(57)【要約】【課題】物理探査システムにおいて、データ記録装置が、データ収集装置に送信するデータ容量を削減し消費電力を低減するとともに、データ収集装置でデータの正常性確認を行えるようにする。【解決手段】データ記録装置は、データ収集装置と無線信号を送受信するための第１の無線送受信部と、データ記録装置と隣接するデータ記録装置と無線信号を送受信する第２の無線送受信部とを有し、第２の無線送受信部を介して受信した隣接データ記録装置が保持する隣接振動波データとデータ記録装置が保持している振動波データとで相関処理を行い、相関処理を行った結果をデータ収集装置へ第１の無線送受信部を介して送信する。【選択図】  図２
2016085085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を発生させるバイブレータと、振動波データを測定する複数の受振器と、前記受振器が測定した振動波データを保持する複数のデータ記録装置と、前記複数のデータ記録装置が記録した振動波データを収集するデータ収集装置を少なくとも有する物理探査システムであって、
前記データ記録装置は、位置情報取得部を有し、前記位置情報取得部により位置情報を取得して保持するとともに、予め付与された前記物理探査システム内で一意にデータ記録装置を特定するためのＩＤを保持しており、
前記データ記録装置は、前記ＩＤおよび前記位置情報を前記データ収集装置に送信し、
前記データ収集装置は、前記ＩＤ及び前記位置情報に基づいて、前記物理探査システム内のデータ記録装置を、隣接する複数のデータ記録装置からなる複数のグループにグループ化するとともに前記グループ内で通信を行うためのパラメータを設定して前記データ記録装置に通知し、
前記データ記録装置は、前記パラメータに従って、前記グループ内で通信を行い、振動波データをグループ内の指定されたデータ記録装置に送信し、
前記指定されたデータ記録装置は、グループ内のデータ記録装置から受信した振動波データと前記指定されたデータ記録装置自身が保持している振動波データについて相関処理を行い、相関処理を行った結果を前記データ収集装置へ送信することを特徴とする物理探査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の物理探査システムであって、
前記指定されたデータ記録装置は、前記指定されたデータ記録装置自身が保持している振動波データおよびグループ内のデータ記録装置から受信した振動波データの差分を算出して前記データ収集装置に送信することを特徴とする物理探査システム。
【請求項３】
振動を発生させるバイブレータと、振動波データを測定する複数の受振器と、前記受振器が測定した振動波データを保持する複数のデータ記録装置と、前記データ記録装置が記録した振動波データを収集するデータ収集装置を少なくとも有する物理探査システムにおける前記データ記録装置であって、
前記データ収集装置と無線信号を送受信するための第１の無線送受信部と、前記データ記録装置と隣接するデータ記録装置と無線信号を送受信する第２の無線送受信部とを有し、
前記第２の無線送受信部を介して受信した隣接データ記録装置が保持する振動波データと前記データ記録装置自身が保持している振動波データとで相関処理を行い、相関処理を行った結果を前記データ収集装置へ前記第１の無線送受信部を介して送信することを特徴とするデータ記録装置。
【請求項４】
請求項３に記載のデータ記録装置であって、
位置情報取得部を有し、前記位置情報取得部により位置情報を取得して保持するとともに、予め付与された前記物理探査システム内で一意にデータ記録装置を特定するためのＩＤを保持しており、
前記データ記録装置は、前記ＩＤおよび位置情報を前記データ収集装置に送信し、
前記データ収集装置は、前記データ記録装置のＩＤ及び位置情報に基づいて、前記物理探査システム内の複数のデータ記録装置を、隣接する複数のデータ記録装置からなる複数のグループにグループ化するとともに前記グループ内で通信を行うためのパラメータを設定して前記グループ毎に前記データ記録装置に通知し、
前記データ記録装置は、前記通知されたパラメータに従って、前記グループ内で通信を行い、グループ内のデータ記録装置が保持する振動波データをグループ内の指定されたデータ記録装置に送信することを特徴とするデータ記録装置。
【請求項５】
請求項３に記載のデータ記録装置であって、
