Для записи информации поступающей от сейсмоприемника в компьютер необходимо выполнить
Система контроля сейсмических воздействий (СКСВ) предназначена для проведения контроля за движением участков поверхности земли при воздействии на них землетрясений, взрывов, и других естественных или техногенных факторов. СКСВ применяется для получения текущей информации о сейсмической обстановке, а так же для мониторинга состояния технологических объектов (в частности трубопроводных систем, по которым осуществляется транспортировка продуктов добычи и переработки нефтегазовой промышленности).
СКСВ имеет возможность интеграции в сторонние системы через протоколы ОРС, ModBus, а также через БД.
Система соответствует требованиям ГОСТ 53166-2008 «Воздействие природных внешних условий на технические изделия. Общая характеристика. Землетрясения».
Назначение системы
Принцип работы
Организация синхронизации передачи данных с сейсморегистраторов
При обустройстве точек наблюдений, как правило на одном объекте устанавливают по крайней мере два сейсмоприемника с высокочувствительным велосиметром и широкополосным акселерометром. На некоторых особого опасных объектах рекомендуется устанавливать до 6 акселерометров.
Для увеличения надежности системы сбора данных необходимо устанавливать промышленный компьютер на объекте для предварительного сбора и обработки данных. Обработанные данные имеют объем существенно меньший по сравнению с исходными данными и поэтому эту информацию можно передавать по низкоскоростным линиям связи, например, МЭК 60870-5-104, MODBUS RTU, телефонным модемам, GSM/GPRS или оповещения через GSM/SMS.
Существует несколько схем реализации синхронизации сейсморегистраторов:
индивидуальная — это, когда каждый сейсморегистратор синхронизуется от своего модуля и антенны GPS;
групповая — это когда промышленный компьютер или одна из сейсмостанций синхронизуется по GPS, а остальные сейсмостанции синхронизируются по PTP через интернет.
Для обеспечения синхронизации по PTP должна быть реализована локальная сеть по медному или оптическому каналу.
Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.
Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»
Можно ли скачать документ с работой
Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:
При геофизических работах будут применяться сейсмоприемники типа GS-20DX (рисунок 7), являющиеся первыми и наиболее специфичными звеньями сейсморегистрирующего канала, преобразующие механические колебания в электрические колебания - ток переменного напряжения, подлежащие записи.
Рисунок 7 - Сейсмоприёмник GS-20DX
Сейсмоприемники позволяют зафиксировать время прихода упругой волны, ее частоту, период, амплитуду и начальную фазу. В настоящее время при сейсморазведочных работах на суше преимущественно используют приёмники индукционного типа, которые оказались наиболее эффективными по сравнению с другими электромеханическими преобразователями.
Различают вертикальные и горизонтальные сейсмоприёмники. Для наблюдения поперечных волн используют горизонтальные сейсмоприемники, которые отличаются от вертикальных тем, что на их корпусах штыри для установки в грунт расположены перпендикулярно к оси чувствительности преобразователя.
Обычно используют вертикальные сейсмоприемники, регистрирующие преимущественно продольные волны, приходящие снизу.
Такой сейсмоприемник состоит из корпуса, к которому прикреплен постоянный магнит изнутри и инертные массы в виде катушки, подвешенные на мягкой пружине. Установленный на грунт сейсмоприемник совпадает колебания в такт с колебаниями грунта. Его корпус смещается относительно катушки, из-за этого изменяется магнитный поток, вызывая электрический ток в витках. Корпус имеет снизу резьбу для присоединения опоры - заострённого штыря или альтернативной площадки с тремя точками опоры.
Сейсмоприёмники регистрируют одновременно упругие волны на разных удалениях от пункта возбуждения. Для того чтобы результаты измерения были наиболее точными, чтобы все сейсмоприёмники передавали колебания без искажений и временных сдвигов возникает высокие требования к идентичности сейсмоприёмников и совпадение их частотной характеристики. Сейсмоприёмник типа GS-20DX имеет следующие технические характеристики.
Для борьбы с поверхностными низкоскоростными волнами (помехами) применяется группирование сейсмоприёмников, это сводится к тому, что на профиле устанавливают идентично один к другому приёмники в точках удаленных на расстояние от оси каждой точки. Выходы приёмников соединяют меж собой таким образом, чтобы происходило суммирование возникающих в каждом их них ЭДС. Таким образом, совокупность приёмников образует группу сейсмоприёмников, суммарный сигнал с выхода, который поступает на вход одного из усилителей станции.
Основным и одним из важных элементов регистрации в сейсморазведке является сейсмоприемник, технические характеристики представлены в таблице 1.
Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.
Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»
Можно ли скачать документ с работой
Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:
На данном месторождении ожидается использование группирование приемников. В зависимости от расстановки сейсмоприемников на профиле выделяют равномерные группы, в которых расстояние между соединенными соседними приборами постоянное и неравномерные группы. В зависимости от сравнительной чувствительности приемников выделяют однородные группы, в которых все чувствительности одинаковы и неоднородные группы, когда приборы устанавливаются вдоль некоторой прямой, и площадные, когда приборы установлены по площади. Среди линейных групп выделяют продольные группы, соответствующие расположению приемников на продольном профиле и поперечные. Для подавления низкочастотных волн-помех применяется группирование сейсмоприемников.
Подавление волн-помех группированием сейсмоприёмников даёт эффект вдоль линии приёма. Вдоль линии возбуждения предполагается ослаблять помехи посредством группирования вибраторов.
Рассчитаем параметры группирования:
1) Рассчитаем волновые числа по формуле:
æ min =f min /V max ;
æ max =f max /V min ;
где f - частота волны, Гц ;
V - кажущаяся скорость, м/с ;
æ min =7/320=0,02, м -1 ;
æ max =20/130=0,15, м -1 ;
2) Рассчитаем минимальное количество элементов в группе по формуле:
n ≥ 1+ æ max / æ min ;
Минимальное количество элементов в группе составила 8 геофонов, для лучшего приёма берём 12;
3) Рассчитаем расстояние между приборами в группе по формуле:
∆ x=2 𝜋 /( æ min + æ max );
∆ x - расстояние между сейсмоприемниками в группе;
Расстояние между соседними приборами в группе 36,9 метра недопустимо, поэтому запроектируем ∆ x равное 2 метра и увеличим количество приемников до 12 штук. Минимальное волновое число в данном случае попадает в зону подавления.
4) Рассчитаем статический эффект по формуле:
где п - количество элементов в группе;
При данных параметрах группы отраженные волна принимается с высокой чувствительностью, а поверхностная волна - помеха с минимальной чувствительностью. Исходя из этого можно добиться эффектов группирования, а именно подавления волн-помех и улучшения соотношения «сигнал-помеха». Поэтому предлагаю линейную продольную группу из 12 штук через 2 м.
Сейсмоприёмник — индикатор колебаний среды, в которой он установлен. Сейсмоприёмник представляет собой виброчувствительный элемент с усилителем, расположенным в обычно герметичном корпусе. На виброчувствительный элемент передаются колебания корпуса сейсмоприемника. Поэтому, установку сейсмоприемника в месте измерений следует производить таким образом, чтобы передать колебания среды/конструкции на корпус датчика. Для согласования импедансов двух сред при прохождении акустических колебаний или сейсмических волн через границу раздела используют различные приёмы.
Сейсмоприёмники устанавливают на:
- стальные конструкции — при диагностике и мониторинге металлических конструкций и мостов
- бетонные конструкции — для измерений вибраций плотин, высотных сооружений и т.д.
- трубопроводы металлические и не металлические — для анализа и мониторинга состояния трубопроводного транспорта
- грунт — для измерения колебаний грунта в результате сейсмических и техногенных воздействий.
В каждом случае имеются особенности установки датчика.
Меньше всего трудностей возникает при установке сейсмоприемника на металл или бетон. Поскольку в этом случае плотность материала корпуса датчика и объекта, на котором он установлен, и скорость звука в них соизмеримы — нет отражения волны от границы раздела при контроле сравнительно высоких частот колебаний.
При установке датчиков в грунт от водонасыщенного до сухого песчаного требуется согласующее звено. В этом случае колебания передаются от среды на согласующее звено и от согласующего звена на корпус датчика. Без согласующего звена окружающая среда будет колебаться, а датчик «стоять на месте».
Установка сейсмоприемников на грунт
При установке сейсмоприёмников на грунт с использованием промежуточного звена — присоединенной массы, есть простые правила: чем меньше плотность грунта, тем больше должна быть площадь присоединенной колеблющейся массы, а габаритные размеры промежуточного звена должны быть много меньше длины волны измеряемых колебаний.
Рекомендации по установке сейсмоприёмников на металлические фермы
Сейсмоприёмник непосредственно закрепляется на контролируемой конструкции с помощью болтов и гаек. Сигнальный кабель должен быть прочно (без возможности вибрации) закреплен на конструкции по всей длине без провисаний и натяжений. Для исключения климатических воздействий корпус сейсмоприёмника должен быть изолирован от воздействий окружающей среды (перепадов температуры, ветра, влаги), например, с помощью внешнего легкого корпуса, заполненного теплоизолирующим материалом.
Следует иметь в виду, что для каждой частоты — свои узлы и пучности колебаний. Поэтому для анализа поведения конструкции в целом при испытаниях требуется проводить одновременный анализ в нескольких точках.
