АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ НА АКВАТОРИЯХ

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМНЛЕКС ДЛЯ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ НА АКВАТОРИЯХ
Техническое решение относится к конструктивному выполнению комбинированных приборов для гидрографической и геофизической съёмок акваторий (морей, озёр, рек, каналов) и может быть использовано для регистрации и управления рядом параметров при съёмке трасс под кабели и трубопроводы, контроле дна и подводных сооружений, съёмке площадок под буровые платформы и при поиске малоразмерных объектов.
В настоящее время известны системы 3-9, предназначенные, в основном, для гидрографической съёмки и включающие один или несколько блоков для измерения геофизической информации.
Традиционными составляющими таких систем являются (см., например 4, 9) гидролокатор бокового обзора (ГБО), эхолот (ЭЛ) и сейсмоакустический профилограф (САП), а также аппаратура геодезической привязки пунктов наблюдений, например, гидроакустическая или спутниковая система навигации.
Известны также гидрографические комплексы 3 - 6, обеспечивающие геофизическую (в основном, сейсмическую) съёмку акваторий. Такие системы (навигационные судовые системы для
МПК: G 01 С 13/00,23/00;
G 01 V 1/38, G 05 D 27/00
проведения морских сейсмических работ, которые можно рассмотреть на примере аналога 3U как правило, включают приёмники спутниковых навигационных систем (НС), гирокомпас, средства счисления (лаги), эхолоты, подключённые к вычислительному устройству (компьютеру), принтер и/или графопостроитель и предназначены для навигационногидрографического обеспечения морских сейсмических работ. Недостатком таких систем 3 является ограниченность применения при комплексных геофизических изысканиях из-за невозможности регистрации достаточно полной совокупности геофизических параметров. Существующие навигационно-геофизические комплексы 2 - 4, как правило, весьма сложны, дороги и имеют низкий уровень стандартизации (унификации) внешних устройств, которые ввиду различия принципов действия и форматов выдачи данных приводит к усложнению управления и сопряжения отдельных устройств, что создаёт определённые трудности при их использовании для корректных комплексных исследований акваторий.
Указанные недостатки могут быть частично устранены при модульном принципе построения системы (комплекса) с унификацией оборудования и программного обеспечения 1,2.
Так, известный комплекс аппаратуры 2 содержит модуль ГБО, модуль САП, модуль ЭЛ и модуль навигационной системы (НС), при этом каждый из перечисленных модулей включает блок измерения (БИ), соединенный с блоком обработки и регистрации (БОР), а выходы модулей ГБО, САП, ЭЛ и НС подключены к выходу блока оперативной контрольной информации (БОКИ). Комплекс 2, как и другие аналоги 3 - 9, обладает недостаточным уровнем унификации модулей, в комплексе 2 отсутствует синхронная индикация и регистрация в едином формате данных.
Известен многофункциональный технологический комплекс 1, принятый за прототип и устраняющий недостатки аналога 2, который содержит модуль ГБО, модуль САП, модуль ЭЛ и модуль НС, причём каждый из модулей ГБО, САП, ЭЛ и НС включает БИ, соединённый с БОР, а выходы ГБО, САП, ЭЛ и НС подключены к БОКИ. Кроме того, комплекс 1 дополнительно включает блок синхронной индикации и регистрации (БСИР) в едином формате данных и коммутатор режимов работы (КРР), при этом выходы БОР модулей ГБО, САП, ЭЛ и НС подключены к входам БОКИ и БСИР. По сути комплекс 1 представляет собой совокупность измерителей и одно (или несколько) автоматизированное рабочее место оператора-гидрографа.
Комплекс 1 в каждом из модулей ГБО, САП, ЭЛ и НС имеет свой управляющий вычислитель (УВ) и свои блоки графической и магнитной регистрации, что обусловлено обеспечением возможности раздельного (автономного) использования модулей в зависимости от решаемых задач.
Однако дублирование этих блоков в комплексе 1 недостаточно оправдано, поскольку блоки УВ, графической и магнитной регистрации могут быть выполнены на основе одного (общего для всех модулей) УВ, например, на базе одного (или двух-трёх) персональных компьютеров. Кроме того, в ряде случаев, исследования акваторий требует расширения набора как гидрографических, так и геофизических измеряемых параметров, обеспечивая их синергию и повышая надёжность данных.
Сущность предлагаемого технического рещения заключается в создании такого автоматизированного комплекса для исследования на акваториях, который позволил бы при сохранении достоинств прототипа 1 (обеспечение синхронной индикации обработки данных съёмки) реализовать его адекватную, но более оптимальную по составу
конструкцию, обеспечивающую комплексную, по-возможности полную и надёжную съёмку акваторий по совокупности как гидрографических, так и геофизических параметров. По реализации своего назначения комплекс близок к сложным (интегральным) комплексам 1,4, однако структура его проще, рациональнее, компактнее и дещевле за счёт использования единого УВ для всех измерительных модулей.
