專利名稱：用于無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的具有多個(gè)部分的傳感器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的具有多個(gè)部分的傳感器模塊。
背景技術(shù)：
可進(jìn)行地震或電磁(EM)勘測(cè)來識(shí)別和表征地下成分(subterraneanelement)，比 如碳?xì)浠衔飪?chǔ)藏，淡水含水層，噴氣(gas injection)儲(chǔ)藏，等等。對(duì)于地震勘測(cè)，在陸地 表面或海底的不同位置布置一個(gè)或多個(gè)地震源，激勵(lì)地震源以產(chǎn)生引入地下結(jié)構(gòu)中的地震 波。 地震源產(chǎn)生的地震波傳入地下結(jié)構(gòu)中，其中部分地震波反射回表面，從而由地震 接收器(比如地震檢波器，水聽器，加速度計(jì)，等等)進(jìn)行接收。這些地震接收器產(chǎn)生代表 檢測(cè)到的地震波的信號(hào)。對(duì)來自地震接收器的信號(hào)進(jìn)行處理以得到關(guān)于地下結(jié)構(gòu)的內(nèi)容和 特性的信息。 電磁勘測(cè)涉及部署一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)生電磁波的電磁源，所述電磁波傳入地下結(jié)構(gòu) 中。電磁信號(hào)受到地下結(jié)構(gòu)中的成分影響，受影響的電磁信號(hào)由電磁接收器檢測(cè)，然后對(duì)電 磁信號(hào)進(jìn)行處理以得到關(guān)于地下結(jié)構(gòu)的內(nèi)容和特性的信息。 在某些應(yīng)用中，用于執(zhí)行地下結(jié)構(gòu)勘測(cè)的勘測(cè)系統(tǒng)可包括勘測(cè)接收器，勘測(cè)接收 器包括用于存儲(chǔ)所測(cè)的勘測(cè)數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器。為了獲取存儲(chǔ)在勘測(cè)接收器的非易失 性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)技術(shù)典型地包括從現(xiàn)場(chǎng)(field)移出所有勘測(cè)接收器，并將其返 回到中心站點(diǎn)，以使得能夠下載存儲(chǔ)在勘測(cè)接收器的非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。但是，為了 下載存儲(chǔ)在這類勘測(cè)接收器中的數(shù)據(jù)而將所有勘測(cè)接收器(尤其當(dāng)存在較多數(shù)量的這類 勘測(cè)接收器時(shí))從現(xiàn)場(chǎng)移出，接下來再將這些勘測(cè)接收器重新部署到現(xiàn)場(chǎng)，這可能是一個(gè) 費(fèi)時(shí)和費(fèi)力的過程。典型地，勘測(cè)接收器的傳感器部分要被埋入土中。從而，將以前移出的 勘測(cè)接收器重新部署意味著，勘測(cè)接收器的傳感器部分隨后將不得不重新埋入土中。
除了費(fèi)時(shí)和費(fèi)力之外，為了下載數(shù)據(jù)而將所有勘測(cè)接收器從現(xiàn)場(chǎng)移出也導(dǎo)致相對(duì) 較長的停工時(shí)間，在該期間內(nèi)不能獲取勘測(cè)數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
通常，勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括傳感器模塊(或勘測(cè)接收器)，每一個(gè)傳感器模塊具 有多個(gè)部分，使得每一個(gè)傳感器模塊的一部分能夠保留在勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)中，而傳感器模塊的另 一部分被返回中心站點(diǎn)，從而下載包含在傳感器模塊的非易失性存儲(chǔ)器中的勘測(cè)數(shù)據(jù)，以 及給傳感器模塊的能量源再充電。 根據(jù)以下的描述、附圖和權(quán)利要求，其它的或者選擇性的特征將變得顯而易見。


圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的包括傳感器模塊的陸基勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的示例。 圖2示出了處于拆分狀態(tài)的傳感器模塊的第一和第二部分。
圖3示出了處于附接狀態(tài)的傳感器模塊的第一和第二部分。
圖4A-4B是傳感器模塊第一部分的透視圖。
圖5是傳感器模塊第二部分的頂部透視圖。 圖6是依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的傳感器模塊第一和第二部分的組件的框圖。 圖7是位于中心位置的設(shè)備的示意圖，該設(shè)備能夠接收多個(gè)傳感器模塊第二部