Рекомендации по установке сейсмоприёмников на бетон
Для диагностики колебаний бетонных сооружений требуется проводить анализ на более низких частотах. Способы крепления те же, что и при установке сейсмоприёмников на металл, при возможности испытания болтов или методом приклейки с последующей тепло- и влагоизоляции битумом.
Для контроля сейсмического и техногенного воздействия на высотные здания требуется знать преимущетсвенное направление внешних воздействий:
- ветер
- АЭ волны от пролетающих самолетов
- сейсмические волны от железнодорожного транспорта
- а также направление наименьшей и наибольшей жесткости
Для этого требуется производить контроль в 3-х направлениях на различных высотах. Для измерений в трех осях одновременно удобно использовать трехкомпонентные датчики, например, ВС 1313.
Рекомендации по установке сейсмоприёмников на трубы
Для контроля целостности трубопроводного транспорта при сейсмических воздействиях датчики устанавливают непосредственно на трубе с помощью хомутов или приклейки эпоксидными компаундами и заливкой с изолирование и герметизацией. В составе мобильных течеискателей ZETCORR используются датчики ВС 121, которые имеют на основании прямоугольные магниты для быстрого и надежного крепления на трубу.
Рекомендации по установке сейсмоприёмников на грунт
При установке датчиков на грунт для контроля сейсмического состояния района требуется согласование импедансов двух сред. Эта задача решается установкой сейсмоприемника на плиту с последующей установкой на грунт (см рисунок выше). Также для установки сейсмоприемников на грунт используются ножки (штыри), которые прикрепляются к основанию датчика и винтами (на фланце датчика имеются крепежные отверстия).
Рекомендации по установке сейсмоприёмников в грунт
При установке сейсмоприемников в грунт выкапывается колодец, датчик закапывается в грунт, после чего грунт уплотняется. Глубина установки в грунт — до плотного грунта или до вечной мерзлоты.
Грунтовые воды
Грунтовые воды не являются помехой для сейсмоприемников, если они герметичны. Основное условие при установке в грунт — отсутствие течения в месте установки датчика.
Передача данных от сейсмодатчика до сейсморегистратора происходит в аналоговом режиме и может осуществляться двумя способами:
1) По кабелю КВИП 6×2×0,35 ВЭ. Различные сейсмодатчики (акселерометры и велосиметры) различных производителей имеют различные схемы подключения. Но большинство датчиков используют три витые пары (6 проводов) для сигналов по трём координатам X, Y, Z, две линии используются для подачи питания 15 В. Также в большинстве датчиков используется линия контроля питания и линия электрического контроля. При этом остаются две резервные линии, которые могут использоваться для разделения земли питания и сигнальной земли или для организации бездемонтажной поверки. При таком подключении через кабель КВИП 6×2×0,35 ВЭ датчик может быть удалён от регистратора не более чем на 500 м, а данные от сейсморегистратора до промышленного компьютера/сервера СКСВ могут передаваться как по USB, так и по Ethernet, GSM.
При таком подключении передача данных от сейсморегистратора до промышленного компьютера/сервера СКСВ осуществляется только по Ethernet или GSM.
Вид сейморегистратора ZET-048C
При соединении по Ethernet по оптоволокну длина линии определяется прозрачностью оптического носителя и может быть от 5 до 50 км. При этом необходимо оснастить каждую такую линию двумя медиаконвертерами.
При соединении по Ethernet по Wi-Fi или Wi-MAX обе точки должны быть в пределах прямой видимости. При соединении по беспроводным каналам связи существуют ограничениями по расстояниям:
- до 100 м с использованием оборудования Wi-Fi,
- до 1 км с использованием оборудования Wi-MAX (без использования мачт при обеспечении прямой видимости),
- до 5 км с использованием оборудования Wi-MAX, располагаемого на мачтах высотой 7 м при обеспечении прямой видимости,
- до 50 км с использованием оборудования Wi-MAX, располагаемого на мачтах высотой 25 м при обеспечении прямой видимости;
Примечание: лицензирование частот для беспроводных каналов передачи данных обеспечивается за счёт средств Заказчика
При соединении по каналам сотовых операторов GSM нет ограничения по расстояниям при условии нахождения оборудования в зоне покрытия сотового оператора.
GPS антенна, устанавливаемая на кронштейне
GSM антенна
Антенна Wi-MAX, устанавливаемая на стойку
Стоимость кабеля КВИП составляет примерно от $4 за метр.
Стоимость кабеля витой пары для прокладки в земле составляет от $1 за метр.
Hyperline FUTP4-C5E-S22-OUT-PE-BK (FTP4-C5E-SOLID-22AWG-OUTDOOR-40) Кабель витая пара, экранированная F/UTP, категория 5e, 4 пары (22 AWG), одножильный (solid), экран-фольга, внешний, PE, −40…+60 °C.
Стоимость оптического кабеля составляет от $3.2 за метр.