Основной технический результат предлагаемого комплекса заключается в повыщении надёжности за счёт рациональной конструкции и сокращения состава аппаратуры, повыщении функциональных возможностей за счёт расщирения совокупности измерений двух групп параметров (гидрографических и геофизических), а также в достижении оптимальных эргономических свойств комплекса за счёт реализации в его составе автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора. Кроме того, в отличие от аналогов и прототипа 1, комплекс позволяет отображать результаты по измерению параметров заданного района акватории в заданном масщтабе и/или в заданной системе координат (координатной площадной сетке): прямоугольной, геодезической с различными параметрами земного эллипсоида и т.п. При этом дополнительным достоинством предлагаемого комплекса является наличие базы априорных данных (БАД) и блока планирования (БПКО), позволяющих повысить точность съёмки акватории.
Технический результат достигается следующим образом.
Автоматизированный комплекс для гидрографических и геофизических работ на акваториях, характеризуется тем, что содержит блок гидрографических датчиков (БГИД), блок геофизических датчиков (БГЕО) и модуль спутниковой навигационной системы (МСНС), подключенные посредством интерфейсов к автоматизированному рабочему месту (АРМ) оператора.
Отличительной особенностью комплекса является то, что он содержит совокупность двух групп датчиков: БГИД включает группу из гидрографических датчиков (ДГИД), а БГЕО включает группу из геофизических датчиков (ДГЕО).
Основным отличием предлагаемого автоматизированного комплекса для гидрографических и геофизических работ на акваториях является то, что АРМ оператора включает управляющий вычислитель (УВ), базу априорных данных (БАД), блок планирования, контроля и оценки (БПКО), коммутатор режимов работы (КРР), блок оперативной контрольной информации (БОКИ), блок синхронной индикации и регистрации (БСИР), графопостроитель цифровых карт (ГИК), накопитель информации (НИ), блок выбора системы координат (БВК) и блок выбора масштаба (БВМ), при этом интерфейсные выходы БГИД, БГЕО и МСНС подключены к входам АРМ, являющимся информационными входами УВ, первый, второй и третий управляющие выходы-входы УВ подключены соответственно к входам-выходам БАД, БПКО и КРР, четвёртый и пятый выходы УВ подключены соответственно к входам БВК и БВМ, шестой и седьмой выходы УВ подключены соответственно к первым входам ГЦК и НИ, выходы БВК и БВМ подключены к входам КРР, выходы КРР подключены к входам БОКИ и БСИР, выход БОКИ и первый выход БСИР подключены ко второму и третьему входам ГЦК, а второй выход БСИР подключен ко второму входу НИ.
Комплекс отличается также тем, что в конкретных случаях выполнения БГИД содержит группу из гидрографических датчиков ДГИД, включающую модуль эхолота, модуль гидролокатора бокового обзора, модуль сейсмического профилографа, датчик скорости звука, систему измерителей параметров качки, а также другие датчики, например, датчики счисления гирокомпас и лаг.
в различных конкретных случаях отличием комплекса является то, что БГЕО содержит группу из геофизических датчиков ДГЕО, включающую модуль магнитометра, модуль гравиметра, а также другие геофизические датчики, например, модуль электроразведки, сейсморазведки или систему контроля загрязнённости акватории.
Комплекс отличается также тем, что МСНС выполнен в виде модуля дифференциальной спутниковой навигационной системы «НАВСТАР и/или «ГЛОНАСС.
Частными случаями выполнения комплекса является то, что в качестве блоков, составляющих АРМ, использованы стандартные вычислительные блоки или персональный компьютер, а в качестве ГЦК - плоттер для построения цифровых и/или геофизических карт в заданном масштабе и в заданной системе координат.
На чертеже представлена общая схема конструкции автоматизированного комплекса для гидрографических и геофизических работ на акваториях.
Комплекс содержит БГИД 1, БГЕО 2, МСНС 3 и АРМ 4 оператора. БГИД 1 включает группу датчиков ДГИД 5, а БГЕО 2 группу датчиков ДГЕО 6. АРМ 4 включает УВ 7, БАД 8, БПКО 9, КРРЮ, БОКИ 11,БСИР 12, ГЦК 13, НИ 14, БВК 15 и БВМ 16.
Комплекс работает следующим образом.