前記データ記録装置が取得した振動波データおよび前記データ記録装置が取得した振動波データと隣接振動波データとの差分データのそれぞれを圧縮して前記データ収集装置に送信することを特徴とするデータ記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震探査システムを構成する受振器などのセンサー装置が取得したデータの処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油・天然ガス等の地下資源を採掘するためには、地下資源が存在する場所を特定する地下資源探査を行う必要がある。石油・天然ガス等の地下資源探査は、例えば次のように段階を経て進める。まず、第１段階として、広域地質評価と呼ばれる評価を行う。広域地質評価では、探査対象地域の航空写真や衛星写真の解析、重力や磁力の分布等の調査を行い、地下深部における地下資源存在の可能性を評価して探査対象エリアを絞り込む。次に第２段階として、その絞り込んだエリアで物理探査を行う。物理探査とは、地表に対し人工的に物理現象を発生させで、その反応を測定することで地下の状態を解析する探査方法である。絞り込んだエリアで物理探査を用い、地下構造の解析および評価を行う。
【０００３】
物理探査において地下の地質構造を知るための有効な方法が反射法地震探査である。反射法地震探査は、地表に対し人工的な振動を与え、その振動により発生した弾性波が地中を伝播して地層境界面で反射することで発生した反射波を地表に設置した受振器で観測・記録し、反射波が観測されるまでの時間や反射波の振幅の変化を解析することで、地下構造を再現し把握する手法である。
【０００４】
この反射法地震探査を実施する際のシステムは、人工的に振動を発生させる震源、振動を観測する受振器、観測した振動を記録するデータ記録装置、記録されたデータを収集するデータ収集装置で構成される。
【０００５】
震源は、振動を発生させるエネルギー源のことである。ダイナマイト等の衝撃によりパルス状の波形を発生させる方法があるが、地表の損傷や安全上の問題があるため市街地ではダイナマイトの使用は難しい。そこで、非爆薬型震源としてバイブレータ方式が用いられる。バイブレータ方式は、地表面に振動装置を接触して振動させる方法である。バイブレータ方式では、地下の物性に応じて振動の周波数を設定し、弱い振動を数秒から数十秒印加するものである。バイブレータによって数秒から数十秒の長い時間弱い振動を複数回印加することによる振動エネルギーは、データ処理によりダイナマイト等の衝撃で発生するパルス状の振動エネルギーと同等である。
受振器は、微小な振動を観測できるセンサーを搭載しており、観測した振動を、振動に応じたデータに変換するものである。
データ記録装置は受振器で観測した振動のデータを記録する装置である。データ収集装置は複数のデータ記録装置に記録されたデータを収集する装置である。
【０００６】
受振器が観測し、データ記録装置に記録され、データ収集装置が収集したデータは、計算機が設置された処理センタに送られる。処理センタでは、補正処理、相関処理、重合処理など複数の処理によりデータを解析し、地層の境界面を算出することで、地下構造図を作成する。なお、受振器は反射波以外に、ノイズとなる地表面に沿って伝わる表面波や、風雨や自動車、作業者の歩行に起因する振動波も観測され、それらがノイズとなって反射波に重畳されている。データの解析では、ノイズを低減する処理も必要である。
【０００７】
また、受振器が観測したデータをデータ収集装置が収集するために、受振器とデータ記録装置とデータ収集装置間にデータ通信を行うデータ収集ネットワークが必要である。
データ収集ネットワークの一つとして、有線通信ネットワークシステムがある。有線通信ネットワークシステムは、受振器同士、受振器とデータ記録装置間、およびデータ記録装置とデータ収集装置間をケーブルで接続し、リアルタイムにデータをデータ収集装置に集約するシステムである。本システムは、リアルタイムにデータを確認することができる利点があるが、装置間を接続するケーブル量が膨大となり、運搬に多くの労力がかかる。また探査エリアに受振器やケーブルを配備する作業量も大きくなるという問題がある。さらに、ケーブルの損傷による交換やケーブル内部の断線を確認する等のメンテナンスにかかる作業量も非常に大きくなるという問題もある。
近年では、分析の精度を上げるために、探査エリアに受振器を数万個設置するような探査システムの構築が主流となっている。受振器を数万個用いるような探査システムを有線通信ネットワークシステムで構築すると、上述の問題が更に深刻となる。
【０００８】
この問題を解決するため、受振器同士および、データ記録装置とデータ収集装置間をケーブル接続せず、受振器とデータ記録装置を独立させた、ケーブルフリーシステムと呼ばれるシステムが開発されている。ケーブルフリーシステムは、受振器とデータ記録装置を探査エリアに一定期間設置し観測を行う。この間、受振器が取得したデータをデータ記録装置に蓄積し続ける。一定期間データ取得を行った後に受振器とデータ記録装置を回収し、データ記録装置に蓄積されたデータをデータ収集装置に収集するというシステムである。ケーブルフリーシステムでは、ケーブルの運搬やメンテナンスに対する作業量が大幅に低減される。
【０００９】