分，以從傳感器模塊第二部分下載數(shù)據(jù)和給傳感器模塊第二部分的電池組再充電。 圖8是圖7的設(shè)備中能夠接納傳感器模塊第二部分的陣列的抽屜的頂部示意圖。 圖9是圖8所示抽屜的側(cè)截面圖。
具體實(shí)施例方式
在以下描述中，闡明了大量的細(xì)節(jié)以便于理解本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，沒有這些細(xì)節(jié)本發(fā)明也是可以實(shí)現(xiàn)的，并且對(duì)于所描述的實(shí)施例的多種變形或修改是可能的。 圖1示出了陸基勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的一個(gè)示例，該系統(tǒng)包括部署在勘測(cè)區(qū)域中的傳感器模塊(勘測(cè)接收器)102的配置IOO，用于檢測(cè)受勘測(cè)區(qū)域下的地下結(jié)構(gòu)中地下成分(element)影響的信號(hào)。每一個(gè)傳感器模塊102包括天線104，其使傳感器模塊102能夠無線地傳輸由每個(gè)相應(yīng)的傳感器模塊102采集的勘測(cè)數(shù)據(jù)?？睖y(cè)數(shù)據(jù)可以被傳感器模塊102直接無線地傳輸?shù)接涗浾?06 (例如，記錄卡車)，或者可選地，可將勘測(cè)數(shù)據(jù)從傳感器模塊通過一個(gè)或多個(gè)集中器單元108無線傳輸?shù)接涗浾?06。"集中器單元"指的是在勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)之間路由數(shù)據(jù)的通信模塊。記錄站106包括天線120，以使記錄站106能夠無線地接收來自于傳感器模塊102的測(cè)量數(shù)據(jù)。 接收的測(cè)量數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在記錄站106的存儲(chǔ)器116中。存儲(chǔ)器116與記錄站106內(nèi)的控制器114相關(guān)連?？刂破?14可以是計(jì)算機(jī)或者其它類型電子設(shè)備。
如圖1進(jìn)一步示出的，每一個(gè)集中器單元108包括用于與傳感器模塊102(例如通過傳感器模塊102的天線104)進(jìn)行無線通信的天線110。集中器單元108又可以可選擇地連接到與記錄站106連接的有線網(wǎng)絡(luò)112?？蛇x地，集中器單元108可以與記錄站106無線通信，在該情況下對(duì)每一個(gè)集中器單元提供一個(gè)額外的天線。需指出的是，在一些實(shí)施方式中，集中器單元108可以省略。在其它實(shí)施方式中，多級(jí)集中器單元可以在傳感器模塊和記錄站之間中繼數(shù)據(jù)。 圖1還示出了被設(shè)置為在激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生勘測(cè)信號(hào)的勘測(cè)源118，例如地震源或電磁源?？睖y(cè)信號(hào)(地震信號(hào)或電磁信號(hào))傳播進(jìn)入勘測(cè)區(qū)域下的地下結(jié)構(gòu)中。受地下結(jié)構(gòu)的地下成分影響的信號(hào)被傳感器模塊102檢測(cè)。 應(yīng)當(dāng)指出，圖1示出的是傳感器模塊102的一個(gè)示例實(shí)施方式，圖1所示的勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)可具有許多可選擇的結(jié)構(gòu)。 圖1的勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)可以是實(shí)時(shí)無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其中傳感器模塊102獲取的勘測(cè)數(shù)據(jù)通常實(shí)時(shí)地被記錄站106接收。"實(shí)時(shí)"無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)指的是以下的無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其中在可接受的延遲限度內(nèi)，數(shù)據(jù)從傳感器模塊直接或者通過一個(gè)或多個(gè)集中器單元間接地傳送到記錄站106。"可接受的延遲限度"指的是將勘測(cè)數(shù)據(jù)從傳感器模塊(直接或間接)傳送到記錄站時(shí)的延遲在以下時(shí)間量內(nèi)，在所述時(shí)間量中操作方能夠確定特定"沖擊(shot)"(例如地震源或電磁源的勘測(cè)源的激勵(lì))是否已經(jīng)導(dǎo)致可接受(滿足操作方的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定準(zhǔn)則)的數(shù)據(jù)的獲取。 