Сигналы с выходов датчиков ДГИД 5 блока БГИД 1 гидрографических датчиков, сигналы с выходов геофизических датчиков ДГЕО 6 блока БГЕО 2, а также сигналы с выхода модуля МСНС 3 посредством интерфейсной связи поступают на входы АРМ 4 оператора, являющиеся информационными входами управляющего вычислителя УВ 7, снабжённого соответствующим программным обеспечением. Нри этом БГИД 1 содержит группу гидрографических датчиков ДГИД 5, включающую модуль ЭЛ (например, марки НЭЛЖй1 г6
4М), модуль САП, датчик скорости звука (например, зонд ОЛД-1), систему измерителей параметров качки (СИПК), а также другие датчики счисления (курсоуказатели типа ГКУ-2 или «АМУР-ЗМ, измерители скорости ИЭЛ-1 или ЛИ2-1). Группа геофизических датчиков ДГЕО 6 включает модуль магнитометра, модуль гравиметра, а также может содержать другие датчики, например модуль электроразведки и/или систему контроля загрязнённости акватории (аналогичную используемой в 2). В качестве МСНС 3 может быть использован дифференциальный спутниковый модуль систем «НАВСТАР и/или «ГЛОНАСС (например аппаратура «Trimble, «Бриз-К, приёмник дифференциальных поправок СНС «МК II Racal). В качестве АРМ 4 могут быть использованы один или два персональных компьютера (например, модели «Pentium-VOOEFCPGA) с принтерами (типа LBR800), а в качестве ГЦК 13 - плоттер для построения электронных цифровых карт (например, марки «Mutoh RJ-800C). В АРМ 4 производится синхронная обработка, поступающей от БГИД 1, БГЕО 2 и МСНС 3 информации: привязка ко времени, формирование файлов измеренных гидрографических и геофизических параметров и координат точек наблюдения. Контроль, индикация и регистрация данных производится в блоках БОКИ 11, БСИР 12, ГЦК 13 в зависимости от режима работы, определяемого КРР 10 (по аналогии с 1, 2). При этом БОКИ 11 представляет собой экран визуального наблюдения (монитор персонального компьютера) отдельных измеряемых параметров, БСИР 12 осуществляет синхронную индикацию и регистрацию в едином времени. Блок БАД 8 формирует базу априорных данных на район съёмки акватории с представлением предварительного плана съёмки из БПКО 9 на БОКИ 11 по управляющим сигналам УВ 7, поступающим через КРР 10, при этом БПКО 9 контролирует выполнение плана съёмки и оценки данных
i№4f3 2
(качество съёмки галса) на достоверность с присвоением соответствующего признака. Блоки БВК 15 и БВМ 16 позволяют регистрировать и отображать площадную съёмку в заданной системе координат и в заданном (требуемом) масштабе, обеспечивая преобразование различных систем координат и масштабирование результирующих цифровых карт, формируемых ГЦК 13. НИ 14 осуществляет накопление совокупности синхронных данных измерений для последующей обработки (постобработки и камеральной обработки). Таким образом, комплекс осуществляет сбор, обработку и документирование на технических (материальных) носителях совокупности навигационно-гидрографической и геофизической информации, получаемой при съёмке заданного программой района акватории, при этом обработка данных проводится непосредственно в районе работ с оценкой качества съёмки и планированием повторных измерений. НИ 14 с комплектом файлов данных и цифровых карт, формируемых ГЦК, позволяет производить окончательную обработку результатов съёмки в режиме камеральной обработки с использованием блока, идентичного АРМ 4.
ИСТОЧНИКИ ИО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Нрототип и аналоги:
1.Св-во РФ на ПМ №16406, МПК G 01 V 1/38,G 05 D 27/00, опубл.: 27.12.2000, БИНМ, 2000, №36, с.443-444 (прототип).
2.Нат. РФ №1754660, МКИ С 02 F 1/00, G 06 F 15/46, О 05 D 27/00, опубл.: 15.08.1992. Б.и., 1992, №30 (аналог).
3.Св-во РФ на ПМ №25355, МПК О 05 D 1/00,6 01 С 23/00, опубл.: 27.09.2002, БИПМ, 2002, №27, с.404 (аналог).
4.Глумов И.Ф. Автоматизированные геофизические комплексы для изучения геологии и минеральных ресурсов Мирового океана. - М.: Недра, 1986. - 344с. (с.329 - 333, рис.125).
5.Св-во РФ на ПМ №18451, МПК G 05 D 1/00,G 01 С 23/00, онубл. БИПМ, 2001, №17, с.361.
6.Св-во РФ на ПМ №17812, МПК G 05 D 1/00,О 01 С 23/00, опубл.: 27.04.2001, БИПМ, 2001, №12, с.553.
7.Гидроакустическая энциклопедия /Под общ. ред. В.И.Тимошенко. - Таганрог: Изд. ТРТУ, 1999. - 788с.
8.Соненберг Г.Д. Радиолокационные и навигационные системы: Пер. с англ. - Л.: Судостроение, 1982. - 400с.
9.Справочник по гидроакустике /А.Л.Евтютов, А.Е.Колесников, Е.А.Коренина и др.- Л.: Судостроение, 1988. - 522с. (с.59 - 61, рис. 1.29).