Стоимость промышленного медиаконвертера составляет от $443 за метр.
Медиаконвертер Ethernet 10/100BaseTX в 100BaseFX (одномодовое оптоволокно) в металлическом корпусе IMC-101-S-SC-T
Стоимость оборудования Wi-MAX составляет комплект точка точка от $ 1000 фирмы Ubiquiti.
Стоимость солнечной панели мощности 100 Вт (24 В) (потребление сейсморегистратора 5 Вт, потребление GSM модема или WiMAX модема 8 Вт) от $300 за комплект.
Солнечная панель
С точки зрения электромагнитной совместимости наиболее оптимальным вариантом является схема соединения однокорпусного сейсмоприёмника и регистратора по оптоволокну к промышленному компьютеру/серверу или к контроллеру магистральной линии и индивидуального заземления узлов аппаратуры. Также такая схема удобна с точки зрения диагностики и самоконтроля. При такой схеме может быть организована бездемонтажная поверка.
Пример технологического решения для установки сейсморегистратора на улице
При креплении на горизонтальную поверхность следует использовать деталь «Пластина 1».
«Пластину 2» следует использовать также для случаев когда при креплении на горизонтальную плоскость требуется регулировка — поворот сейсморегистратора по азимуту (на 360°) и углу места (в пределах ±3°).
Для крепления на вертикальную поверхность совместно с деталью «Пластина 1» следует использовать деталь «Кронштейн» (швеллер размерами не менее 12П с приваренной к нему пластиной толщиной не менее 6 мм). Допускается при установке на металлические вертикальные конструкции использовать швеллер (размером не менее 12П) без пластины, при этом швеллер приваривается непосредственно к контролируемому элементу конструкции.
При креплении на наклонные металлические поверхности край швеллера, который будет привариваться к поверхности, следует обрезать под углом при котором будет обеспечиваться горизонтальное (в пределах ±3°) расположение полки швеллера.
Температура эксплуатации акселерометров составляет от −40 °С до +60 °С. Температура эксплуатации велосиметров составляет от −10 °С до +50 °С. Для работы в холодное время года велосиметры можно оснащать съемными термочехлами фирмы «Ризур» с максимальной электрической мощностью 150 Вт.
Если в укрытии устанавливается только велосиметр или акселерометр, то в укрытии необходимо устанавливать коробку с клеммной колодкой для расключения 12-жильного кабеля, для подключения сейсмодатчика с коротким (1–2 м) кабелем. Если укрытие стоит в зоне затопления, то необходимо сейсмодатчик подключать к длинному кабелю через СКИП (стойка контрольно-измерительного пункта).
Вид стойки контрольно-измерительного пункта
- блоки питания 220 В в 24 В
- автомат питания 220 В 1.6 А
- медиаконвертер, преобразующий медный Ethernet в оптический канал
- контроллеры WiFi
- контроллеры WiMAX
- контроллер GSM
- контроллеры солнечной панели
- клеммы для расключения питания и заземления.
Синхронизация сейсморегистраторов производится по Глонасс/GPS или по протоколу PTP через Ethernet. Максимальная длина высокочастотного коаксиального кабеля от антенны до сейсморегистатора составляет 50 метров. Для уменьшения потерь сигнала от GPS желательно устанавливать антенну непосредственно на укрытие.
Варианты исполнения системы
Системы контроля как правило строятся по древовидной структуре. Основной принцип работы СКСВ состоит в следующем.
В каждой точке наблюдения устанавливается сейсмоприёмник (велосиметр или акселерометр). От сейсмоприёмника на входные каналы сейсморегистратора поступают сигналы ускорения по трем пространственным координатам X, Y, Z и сигнал контроля питания. Сейсмоприёмники могут быть как внешнего исполнения (вариант исполнения 1), так и интегрированными в корпус сейсморегистратора (варианты исполнения 2,3 и 4).
В сейсморегистраторе производится синхронизация внутренних тактовых генераторов по системе единого времени с использованием GPS или PTP, а так же оцифровка аналоговых сигналов и передача оцифрованных значений на средний уровень обработки сигналов по линиям Ethernet, USB, WiFi. Этот уровень может быть реализован в виде промышленного компьютера установленного на объекте контроля (варианты исполнения 1 и 2). Так же сейсморегистраторы могут подключаться напрямую к серверу (варианты исполнения 3 и 4).
С промышленного компьютера или от сейсморегистратора данные в виде событий и состояний и/или непрерывного потока данных (16 кбит/с с каждого сейсмоприемника) поступают на сервер по различным каналам связи. Автономные варианты сейсморегистраторов могут быть оснащены солнечными панелями и могут передавать данные по GSM/GPRS или WiMAX.
В зависимости от схем подключения могут быть реализованы различные топологии построения СКСВ:
Читайте также: