检波器埋置工序数字化管理技术

杜清波，杨 韬，孙 哲，胡永贵，张洪涛，接铭丽，王秋成

(中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司采集技术中心 河北 涿州 072751)

0 引 言

地震勘探中检波器的埋置工作是获得好资料的基础，作为野外施工的第一道工序，检波器埋置的效果直接影响着地震采集资料的品质[1-2]。因此，如何保证检波器埋置的质量，也成为了野外地震采集施工过程中一项重点关注的内容。为了提升检波器的埋置质量，许多地球物理工作者做了大量的研究工作[3-5]。近些年，对复杂地表探区勘探投入的加大和施工要求的提升，使得野外探区将对检波器摆放图案不正确、甚至不按照施工设计摆放的现象的管控，作为地震采集项目运作的一项重点监管指标。

传统地震采集项目中，检波器埋置工序由施工队线班班组来进行，并在完成检波点布设之后，通过设置巡查工序来保证检波器埋置的施工质量[6]。伴随着施工地表越来越复杂和移动设备的普及应用，油公司逐渐要求线班班组在检波器埋置后进行拍照自证，然后在室内逐个检查埋置照片，不合格的摆放和埋置情况需要重新进行整改。由于拍摄照片的上传工作操作量较大，并时而出现丢失的情况，同时室内人员对照片的整理工作也既繁琐又容易出错。后期施工数据的整理、分析和统计也是一项繁重的任务。

针对以上问题，本文提出一种适用于当前野外检波器埋置工序的数字化管理技术。该技术通过在野外检波器埋置完成拍照自证的同时，使用手薄终端自动将拍摄照片修改为对应桩号，来解决野外手机拍照然后在室内再修改照片名称的问题；在室内可以将拍摄照片等一键上传到处理机设备中，来解决反复插拔数据线拷贝照片的问题；然后提供可视化统计管理技术，来解决手工统计整理的问题。本文提出的技术成果规范简化了施工队伍检波器埋置拍照监控流程，在国内多个勘探采集项目中取得了良好的应用效果。

1 检波器埋置管理挑战

在检波器埋置工序中，油田公司根据检波器设备类型采取不同的埋置拍照自证方式。对于组合检波器串埋置，需要拍摄2张图片，第1张拍摄包含标签纸的图片，第2张拍摄包含检波器串图形的图片；对于单点检波器或者节点埋置，需要拍摄1张带标签纸的节点全图。在室内需要修改照片名称为对应桩号，对于每个检波器对应多种照片的情况，需要将照片命名为桩号加序号的方式，最后整理汇总上交甲方。

在当前地震采集勘探项目中，施工队伍在野外使用手机相机功能进行拍摄照片，然后将照片从手机拷贝到室内处理机中，此后再根据照片标签纸上的桩号手动改名为桩号加序号的照片名称，或者根据施工拍摄特点，对部分照片采用批量修改命名的方式。在检波器埋置工序管理中，大部分流程都采用手工处理的方式，针对其中存在的问题，提出了新挑战。

1)对于不同的手机拍摄照片，需要不停反复地插拔数据线将手机照片拷贝到室内处理机中，操作起来既麻烦耗费时间，也经常出现拷贝不全导致多次拷贝的问题。

2)在室内对照片进行改名的过程中，由于处理的文件数量巨大，每天返回照片多达数千张，大部分情况下需要多人共同分担完成，既耗费大量人力和物力，还极有可能造成错误。

3)在室内统计整理分析过程中，需要手工统计每条排列是否埋置完成，并详细列出没有埋置完成的检波器、埋置不合格的检波器等，如果都符合施工要求后，该条排列才可以进行放炮使用。

面对上述挑战，必然需要有一套较为完备的野外检波器埋置工序数字化管理技术，最大程度地实现自动化运作，从而大幅度地节省野外施工在人力、物力等方面的开销，同时提高此项工作的准确率。最终达到降低野外施工成本，实现经济效益一体化的目的。