しかし、ケーブルフリーシステムでは、探査エリアにおけるデータ取得期間が終了して取得したデータをデータ収集装置が収集するまで、データが正常に取得できたかどうかを確認することができない。つまり、受振器やデータ記録装置の故障、受振器の設置方法の不備等により取得したデータが解析に利用できない等の問題が判明するのは、データ収集後であり、データ取得期間中はデータの正常性を確認できない。このため、多数の受振器にてデータ取得に不備があった場合、データの再取得が必要となる。
【００１０】
そこで、受振器およびデータ記録装置に無線通信機能を実装させることで、データ取得期間中であっても、データを無線通信を用いてデータ収集装置に集約させる、無線収集システムと呼ばれるシステムが提案されている。
例えば特許文献１では、無線収集システムにおけるデータ収集方法として、受振器１から受振器２、受振器３へと順に無線通信を用いてデータを転送するような受振器間のデータリレー転送方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＵＳ２０１１／０１１６３４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
無線通信を用いて物理探査データをデータ収集装置に集約するシステムは、データ収集装置に送信するデータの種類に応じて２種類に分けられる。一つは取得したデータそのものを送信するシステムで、もう一つはクオリティコントロール（ＱＣ：Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）情報と呼ばれる受振器およびデータ記録装置の稼動状況、例えば電池残量や動作状態に関する情報だけを送信するシステムである。
【００１３】
データそのものを送信するシステムには、データ収集装置がデータを確認することでデータの正常性を確認できるという利点がある一方、無線通信で送信するデータ容量が大きく、受振器やデータ記録装置の消費電力が増大するという課題がある。１台の受振器およびデータ記録装置が取得するデータの量は１日あたり数ギガバイトとなる。受振器やデータ記録装置が無線通信を用いてデータ収集装置へ送信するデータ量が膨大であるため、受振器やデータ記録装置の無線通信における消費電力が大きくなってしまう。
データそのものを送信するシステムにおいてデータ記録装置からデータ収集装置へデータを無線送信する方法はいくつか考えられる。１つは、全てのデータ記録装置からデータ収集装置に対して直接データを送信する方法であり、別の方法は、特許文献１に記載されたように隣接するデータ記録装置を経由してデータ収集装置までデータをリレー転送する方法がある。前者には、データ収集装置とデータ記録装置間の距離が大きくなるため送信電力が大きくなるという問題が、後者には、リレーを担当するデータ記録装置のデータ送信量が増加するという問題がある。そのため、受振器およびデータ記録装置には大容量の電池が必要となり、装置のコストや重量が上がってしまう。
【００１４】
ＱＣ情報だけを送信するシステムには、データ収集装置がデータそのものを確認することなくＱＣ情報により受振器およびデータ記録装置の動作状態が確認できるという利点がある。しかし、動作状態は確認できても、データ収集装置はデータそのものの正常性を確認できないという課題がある。
【００１５】
データの正常性の確認は、受振器およびデータ記録装置で取得したデータから反射波を復元し、反射波の振幅や到達タイミングなどの情報を抽出することにより確認できる。しかし、前述したように、受振器およびデータ記録装置で取得される反射波には多くのノイズが重畳しているため、反射波とノイズのＳＮ比を向上させるような処理を行わなければ振幅や到達タイミングなどの情報を抽出することができない。
【００１６】
本発明は、データ記録装置が、データ収集装置にデータを送信するシステムにおいて、データ記録装置が、データ収集装置に無線通信で送信するデータ容量を削減し、データ記録装置における消費電力を低減させることを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、データ記録装置が、データ収集装置にＱＣ情報を送信するシステムにおいて、データ収集装置でデータの正常性確認を行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明においては、振動を発生させるバイブレータと、振動波データを測定する複数の受振器と、受振器が測定した振動波データを保持する複数のデータ記録装置と、データ記録装置が記録した振動波データを収集するデータ収集装置を少なくとも有する物理探査システムにおいて、データ記録装置に位置情報取得部を持たせ、データ記録装置が位置情報取得部により位置情報を取得して保持するとともに、予め前記物理探査システム内で一意にデータ記録装置を特定するためのＩＤをデータ記録装置に付与しておき、
データ収集装置は、あらかじめデータ記録装置のＩＤおよび位置情報を取得して、取得したデータ記録装置のＩＤ及び位置情報に基づいて、物理探査システム内のデータ記録装置を、隣接する複数のデータ記録装置からなる複数のグループにグループ化するとともにグループ内で通信を行うためのパラメータをグループ毎に設定してデータ記録装置に通知し、
データ記録装置は、通知されたパラメータに従って、グループ内で通信を行い、グループ内のデータ記録装置が保持する振動波データをグループ内の指定されたデータ記録装置に送信し、指定されたデータ記録装置は、隣接データ記録装置が保持する隣接振動波データと自身が保持している振動波データとで相関処理を行い、相関処理を行った結果をデータ収集装置へ送信するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、データそのものを送信することなく、データ記録装置の取得データの正常性を確認できる。
また、本発明によれば、送信するデータ容量を低減することにより、データ記録装置における消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例における物理探査システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明の一実施例におけるデータ記録装置の構成を説明する図である。
【図３】本発明の一実施例におけるデータ収集装置の構成を説明する図である。
【図４】本発明の一実施例におけるデータ記録装置がデータ収集装置に送信する情報およびデータ収集装置のパラメータ格納部（バイブレータ）、パラメータ格納部（データ記録装置）のデータ格納イメージを示す図である。
【図５】本発明の一実施例におけるデータ収集装置のパラメータ格納部（データ記録装置）のパラメータを説明する図である。
【図６】本発明の一実施例における振動波データの前処理の内容を説明する図である。
【図７】本発明の一実施例におけるデータ記録装置の相関処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の一実施例におけるデータ収集装置のデータ表示部の表示イメージを示す図である。
【図９】本発明の一実施例におけるデータ記録装置の相関処理および圧縮処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
まず、本発明が適用される物理探査システム全体の構成を説明する。
図１は、本発明の一実施例における物理探査システムの構成を説明する図である。
【００２３】
物理探査システムは、地表に振動を印加するバイブレータ１０１、振動を測定する受振器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、受振器が測定したデータを内部の記録領域に格納するデータ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに格納されたデータを収集するデータ収集装置１０４、データ記録装置が内部に格納したデータをデータ収集装置に送信する際にデータ送信を中継する中継装置１０５で構成される。図１に示した例では、受振器１０２とデータ記録装置１０３間は有線回線で接続され、データ記録装置１０３と中継装置１０５間は無線通信を行い、中継装置１０５とデータ収集装置１０４は有線回線で接続される構成を例として示している。これ以外にも、受振器１０２とデータ記録装置１０３間、中継装置１０５とデータ収集装置１０４間も、無線回線で接続される構成としてもよい。
【００２４】
中継装置１０５は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの方式で無線通信する機能と、光ファイバもしくは同軸ケーブルを用いた有線通信を行う機能を持ち、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃと無線通信を行う。
【００２５】
また、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３ＣはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの方式で無線通信する機能を持ち、データ記録装置同士で無線通信を行う。
【００２６】
データ収集装置１０４は、光ファイバもしくは同軸ケーブルを用いた有線通信を行う機能を持ち、中継装置１０５と通信を行う。また、データ収集装置１０４は、データ収集する機能と、バイブレータ１０１とデータ記録装置を制御する機能を持つ。データ収集装置１０４は、これらの装置を制御するためのパラメータをデータ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃには中継装置１０５を介して送信し、バイブレータ１０１には無線通信を用いて送信する。データ収集装置１０４とバイブレータ１０１間の無線通信は、データ記録装置と中継装置１０５間の無線通信とは異なる無線通信方式を用いてもよい。
【００２７】
バイブレータ１０１は、地表に振動を印加する機能の他に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）信号などから時刻情報や位置情報を取得する機能と、取得した時刻情報と位置情報を管理する機能、無線通信を行う機能を持ち、データ収集装置１０４と通信を行う。バイブレータ１０１は、データ収集装置１０４から送信されたパラメータに基づいた振動を地表に印加する。
【００２８】
図２は、本発明の一実施例におけるデータ記録装置１０３の構成を説明する図である。
データ記録装置は、メムス（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いた受振器とのインタフェースとなる受振器ＩＦ（ＭＥＭＳ）２０８、ジオフォンを用いた受振器とのインタフェースとなる受振器ＩＦ（ジオフォン）２０９、受振器ＩＦ（ジオフォン）２０９から入力されたジオフォンが観測した速度情報のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２１０、デジタル信号に変換した速度情報に伝達関数をかけて加速度情報に変換する伝達関数部２１１、受振器ＩＦ２０８が受信したデータおよび伝達関数部２１１が加速度情報に変換したデータを保存する取得データ格納部２０３、隣接する他のデータ記録装置から取得データを格納する隣接データ格納部２０２、取得データ格納部２０３に保存されたデータに分割や加算や乗算等の演算処理および隣接データ格納部２０２に保存されたデータとの比較処理を行う演算部２０１、演算部２０１での処理結果等を格納する演算データ格納部２０４、演算データ格納部２０４に格納されたデータをＷｉ−Ｆｉ（登録商標）やＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの無線方式を用いて中継装置に送信する無線送信部（中継装置）２１６、中継装置からの無線通信信号を受信する無線受信部(中継装置)２１５、復調したデータからパラメータを取り出し格納するパラメータ格納部２１８、隣接する他のデータ記録装置の取得データを受信する無線受信部(隣接データ記録装置)２０５、隣接する他のデータ記録装置に取得データを送信する無線送信部(隣接データ記録装置)２０６、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ信号受信部２０７、受信したＧＰＳ信号から抽出した時刻情報を管理する時刻管理部２１７、データ記録装置１０３の各部を駆動させるための電池２１３、電池２１３を充電する際の外部装置とのインタフェースとなる充電ＩＦ２１４、取得データ格納部２０３内のデータを取り出す際の外部装置とのインタフェースとなる外部装置ＩＦ２１２、から構成される。
【００２９】
図３は、本発明の一実施例におけるデータ収集装置の構成を説明する図である。
データ収集装置１０４は、バイブレータを制御するためのパラメータを格納するパラメータ格納部（バイブレータ）３０１、中継装置１０５との通信のインタフェースとなる有線ＩＦ３０２、有線ＩＦで受信したデータを格納するデータ格納部３０３、格納されたデータを表示する表示部３０４、バイブレータとの無線通信を行う無線送受信部３０５，データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃを制御するためのパラメータを格納するパラメータ格納部（データ記録装置）３０６から構成される。
【００３０】
次に、本実施例における受振器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃと、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃと、データ収集装置１０４と、バイブレータ１０１と、中継装置１０５の動作について、振動印加前、振動印加途中、振動印加後の３ステップに分けて説明する。
【００３１】
まず、バイブレータ１０１による振動印加前における各装置の動作について説明する。
探査エリアに、受振器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ、中継装置１０５、データ収集装置１０４、バイブレータ１０１を配備する。
全てのデータ記録装置にはそれぞれ予めＩＤが設定されており、各データ記録装置は、そのＩＤとＧＰＳ信号から得たそれぞれの位置情報を中継装置１０５経由でデータ収集装置１０４に送信する。
【００３２】
図４（ａ）は、本発明の一実施例におけるデータ記録装置がデータ収集装置に送信する情報を説明する図である。
図４（ｂ）は、本発明の一実施例におけるデータ収集装置のパラメータ格納部（バイブレータ）のデータ格納イメージを示す図である。
図４（ｃ）は、本発明の一実施例におけるデータ収集装置のパラメータ格納部（データ記録装置）のデータ格納イメージを示す図である。
【００３３】
図５（ａ）は、データ収集装置のデータ記録装置情報の格納テーブルのイメージ図である。
図５（ｂ）は、データ収集装置がデータ記録装置に送信するパラメータを説明する図である。
図５（ｃ）は、データ収集装置がデータ記録装置に送信するパラメータを説明する図である。
【００３４】
図４（ａ)に送信情報のテーブルを示すように、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃを含むデータ記録装置は、中継装置経由でデータ収集装置１０４にデータ記録装置のＩＤと、データ記録装置の位置情報を送信する。各データ記録装置１０３からデータ記録装置のＩＤと位置情報を受信したデータ収集装置１０４は、図５（ａ）に示すように、受信した情報をテーブルに記録する。
【００３５】
データ収集装置１０４は、図５(ａ)に示したテーブルに格納したデータ記録装置の位置情報を基に、全てのデータ記録装置を複数のグループに分割する。その際、データ収集装置１０４は一つのグループに属する全てのデータ記録装置は近接しており、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などで直接通信が可能なように分割する。本実施例では、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃで一つのグループを構成する。また、データ収集装置１０４は、隣接するグループ間での干渉などを考慮し、それぞれのデータ記録装置がグループ内でデータ記録装置間通信を行うための設定情報、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）であればＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）、データを送信するタイミング、データ送信に用いる周波数、グループ内でのデータ送信の優先順位などを決定し、パラメータ格納部（データ記録装置）３０６に格納する。格納されているグループ内のデータ記録装置間通信用パラメータを図４（ｃ）に示す。この例では、データ収集装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃがそれぞれグループ内でのデータ送信の優先順位１，２，３に対応していると仮定する。
【００３６】
データ収集装置１０４は、図４（ｂ）に示すように、予めオペレータが設定した、バイブレータ１０１が地表に印加する振動の印加回数、各回の印加開始時刻、各回の印加時間長、バイブレータ１０１から受信したバイブレータ１０１の位置情報をパラメータ格納部（バイブレータ）３０１に格納している。また、データ収集装置１０４は、バイブレータ１０１が地表に印加する振動の印加回数、各回の印加開始時刻、各回の印加時間長の情報と、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃがデータを取得する際のサンプリング時間をパラメータ格納部（データ記録装置）３０６に格納する。
データ収集装置１０４は、図４（ｂ）に示したパラメータ格納部（バイブレータ）３０１に格納している印加回数、各回の印加開始時刻、各回の印加時間長の情報をバイブレータ１０１に送信する。また、データ収集装置１０４はパラメータ格納部（データ記録装置）３０６にある情報をデータ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに送信し、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは送信された情報を装置内のパラメータ格納部２１８に格納する。データ記録装置１０３が装置内のパラメータ格納部２１８に格納する情報のテーブルを図５（ｂ）（ｃ）に示す。
【００３７】
バイブレータ１０１は、データ収集装置１０４が送信した振動の印加回数、各回の印加開始時刻、各回の印加時間長を受信して保持する。
またデータ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは、ＧＰＳ信号受信部２０７から得た時刻情報を時刻管理部２１７に格納する。
【００３８】
次にバイブレータ１０１による振動印加途中における各装置の動作について説明する。
バイブレータ１０１は、データ収集装置から受信し、バイブレータ内部に保持している印加回数、各回の印加開始時刻、各回の印加時間長に従って、地表に振動を印加する。
データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは、データ収集装置から受信しデータ記録装置内のパラメータ格納部２１８に格納した振動の印加開始時刻と印加時間長とサンプリング時間に従い、初回振動開始から最終振動回の間、印加開始時刻から印加時間長後の予め設定した時間まで振動波データを取得し続け、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの取得データ格納部２０３に保存する。
【００３９】
最後に、バイブレータ１０１による振動の印加後における各装置の動作について説明する。
【００４０】
データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは、取得した振動波データに前処理を行う。その後、データ記録装置１０３Ｂ、１０３Ｃは、データ収集装置１０４から指定された優先順位に従い、データ記録装置１０３Ａに対して無線通信を用いて振動波データを送信する。データ記録装置１０３Ａは、受信したデータ記録装置１０３Ｂ、１０３Ｃの振動波データと自己の振動波データの相関処理を行い、結果を中継装置１０５に無線通信を用いて送信する。中継装置１０５は有線通信を用いてデータ収集装置１０４に相関処理を行った結果を送信する。
【００４１】
次に、前処理の方法について説明する。
図６は、本発明の一実施例における振動波データの前処理の内容を説明する図である。
バイブレータ１０１は、全く同じ振動パターンを再現し、その振動パターンを複数回印加することができる。そのため、受振器１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃは、全く同じパターンの反射波にノイズが重畳した振動波を観測することになる。また、図６に示すように、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃに保存されたデータをバイブレータの各振動印加開始時刻を先頭に分割すると、それぞれの分割データの同じ位置に反射波データが含まれることになる。
データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの演算部２０１は、取得データ格納部２０３に保存されたデータを、バイブレータ１０１の各振動印加開始時刻を先頭にデータを分割し、それらのデータを足し合わせ、演算データ格納部２０４に加算データとして格納する。
【００４２】
受振器が観測した振動波データに含まれる反射波のパターンは毎回同じである一方、ノイズは回毎に異なる。従って、上記の加算処理により、反射波部分が強められたデータを生成することができ、データの有効性を失わずにデータ量を１／印加回数に削減することができる。また、反射波部分が強められることにより、反射波とノイズのＳＮ比が向上する。
【００４３】
次に振動波データの相関処理について説明する。
図７は、本発明の一実施例における振動波データの相関処理を説明するフローチャートである。
データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃは近接しているため、それぞれの反射波の波形は類似している。一方、バイブレータ１０１とデータ記録装置との位置関係の違いのため、それぞれの反射波の到達時間はそれぞれの反射波の伝播経路の長さの差および伝播速度に応じて異なる。振動波データに含まれる振幅の大きな反射波の数は限られるため、データ記録装置間の測定データは、各データ記録装置における振動波の到達時間の差だけずらして相関値を計算すれば、高い相関値が得られると考えられる。図７は最大の相関値と、相関値が最大となる時刻ずれを算出するための処理である。
【００４４】
具体的には、ステップＳ１にて、最終的に最大相関値を表すＭａｘＣと最終的に最大時間ずれをあらわすＭａｘＴを初期化する。ステップＳ２にて時刻ずれをあらわすカウンタτを初期化する。ステップＳ３にて自己（ここではデータ記録装置１０３Ａ）の保存データ（以降、データ１）と、τだけずらせた隣接（ここではデータ記録装置１０３Ｂもしくは１０３Ｃ）の保存データ（以降、データ２）の相関値を計算する。ステップＳ４にて算出した相関値が、時刻ずれτ―１までの最大相関値であるＭａｘＣを上回るかどうか確認する。上回った場合、ステップＳ５にてＭａｘＣにステップＳ３にて計算した相関値を、ＭａｘＴにτを代入する。これをτが時刻Ｔに到達するまで繰り返すことで、全時間における最大相関値と、相関値が最大となる時刻ずれを算出することができる。データ記録装置１０３Ａは、データ記録装置１０３Ａと１０３Ｂ、１０３Ａと１０３Ｃ、１０３Ｂと１０３Ｃのそれぞれの組み合わせにおける最大相関値と相関値が最大となる時刻ずれを算出し、データ収集装置１０４に送信する。
【００４５】
次に図８を用いて、データ収集装置１０４におけるデータ表示方法について説明する。
図８は、本発明の一実施例におけるデータ収集装置のデータ表示部の表示イメージを示す図である。
データ収集装置１０４は、データ記録装置１０３から受信した各データ記録装置１０３の位置情報に応じ、表示部３０４に表示する。
図８の中心にあるバツ印はバイブレータ１０１の位置を表し、バツ印の周囲にある円はデータ記録装置を表す。
各円の大きさはバイブレータ１０１からの距離を示している。データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃが位置情報に対応する位置に配置されており、１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃが一つのグループであることを示す点線で囲まれている。データ収集装置は、データ記録装置から受信した相関値情報により、正常に動作していない可能性があるデータ記録装置を表示部３０４に強調表示する。この例ではデータ記録装置１０３Ｃが強調表示されている。
【００４６】
データ記録装置１０３Ｃが強調表示されるケースは例えば、以下の２つがある。
一つは、１０３Ａと１０３Ｂの間の相関値が高い一方、１０３Ａと１０３Ｃ、および１０３Ｂと１０３Ｃの間の相関値が低いケースである。
もう一つは、１０３Ａと１０３Ｂの間の時刻ずれが双方の距離から推定される範囲におさまる一方、１０３Ａと１０３Ｃ、および１０３Ｂと１０３Ｃの間の時刻ずれが双方の距離から推定される範囲を超えるケースである。
【００４７】
以上のようにデータ収集装置１０４において、データ記録装置１０３で取得したデータの正常性を確認することができる。
【００４８】
データ記録装置１０３の取得データ格納部２０３に保存されたデータは、データ記録装置１０３を探査エリアから回収した後に、外部装置ＩＦ２１２から出力することで収集することができる。
【００４９】
受振器がジオフォンで構成される場合、上述の前処理の前に、伝達関数処理部２１１にて相対速度から絶対加速度に変換する処理を行う。
本発明における受振器１０２とデータ記録装置１０３は、一体型の装置であってもよい。
【実施例２】
【００５０】
実施例２では、データ記録装置１０３におけるデータ圧縮方法について説明する。
本実施例における全体のシステム構成は実施例１と同じであるため、説明を省略する。
本実施例における各装置の動作について説明する。なお、振動印加前、振動印加途中、および振動印加後の相関処理までの動作については実施例１と同じため、説明を省略する。
相関処理の段階で、データ記録装置１０３Ａには、データ記録装置１０３Ｂと１０３Ｃの測定データが存在する。実施例１の図７で説明した通り、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの測定データは到達時間の差だけずらせば類似している。そのため、二つの測定データの差分データの情報量は少ない。言い換えれば、差分データにデータ圧縮処理を施すと小さくなることが期待される。このことを利用し、データ記録装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃの測定データそれぞれを圧縮して送信する代わりに、データ記録装置１０３Ａの測定データと、１０３Ａと１０３Ｂの差分データ、１０３Ａと１０３Ｃの差分データそれぞれを圧縮して送信することにより送信するデータ量を削減する。
【００５１】
図９を用いて、振動波データの圧縮処理について説明する。
図９は、本発明の一実施例における振動波データの相関処理および圧縮処理について説明するフローチャートである。
ステップＳ１からステップＳ６までは実施例１の図７と同様のため説明を省略する。ステップＳ７において、データ１の圧縮を実施する。ステップＳ８において、データ１とＭａｘτだけずらしたデータ２の差分を算出し、圧縮を実施する。ステップＳ９にて、ステップＳ７の計算結果、ステップＳ８の計算結果、およびＭａｘτを中継装置１０５を介して、データ収集装置１０４に送信する。受信したデータ収集装置１０４は、ステップＳ７の計算結果を解凍することでデータ１を復元し、ステップＳ８の計算結果をＭａｘτだけずらしてデータ１に減算することでデータ２を復元する。
このように、データを送信する無線収集システムにおいて、送信するデータ容量を低減し、データ記録装置における消費電力を削減することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  バイブレータ
１０２  受振器
１０３  データ記録装置
１０４  データ収集装置
１０５  中継装置
２０１  演算部
２０２  隣接データ格納部
２０３  取得データ格納部
２０４  演算データ格納部
２０５  無線受信部（隣接データ記録装置）
２０６  無線送信部（隣接データ記録装置）
２０７  ＧＰＳ信号受信部
２０８  受振器ＩＦ（ＭＥＭＳ）
２０９  受振器ＩＦ（ジオフォン）
２１０  Ａ／Ｄ変換部
２１１  伝達関数処理部
２１２  外部装置ＩＦ
２１３  電池
２１４  充電ＩＦ
２１５  無線受信部（中継装置）
２１６  無線送信部（中継装置）
２１７  時刻管理部
２１８  パラメータ格納部
３０１  パラメータ格納部（バイブレータ）
３０２  有線ＩＦ
３０３  データ格納部
３０４  表示部
３０５  無線送受信部
３０６  パラメータ格納部（データ記録装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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