless transmission unit based on AR7161. On the basis of the hardware design, it completes the data transmission the program design of embedded Free RTOS and Visual Studio 2010+Qt development environment of the host computer data recovery software based on the data back. The two part mainly includes the collection of software optimization design of each functional module and PC acquisition station and interactive multi node transmission mechanism. The function module design of PC software mainly completes the PC connection of seismograph monitoring, parameter setting, state information query based on FTP protocol and data file transfer in micro seismic. Monitoring, channel congestion and multi rate transmission limits the transmission throughput of the system. The competition of multi node CSMA/CA shared channel and PCF polling transmission mechanism combination to achieve data transmission of multiple nodes, considering the influence of multi rate transmission of data transmission system. Finally, the indexes of data the design of the transmission system to complete the test, which includes hardware test, software function test, the optimal throughput test, multi rate transmission and test The whole system test. The test results show that the data transmission system designed in this paper can realize the complete range of 1km 90 node seismic instrument command and data recovery, the throughput of the whole system is 7.29MB/s, to achieve the desired objectives, to meet the real-time monitoring of the micro seismic activity.

【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE928

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本文編號：1563229