2 检波器埋置工序监控技术

检波器埋置工序监控技术通过装有检波点拍照助手APP的手簿终端来实现，在拍照过程中通过手簿GPS定位自动获取当前位置的坐标信息，将坐标信息和导入的检波点文件中的坐标进行匹配查找，从而找到离当前拍照位置最近的桩号信息，拍照完成后软件自动将照片以对应桩号命名。针对不同的检波器埋置类型，其工作流程如图1所示。

图1 检波器埋置监控流程

2.1 组合检波器串埋置监控

检波器拍照助手APP启动后自动搜索GPS信息，搜索完成后获取GPS坐标信息。根据当前坐标信息查找导入检波点文件中离当前手簿最近的桩号信息，否则提示当前范围内没有检点，同时在界面更新距离信息，包括当前GPS位置到所显示桩号的距离、当前GPS精度信息。其中GPS精度距离显示在5 m范围内表示当前位置GPS精度高，桩号匹配正确，否则需要确认检波点标签纸上的桩号与APP中显示的桩号是否一致，如果2个桩号不一致，可手动选择标签纸上的桩号后再进行拍摄照片。

在野外检波器埋置过程中，检波点拍照助手APP界面上会实时更新当前位置距离最近桩号的距离，确认显示桩号无误后可进行拍摄照片。针对检波器串埋置会拍摄多种照片的情况，拍照完成后会自动将照片名称命名为<线号_桩号_序号.jpg>的方式，第1张照片为<线号_桩号.jpg >，第2张完成的照片命名为<线号_桩号_2.jpg >，依次类推。拍摄完成后的照片可在手簿终端图库中查看，如拍摄照片不合适，可重新再进行拍照。检波器串拍照监控界面如图2所示。

图2 组合检波器串拍照监控界面

2.2 节点埋置监控

目前地震勘探采集项目中，由于节点设备有限，大多项目采用组合检波器串和节点混合施工，节点一般用于复杂地表区域中。节点埋置监控和组合检波器串埋置监控类似，埋置完成后，会自动搜索离当前最近的桩号信息，同时显示当前位置离最近桩号的距离和当前GPS精度，检查比对显示桩号和标签纸桩号后，进行拍摄照片。节点埋置监控支持大多数节点设备，扫描过程中会自动扫描节点二维码序列号，对某些节点还可以自动识别图片中的绿灯，以证明该节点已正常工作，并将抓取的绿灯照片自动改名为<线号_桩号.jpg>，如图3所示。

图3 节点拍照监控界面

在某些对GPS信号影响严重复杂地形区域，如沟壑、森林等，可进行手动部署模式，该模式下不再根据GPS位置自动匹配查找桩号，而是需要沿着1条排列线顺序部署。在桩号递增模式下，选择部署排列起始桩号，拍摄照片完成桩号后自动修改为下一个数值较大桩号。类似地，在桩号递减模式下，拍摄照片完成桩号后自动修改为下一个数值较小桩号。

3 室内工序管理技术

室内工序管理技术通过在室内处理机上安装工序管理软件来实现，可将SPS文件、高清底图卫片导入后叠加显示，同时导入检波点拍照助手APP导出的施工数据文件、拍摄照片等，通过质控分析计算，可在观测系统平面图上展示检波器埋置进度、自证拍照照片匹配情况，具备查看检波点施工进度、筛选异常部署检波点、交互浏览拍摄照片等功能，其工作流程如图4所示。

图4 室内质控管理流程图

3.1 质控数据一键上传

每天检波器埋置完成后，在室内将手簿终端和处理机连接到同一路由器WIFI下，在手簿中设置好处理机端IP地址和监听端口，可将手簿中当前未上传的所有照片和施工数据文件一键上传到处理机中指定的接收目录下。手簿和处理机间的传输采用基于TCP协议的自定义通信协议，具备多个手簿终端间并行传输、断点续传等功能，其连接架构如图5所示。

图5 一键传输图片至处理机连接图

3.2 施工进度统计

将施工数据文件导入到工序管理软件中，可经过质控分析后将不同的检波点状态以不同的颜色在观测系统平面图上显示出来，以可视化的方式展示部署进度等信息。在平面图中，绿色代表已埋置检波器，蓝色代表未埋置检波器，室内处理可方便地统计查找出已经埋置完成的排列、未埋置完成的排列中的未埋置检波点桩号等，其中已埋置完成的排列可供后续放炮使用。同时对上传拍摄照片进行关联分析，软件会自动分析计算每个检波点与图片的匹配关系，对于匹配成功的存在相应桩号图片文件的检点显示为粉色，否则仍显示为绿色。关联成功后用户可通过交互浏览的方式在不同排列线、点号间快速切换显示来检查拍摄照片，对不符合埋置要求的照片提交给施工班组进行整改重新埋置。

此外，还可以通过表格筛选功能查看每个检点部署详情，包括部署状态、部署时间、部署人、部署坐标、偏移距离、拍摄时GPS精度、检波器类型、桩号获取方式等信息，可通过特定筛选条件，例如偏移距离大于20 m，快速统计整理出异常埋置检波点信息，提交给施工班组进行确认，对不符合施工要求的检波点进行整改重新埋置。

4 应用实例

检波器埋置工序数字化管理技术已在国内多个三维勘探采集项目中得到应用，以国内西部某三维采集项目为例，该项目采用组合检波器串和节点混合施工，使用安装有检波点拍照助手APP的手簿终端统一进行组合检波器串和节点拍摄管理，回到室内后再使用工序管理软件进行施工数据和照片管理，可方便地对当天施工数据进行统计分析。

在野外进行检波器埋置过程中，从手簿终端中打开检波点拍照助手APP，导入需要埋置的检波点文件后，可查看当前埋置任务。在埋置过程中，离当前最近的线号、桩号选项会实时改变，确定当前桩号无误时，点击拍照按钮进行拍摄，拍照完成后图片自动以对应桩号命名。拍摄完成的照片可以在图库中查看，图6展示了在野外拍照完成的组合检波器串和节点埋置应用。

图6 野外拍摄组合检波器串和节点埋置图

检波器埋置完成回到室内后，将手簿终端连接到WIFI中，可将拍摄照片和施工数据文件一键上传至处理机中的指定文件夹。导入施工数据并关联分析拍摄照片后，可统计分析野外埋置施工进度、查看检波器埋置详情、交互浏览拍摄照片等，如图7所示。

图7 检波器埋置进度图和照片浏览

在该施工项目中，线班班组每天进行检波器埋置约3 000道，施工中采用原来的手机拍照方式，小队需要在检波器埋置后安排6名专职人员进行拍照，回到室内后再需要至少3名人员进行照片查看并改名，且检查修改时间较长。使用该技术成果后，野外监控拍照可由线班班组在检波器埋置同时进行自动拍照，室内只需对当前施工进度进行统计整理。根据在实际项目中的应用测试,与原来的施工方式相比，可节约人力7名左右，施工效率提高30%以上。

5 结论与展望

1)本文提出的检波器埋置工序数字化管理技术，借助于检波点拍照手簿终端和工序管理质控软件，简化了野外炮检点施工监控管理流程。通过移动手簿终端，在野外拍摄过程中自动把照片名称修改为对应桩号，减少了传统方式需在野外先拍照再在室内整理改名的环节；在室内将处理机和手簿终端连接到同一路由器WIFI下，可以一键将拍摄照片和施工数据上传至处理机中，减少反复插拔数据线拷贝的过程，同时在室内可快速统计出当前施工进度和异常埋置检波器，提高施工效率和准确度。

2)为适应不同复杂地形下的桩号匹配正确度，可将野外手薄终端添加支持多种卫星定位数据，包括GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯等做为下一步研究方向；为进一步方便室内及时了解野外施工情况和进度等，可将在野外移动网络条件允许的情况下自动通过4G网络等将拍摄照片和施工数据进行回传作为下一步研究功能。可在室内增加人工智能识别异常埋置照片的功能，从而进一步减少人工检查照片的时间，减少人力物力。