在實(shí)時(shí)無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中，勘測(cè)數(shù)據(jù)"通常"實(shí)時(shí)傳輸?shù)接涗浾?。但是，在特定情況下，比如由于無線鏈路損耗(例如出現(xiàn)非常高的數(shù)據(jù)出錯(cuò)率)或通信設(shè)備損壞，實(shí)時(shí)操作模式可能無法實(shí)現(xiàn)。依據(jù)一些實(shí)施例，當(dāng)實(shí)時(shí)操作模式不可用時(shí)，無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)也可以在非實(shí)時(shí)操作模式下工作。 在非實(shí)時(shí)操作模式下，傳感器模塊102可以將勘測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在每個(gè)相應(yīng)傳感器模塊102的非易失性存儲(chǔ)器中。在每個(gè)傳感器模塊102的非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的勘測(cè)數(shù)據(jù)可以使用根據(jù)下面進(jìn)一步討論的一些實(shí)施例中的技術(shù)稍后獲取。 依據(jù)一些實(shí)施例，圖1所示的每個(gè)傳感器模塊102至少具有兩個(gè)部分102A和102B。每個(gè)傳感器模塊102的這兩個(gè)部分102A和102B可拆開地連接在一起，從而第二 (可拆裝)部分102B可以從第一 (固定)部分102A上拆分下來，并運(yùn)送到期望位置(例如，中心營地)，以使得能夠?qū)⒋鎯?chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器(容納在第二部分102B中)中的勘測(cè)數(shù)據(jù)下載到處于遠(yuǎn)程位置的處理系統(tǒng)，而第一 (固定)部分102A保持部署在勘測(cè)區(qū)域中。由于固定部分102A中存在備用電力模塊，第一 (固定)部分102A可以不用停止工作而繼續(xù)進(jìn)行勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取。 可拆裝部分102B除了包括非易失性存儲(chǔ)器外，還包括能量源(例如電池組)，當(dāng)固定部分102A和可拆裝部分102B連接在一起時(shí)，該能量源為傳感器模塊102供電。
固定部分102A至少包括通過天線104實(shí)現(xiàn)無線通信的無線收發(fā)器以及用于接收與勘測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的傳感器。 可在固定部分102A和可拆裝部分102B中存在的其它示例部件將在下面進(jìn)一步討論。
盡管圖1所示的每個(gè)傳感器模塊102配置成具有兩個(gè)可拆分的部分，但是應(yīng)當(dāng)指出在可選實(shí)施例中，某些傳感器模塊102可以配置成一個(gè)整體單元，而沒有可拆分部分。
圖2示出了處于分離或拆分狀態(tài)的傳感器模塊102的兩個(gè)部分102A和102B。在圖2所示的示例實(shí)施方式中，傳感器模塊固定部分102A具有用于容納傳感器模塊可拆裝部分102B的部分202的插座200。傳感器模塊102的組裝圖如圖3所示，其中可拆裝部分102B已經(jīng)完全插入到固定部分102A中。傳感器模塊固定部分102A還具有用來開啟/關(guān)閉傳感器模塊的啟動(dòng)按鈕330 (下面進(jìn)一步討論)。 在可選實(shí)施方式中，可拆裝部分102B可以設(shè)置有插座，而固定部分102A容納在可拆裝部分102B的插座中?？蛇x擇地，替代使用基于插座的附接機(jī)構(gòu)，可使用其它類型的附接結(jié)構(gòu)。 如圖3所示，傳感器204通過柔性電纜206連接到傳感器模塊固定部分102A。傳感器204具有一個(gè)錨部件208，以使得傳感器204的一部分能夠被埋入地面中。傳感器204包括地震傳感元件或電磁傳感元件，或兩者都包括。應(yīng)當(dāng)指出，電纜206的存在使用戶能夠更容易操作傳感器204，從而將錨部件208埋入地面中。
6
在一個(gè)可選實(shí)施例中，具有錨部件208的傳感器204可以固定地附接到傳感器模塊固定部分102A，而不是使用柔性電纜206將傳感器204附接到傳感器模塊固定部分102A。 在圖4A中示出傳感器模塊固定部分102A的一個(gè)不同的視圖，其示出在傳感器模塊固定部分102A的插座200內(nèi)的后表面212上設(shè)置的電連接器210。當(dāng)傳感器模塊可拆裝部分102B插入傳感器模塊固定部分102A的插座200中，并且相對(duì)于插座200的后表面212推入時(shí)，電連接器210被定位為與傳感器模塊可拆裝部分102B上相應(yīng)的電連接器214(圖5)配合。圖4B示出了傳感器模塊固定部分102A的另一視圖，其示出了用于連接外部電源(下面進(jìn)一步描述)的外部電力連接器332。 在圖5中，傳感器模塊可拆裝部分102B的頂蓋被移除，從而示出了傳感器模塊可拆裝部分102B的箱218內(nèi)的電池組216 (以及其它部件)。 在操作中，對(duì)傳感器模塊固定部分102A和可拆裝部分102B的附接或拆分都相對(duì)容易。所示機(jī)構(gòu)包括"扭轉(zhuǎn)_鎖定/開鎖"機(jī)構(gòu)，其使得能夠用新的傳感器模塊可拆裝部分容易和快速的替換舊的傳感器模塊可拆裝部分102B?？蛇x擇地，也可以實(shí)施其它鎖定機(jī)構(gòu)。利用所述的扭轉(zhuǎn)_鎖定/開鎖機(jī)構(gòu)，用戶可以容易地抓住蝶狀手柄203將可替換部分和固定部分附接/拆分。用戶可以抓住傳感器模塊可拆裝部分102B的手柄203來將可拆裝部分102B與固定部分102A拆分，使具有傳感器204的固定部分102A留在勘測(cè)區(qū)域中，而將可拆裝部分102B運(yùn)送到中心位置，從而使得存儲(chǔ)在可拆裝部分102B的非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)能夠在中心位置被下載，并且使得可拆裝部分102B的電池組216能夠進(jìn)行再充電。在中心位置，從非易失性存儲(chǔ)器中下載數(shù)據(jù)和給傳感器模塊可拆裝部分102B中的電池組216再充電可以同時(shí)進(jìn)行。并且，為了提高效率，較多數(shù)量的傳感器模塊可拆裝部分102B可以同時(shí)連接到系統(tǒng)，以下載數(shù)據(jù)和對(duì)電池進(jìn)行再充電。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)傳感器模塊可拆裝部分102B從傳感器模塊固定部分102A移除時(shí)，替換的傳感器模塊可拆裝部分102B可以連接到傳感器模塊固定部分102A。該替換的傳感器模塊可拆裝部分102B可以包括已充滿電的電池組，從而包括傳感器模塊固定部分102A和替換的傳感器模塊可拆裝部分102B的傳感器模塊可以繼續(xù)獲取勘測(cè)數(shù)據(jù)。
在從返回到中心位置的傳感器模塊可拆裝部分102B的非易失性存儲(chǔ)器中下載了數(shù)據(jù)之后以及給其電池組216再充電之后，傳感器模塊可拆裝部分102B可被送回勘測(cè)區(qū)域，從而使得能夠?qū)⒃搨鞲衅髂K可拆裝部分102B和傳感器模塊固定部分102A連接。
圖6是依據(jù)某些實(shí)施例的傳感器模塊102的固定部分102A和可拆裝部分102B內(nèi)的部件的示意圖。如圖6所示，可拆裝部分102B包含電池組216和非易失性存儲(chǔ)器300，所述非易失性存儲(chǔ)器300電連接到電池組216，以從電池組216接收電力。
也可以通過導(dǎo)線302將來自電池組216的電力提供給(可拆裝部分102B的)電連接器214，該電連接器214電連接到固定部分102A的電連接器210。當(dāng)固定部分102A和可拆裝部分102B連接時(shí)，導(dǎo)線302使得來自電池組216的電力能夠提供給固定部分102A中的部件。 在非易失性存儲(chǔ)器300和電連接器214之間設(shè)置數(shù)據(jù)總線304，以使得通過固定部分102A內(nèi)的傳感器204采集的勘測(cè)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在可拆裝部分102B的非易失性存儲(chǔ)器300中。
在固定部分102A中，傳感器204電連接到前端電子電路306 (其可以包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號(hào)放大器和/或其它電子電路)以處理從傳感器204接收的測(cè)量數(shù)據(jù)。前端電子電路306處理過的測(cè)量數(shù)據(jù)被發(fā)送到固定部分102A的中央處理單元(CPU) 308。 CPU 308和前端電子電路306之間的電連接可由電纜206來提供(圖3)，或者可選擇地，連接可以采用印刷電路板上的導(dǎo)電跡線的形式。 CPU 308還連接到無線收發(fā)器310，無線收發(fā)器310通過天線連接器312連接到傳感器模塊固定部分102A的天線104。在實(shí)時(shí)操作模式中，CPU 308能夠通過無線收發(fā)器310傳輸勘測(cè)數(shù)據(jù)以通過天線104進(jìn)行無線通信(由記錄站106或集中器單元108接收)。
如圖6中的進(jìn)一步示出的，CPU 308包括可以連接到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)316(或其它類型的易失性存儲(chǔ)器)和閃存318(或其它類型的非易失性存儲(chǔ)器)的處理器314。處理器314能夠執(zhí)行軟件指令以使得傳感器模塊固定部分102A能夠執(zhí)行其相應(yīng)的任務(wù)，包括勘測(cè)數(shù)據(jù)的采集。 在圖6的示例中，在傳感器模塊固定部分102A中還提供有電力管理模塊320。電力管理模塊320通過導(dǎo)線302、電連接器210和214、以及固定部分102A內(nèi)的導(dǎo)線322接收來自電池組216的電力。電力管理模塊320還接收來自備用電力模塊324的電力，該備用電力模塊通過一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線326向電力管理模塊320提供一個(gè)或多個(gè)電源電壓。
當(dāng)電池組216不可用時(shí)(例如，可拆裝部分102B已經(jīng)從固定部分102A拆分或電池組216中的電量被耗盡時(shí))，備用電力模塊324提供電力。這樣使得在舊的可拆裝部分102B被新的可拆裝部分替換時(shí)可以做到不停工。備用電力模塊324可以采用電池、超級(jí)電容器或其它能量源的形式。當(dāng)固定部分102A和可拆裝部分102B連接時(shí)，電池組216可以對(duì)備用電力模塊324進(jìn)行再充電。 在圖6的示例中還示出了連接到電力管理模塊320的外部電力連接器332。外部電力連接器332使得傳感器模塊固定部分102A能夠連接到外部電源，從而為固定部分102A的部件提供附加的電力。 利用電池組216、備用電力模塊324、或外部電源提供的電力，電力管理模塊320能夠?yàn)闊o線收發(fā)器310、 CPU 308、前端電子電路306和傳感器204提供電源電壓(或多個(gè)電源電壓)328。 在圖6的示例中還示出了連接到電力管理模塊320的啟動(dòng)按鈕330。用戶可以操作啟動(dòng)按鈕330來開啟或關(guān)閉傳感器模塊102。 有效地利用電池的有限能量是重要的。典型地，在現(xiàn)場(chǎng)工作人員將傳感器安置在它們的計(jì)劃位置后，開啟啟動(dòng)按鈕330。為了節(jié)能，在傳感器模塊的最終布置完成之前，啟動(dòng)按鈕330將被關(guān)閉。 如圖6所進(jìn)一步示出的，在固定部分102A中包括電力監(jiān)視單元333。電力監(jiān)視單元333包括連接到電力管理單元333的一個(gè)或多個(gè)機(jī)構(gòu)，例如LED (發(fā)光二極管)或蜂鳴器，其可向現(xiàn)場(chǎng)工作人員指示不同電源狀態(tài)或指示其它信息。 電連接器210和214可以包括電觸點(diǎn)，使得能夠?qū)崿F(xiàn)電氣總線(例如，通用串行總線或USB)的連接，以在固定部分102A和可拆裝部分102B之間傳送數(shù)據(jù)。另夕卜，電連接器210和214可以包括電源觸點(diǎn)，以使得能夠在固定部分和可拆裝部分之間提供電力。
應(yīng)當(dāng)指出，可拆裝部分102B的電連接器214還可以連接到位于中心位置的系統(tǒng)的相應(yīng)連接器，以使得能夠從可拆裝部分102B的非易失性存儲(chǔ)器下載數(shù)據(jù)以及為可拆裝部分102B的電池組再充電。 如上所述，由于有關(guān)無線鏈路完整性的問題，傳感器模塊可以由實(shí)時(shí)操作模式切換到非實(shí)時(shí)操作模式。在非實(shí)時(shí)操作模式中，數(shù)據(jù)被記錄在每個(gè)傳感器模塊102的非易失性存儲(chǔ)器中。 一旦檢測(cè)到無線鏈路質(zhì)量良好，傳感器模塊可以返回實(shí)時(shí)操作模式，并開始無線地發(fā)送傳感器模塊采集的勘測(cè)數(shù)據(jù)。通過拆下傳感器模塊可拆裝部分102B，并可以將該傳感器模塊可拆裝部分102B送回到中心位置，來獲取在非易失性存儲(chǔ)器中記錄的數(shù)據(jù)。
可能促使拆分傳感器模塊可拆裝部分102B的事件可包括以下的一個(gè)或多個(gè)(1)電池電量低，和(2)包含在非易失性存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)被下載。這些事件可以被傳感器模塊報(bào)告給記錄站，或者由現(xiàn)場(chǎng)工作人員通過電力監(jiān)視單元觀察到。 響應(yīng)于檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)這樣的事件，現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠確定布置在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)當(dāng)被帶回中央位置的傳感器模塊可拆裝部分102B。然后，這些被確定的可拆裝部分102B被從相應(yīng)的固定部分102A拆分下來?？蓪ㄗ罱溥^電的電池組的替換的可拆裝部分102B連接到相應(yīng)的固定部分102A。在這個(gè)過程中，固定部分102A保留在它們?cè)诘孛娴母髯缘墓潭ㄎ恢弥?，并且潛在地，能夠繼續(xù)獲取數(shù)據(jù)(并且還實(shí)時(shí)無線傳輸數(shù)據(jù))。當(dāng)相應(yīng)的可拆裝部分102B被拆分時(shí)，每一個(gè)固定部分102A的備用電力模塊324(圖6)能夠?yàn)楣潭ú糠?02A提供電力。 應(yīng)當(dāng)指出，在典型勘測(cè)區(qū)域，可能存在相當(dāng)多(幾千)的傳感器模塊。因此，潛在地，為了下載數(shù)據(jù)和/或給電池組再充電，現(xiàn)場(chǎng)工作人員會(huì)拆下相當(dāng)多的可拆裝部分102B以將其運(yùn)回到遠(yuǎn)程位置。如圖7所示，為了得到更高的時(shí)間效率，抽屜402的架400可以被布置在中心位置(比如，營地)，以接納從勘測(cè)區(qū)域運(yùn)來的傳感器模塊可拆裝部分102B。
如圖8所示，每一個(gè)抽屜402具有前面板404，可以將其向外拉出以露出抽屜404內(nèi)的插座406。每一個(gè)插座406能夠容納相應(yīng)的傳感器模塊可拆裝部分102B。插座406可以具有與圖2-5中所示的傳感器模塊固定部分102A中的插座200相同或相似的機(jī)械結(jié)構(gòu)。抽屜404中的每個(gè)插座406包括相應(yīng)的電連接器，以連接傳感器模塊可拆裝部分102B的電連接器214。每一個(gè)插座還包括單獨(dú)的充電器電路。 抽屜402中的插座406排列為陣列。應(yīng)當(dāng)指出，圖8所示的抽屜可以容納相當(dāng)多(比如80個(gè))的傳感器模塊可拆裝部分102B。 在圖9中示出抽屜402沿著線9-9的截面圖。如圖9所示，一行傳感器模塊可拆裝部分102B插入到抽屜402的相應(yīng)插座406中。由安裝在抽屜402中的支架408來提供插座406。 支架408安裝在電路板410上。電路板410具有電連接到支架408的電觸點(diǎn)的導(dǎo)電跡線，從而可以在電路板410和已經(jīng)插入到支架408的插座406中的傳感器模塊可拆裝部分102B之間建立電連接。這樣，在電路板410和傳感器模塊可拆裝部分102B之間既提供電力連接又提供數(shù)據(jù)連接。 如圖7進(jìn)一步所示，局部數(shù)據(jù)總線(local data bus)420 (例如，CAN或控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線)連接到每一個(gè)抽屜402，以允許抽屜402和路由器422之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。路由器422能夠?qū)?shù)據(jù)總線420上的數(shù)據(jù)傳送到外部網(wǎng)絡(luò)424 (例如以太網(wǎng))。網(wǎng)絡(luò)424使得整個(gè)系統(tǒng)能夠連接到計(jì)算機(jī)425，以控制和監(jiān)視架的每一個(gè)單獨(dú)位置406的電池再充電和數(shù)據(jù)下載。 在電池組216充電的同時(shí)，來自可拆裝部分102B的非易失性存儲(chǔ)器300 (圖6)的 數(shù)據(jù)被下載并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)425的存儲(chǔ)器。稍后，該數(shù)據(jù)將與由傳感器模塊實(shí)時(shí)發(fā)送到記 錄站的其余的數(shù)據(jù)合并。 每個(gè)可拆裝部分102B內(nèi)的所有電池組由計(jì)算機(jī)425單獨(dú)地處理、監(jiān)視和控制。
此外，每一個(gè)電池組的當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)425中，并可 在需要時(shí)顯示。狀態(tài)信息的某些示例包括充電狀態(tài)，容量檢查狀態(tài)和電池質(zhì)量檢查狀態(tài)。 可以從計(jì)算機(jī)425中讀取每一個(gè)單獨(dú)的電池組的統(tǒng)計(jì)信息。這將顯示出關(guān)鍵參數(shù)隨時(shí)間的 變化?；谒@得的有關(guān)每個(gè)電池組的測(cè)量數(shù)據(jù)，可計(jì)算并顯示出其預(yù)期壽命。
此外，在最終充電前，可將每一個(gè)電池組完全充電和放電以以確定其容量。關(guān)于容 量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)425中，并且當(dāng)電池容量低于預(yù)先設(shè)定的臨界水平時(shí)給出警告。如 果電池出現(xiàn)任何形式的故障并且不能正常工作，則給出警告。 —些電池類型在儲(chǔ)存前需要特定的充電狀態(tài)。例如對(duì)Li離子(鋰離子)電池，其 通常介于滿容量的20%和30%之間。儲(chǔ)存準(zhǔn)備閾值可以由計(jì)算機(jī)425設(shè)置，并且在儲(chǔ)存前 可以將電池組充電或放電到該閾值。 當(dāng)需要新的電池充電/放電規(guī)則時(shí)，也可以容易地從計(jì)算機(jī)425同時(shí)下載到位于 每一個(gè)插座406中的所有的充電器中。 通過電力分配器426為抽屜402提供電力，電力分配器426連接到供給電源428。 供給電源428通常從三相柴油機(jī)發(fā)電機(jī)或從主電力線接收交流電壓輸入。供給電源428將 交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，直流電壓被提供給電力分配器426，以向抽屜402進(jìn)行分配。來 自供給電源428的電力用于對(duì)插入抽屜402的插座406中的傳感器模塊可拆裝部分102B 中的電池組進(jìn)行充電。 按照這種方式，對(duì)于在抽屜402中插入的相當(dāng)多的傳感器模塊可拆裝部分102B， 下載來自非易失性存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)和對(duì)電池組再充電可以同時(shí)進(jìn)行。 雖然已經(jīng)關(guān)于有限數(shù)量的實(shí)施例公開了本發(fā)明，但從本公開受益的本領(lǐng)域技術(shù)人 員將從中認(rèn)識(shí)到多種變型和變化。希望所附權(quán)利要求涵蓋落入本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍內(nèi) 的所有這些變型和變化。
權(quán)利要求
一種用于獲取代表地下結(jié)構(gòu)的勘測(cè)數(shù)據(jù)的勘測(cè)系統(tǒng)，包括多個(gè)傳感器模塊，其中所述多個(gè)傳感器模塊中至少一些中的每一個(gè)包括無線收發(fā)器，用于與該勘測(cè)系統(tǒng)中的另一個(gè)部件傳送無線信號(hào)；多個(gè)部分，其中所述多個(gè)部分中的第一部分與所述多個(gè)部分中的第二部分可拆分地附接，第一部分包括傳感器，而第二部分包括電源和非易失性存儲(chǔ)器。
2. 根據(jù)權(quán)要求1的勘測(cè)系統(tǒng)，其中無線收發(fā)器被包含在第一部分中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的勘測(cè)系統(tǒng)，其中第二部分與第一部分是可拆分的，從而使得第一 部分保持部署在勘測(cè)區(qū)域中而第二部分被運(yùn)到中心位置，以將數(shù)據(jù)從非易失性存儲(chǔ)器下載 到中心位置處的系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)要求l的勘測(cè)系統(tǒng)，其中第一部分具有第一連接器而第二部分具有第二連接 器，第一連接器和第二連接器形成可拆分的電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的勘測(cè)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)傳感器模塊中至少一些中的每一個(gè)進(jìn)一 步包括處理器，其在實(shí)時(shí)操作模式期間無線傳輸勘測(cè)數(shù)據(jù)，無線傳輸?shù)目睖y(cè)數(shù)據(jù)由記錄站存儲(chǔ)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的勘測(cè)系統(tǒng)，其中在非實(shí)時(shí)操作模式期間，處理器將勘測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 在非易失性存儲(chǔ)器中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的勘測(cè)系統(tǒng)，其中傳感器由柔性電纜連接到第一部分，并且其中傳 感器進(jìn)一步包括用于埋在地面中的錨部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的勘測(cè)系統(tǒng)，其中第一部分和第二部分中的每一個(gè)包括相應(yīng)的連接 器，所述連接器具有用于信號(hào)傳送的觸點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)用于提供電力的觸點(diǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的勘測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括具有用于接納相應(yīng)數(shù)量的第二部分的多個(gè)插座的架，該架使得從第二部分下載數(shù)據(jù)和 對(duì)安裝在插座中的第二部分的電源的再充電能夠同時(shí)進(jìn)行。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的勘測(cè)系統(tǒng)，其中第一部分進(jìn)一步包括備用電力模塊，當(dāng)?shù)诙糠?被拆下時(shí)，該備用電力模塊向第一部分提供備用電力。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的勘測(cè)系統(tǒng)，其中第一部分進(jìn)一步包括電力管理模塊，該電力管 理模塊接收來自第一部分和第二部分的電力，并且向第一部分的部件輸出電力。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的勘測(cè)系統(tǒng)，其中每一個(gè)傳感器模塊進(jìn)一步包括扭轉(zhuǎn)-鎖定/開鎖 機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)使得傳感器模塊的多個(gè)部分能夠?qū)崿F(xiàn)附接或拆分。
13. —種獲取勘測(cè)數(shù)據(jù)的方法，包括將多個(gè)傳感器模塊部署在勘測(cè)區(qū)域中，其中傳感器模塊中的至少一些具有固定部分和 可拆裝部分，可拆裝部分包括非易失性存儲(chǔ)器和電源，該固定部分包括檢測(cè)受地下結(jié)構(gòu)影 響的信號(hào)的傳感器；將某個(gè)特定的傳感器模塊中的可拆裝部分從固定部分拆下；以及將可拆裝部分運(yùn)送到中心位置，以從拆下的可拆裝部分的非易失性存儲(chǔ)器下載勘測(cè)數(shù) 據(jù)，并且對(duì)該拆下的可拆裝部分的電源進(jìn)行再充電。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括在實(shí)時(shí)操作模式下操作傳感器模塊，以使傳感器模塊將勘測(cè)數(shù)據(jù)從傳感器模塊無線傳輸?shù)接涗浾尽?br> 15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)于預(yù)定條件，在非實(shí)時(shí)操作模式下操作傳感器模塊，其中將勘測(cè)數(shù)據(jù)記錄在可拆 裝部分的非易失性存儲(chǔ)器中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括在從特定傳感器模塊的固定部分將可拆裝部分拆下后，將替換的可拆裝部分附接到特 定傳感器模塊的固定部分，其中替換的可拆裝部分具有最近再充過電的電源。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括從其它傳感器模塊相應(yīng)的固定部分將另外的可拆裝部分拆下；并且 將另外的可拆裝部分運(yùn)送到中心位置，以從另外的可拆裝部分的非易失性存儲(chǔ)器下載 勘測(cè)數(shù)據(jù)，并且對(duì)另外的可拆裝部分的電源再充電。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括將拆下的可拆裝部分安裝在中心位置的架中，以使下載勘測(cè)數(shù)據(jù)和對(duì)拆下的可拆裝部 分的電源再充電同時(shí)進(jìn)行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中將拆下的可拆裝部分安裝在架中包括將拆下的可拆 裝部分安裝在具有多個(gè)插座的抽屜中。
20. —種傳感器模塊，包括第一部分和第二部分，其中第一部分具有接收受地下結(jié)構(gòu)影響的信號(hào)的傳感器，和無 線傳輸勘測(cè)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)器，其中第二部分具有非易失性存儲(chǔ)器和電源，非易失性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)勘測(cè)數(shù)據(jù)，第一部分和第二部分具有使得第一部分和第二部分能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械和電可拆分連接的 連接機(jī)構(gòu)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的傳感器模塊，其中在實(shí)時(shí)操作模式期間第一部分無線傳輸勘測(cè) 數(shù)據(jù)，并且其中在非實(shí)時(shí)操作模式期間勘測(cè)數(shù)據(jù)被記錄在非易失性存儲(chǔ)器中。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于無線勘測(cè)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的具有多個(gè)部分的傳感器模塊。用于獲取代表地下結(jié)構(gòu)的勘測(cè)數(shù)據(jù)的勘測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器模塊。所述多個(gè)傳感器模塊中的至少一些中的每一個(gè)包括無線收發(fā)器，用于與勘測(cè)系統(tǒng)的另一部件傳送無線信號(hào)；以及多個(gè)部分。所述多個(gè)部分中的第一部分可拆分地附接到所述多個(gè)部分中的第二部分，并且該第一部分包括傳感器，而該第二部分包括電源和非易失性存儲(chǔ)器。
文檔編號(hào)G01V1/22GK101726753SQ20091025300
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
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