Выгрузка и Транскрипция данных в нодальных системах
Выгрузка и Транскрипция данных в нодальных системах
Нодальные системы стали популярной архитектурой для сбора сейсмических данных благодаря таким преимуществам, как более высокая операционная эффективность, меньшее время простоя, меньший риск ПБОТОС и меньшее воздействие на окружающую среду. Наш специалист Dennis Pavel обсуждает Выгрузку и Транскрипцию данных в нодальных системах сбора сейсмических данных и ключевые этапы получения сейсмических данных.
Введение
|
Нодальные системы стали популярной архитектурой для сбора сейсмических данных благодаря таким преимуществам, как более высокая операционная эффективность, меньшее время простоя, меньший риск ПБОТОС и меньшее воздействие на окружающую среду. Однако существуют очевидные операционные различия между нодальным сбором данных и традиционным сбором данных по кабелю. В частности, кабельные системы обеспечивают доступ к сейсмическим данным в режиме реального времени во время отстрела, поскольку все модули сбора данных соединены кабелем, и в конечном итоге данные доставляются непосредственно в центральный компьютер системы. Ноды представляют собой не связанные друг с другом автономные модули сбора данных, что является ключевым отличием архитектуры системы, которое способствует достижению описанных выше преимуществ. Ноды непрерывно регистрируют и хранят данные в локальной памяти, требуя выгрузки данных с каждого нода после завершения отстрела. Например, либо во время переноса приемника в ходе проекта, либо по завершении проекта, либо, как правило, в обоих случаях. Это различие делает процесс загрузки и интерпретацию данных крайне важным аспектом нодальной системы. Процесс должен быть высокоэффективным, чтобы не свести на нет преимущества нодальной архитектуры. Важно отметить, что хотя этот процесс часто называют просто «загрузкой данных» или «сбором данных», это только первый этап. Система должна произвести гораздо больше действий, чтобы обеспечить вывод окончательных данных в соответствии с требованиями пользователя. |
Путь загрузки данных
Эффективное перемещение данных из нодов к конечному выводу в желаемом формате требует внимания к каждому шагу на этом пути. Путь может быть чреват потенциальными узкими местами пропускной способности как в аппаратном, так и в программном обеспечении. На рисунке 1 выделены ключевые модули загрузки и интерпретации. Путь данных начинается в памяти нода, а затем проходит через физический интерфейс нода, через сетевые соединения, пока не достигнет компьютера интерпретации. Оказавшись на компьютере интерпретации, внутренние диски и память используются для временного хранения данных программным обеспечением, управляющим интерпретацией. Наконец, данные архивируются на жестких дисках и записываются на носители. Для простоты на рис. 1 показан пример подключения только к одному ноду, но на практике это будут сотни или даже тысячи нодов, одновременно подключенных и находящихся в процессе сбора информации, что значительно нагружает сеть, компьютер интерпретации и устройства хранения.
Данные в нодах
Данные сохраняются в ноде в собственном внутреннем формате и записываются непрерывно в течение периода времени, на который запрограммирован нод, каждый день, вплоть до 24 часов в сутки. Полезные записи содержатся во всей непрерывной записи в зависимости от типа используемого источника и производительности работы. Объем данных, содержащихся в каждом ноде, может быть большим в зависимости от параметров регистрации и количества дней записи перед выгрузкой. При высокопроизводительных вибросейсмических работах записи свип-сигналов могут перекрываться, что означает, что объем записанных данных свип-сигналов фактически превышает объем непрерывных данных. При умножении на десятки тысяч нодов в проекте общий объем данных, которыми необходимо управлять во время выгрузки, еще больше увеличивается.
Сеть
Конфигурация сети выгрузки нодов аналогична компьютерной сети клиент-сервер.
Каждый нод, подключенный к сети, действует как клиент, а компьютер интерпретации действует как сервер. Они обмениваются данными через уникальный безопасный протокол, в соответствии с которым компьютер интерпретации отправляет инструкции нодам для выполнения определенных задач, таких как выгрузка данных, выполнение тестов и программирование рабочих параметров, и это лишь некоторые из них.
Подобно компьютерной сети, есть два основных аспекта сетей выгрузки нодов; пропускная способность и объем данных. Пропускная способность — это скорость, с которой данные могут передаваться по сети, а объем данных — это максимальная емкость данных, которую может поддерживать сеть. Оба эти аспекта важны для достижения общей эффективности.
Компьютер интерпретации
Компьютер интерпретации играет ключевую роль в общей системе выгрузки нодов и требует вычислительной мощности сервера. Кроме того, рабочие диски и память для обработки данных требуют высокой скорости чтения и записи для быстрого перемещения данных во время обработки, форматирования и других рабочих процессов интерпретации данных. Точно так же необходимо оптимизировать программное обеспечение, выполняющее эти задачи. Схема базы данных должна быть эффективно структурирована для быстрого индексирования, необходимого для создания выходных данных в требуемых порядках и форматах.
Хранение выходных данных и архив
Отдельно от внутреннего хранилища компьютера интерпретации система управления данными включает дополнительное хранилище для архивирования данных проекта и записи окончательных данных на носитель для доставки клиенту. Данные проекта можно архивировать на массивах RAID, емкость которых можно наращивать до сотен терабайт, и которые можно последовательно соединять для увеличения общей емкости архива свыше петабайта. Эти устройства обеспечивают избыточность для защиты от потери ценных сейсмических данных в случае отказа оборудования. Окончательные выходные данные записываются на портативные или съемные высокоскоростные диски, часто дублированные для дополнительной сохранности данных.
Количество стоек для нодов или, общее количество ячеек для нодов, используемых для выгрузки данных и зарядки аккумуляторов, является неотъемлемой частью расчета эффективности системы.
Добавление емкости нодов в систему увеличивает количество нодов, которые могут быть одновременно обработаны, а также повышает требования к пропускной способности сети для передачи данных. Увеличение емкости нодов оказывает большее влияние на сокращение общего времени зарядки аккумуляторов, поскольку одновременно заряжается больше нодов. Количество времени, необходимое для перезарядки батарей, зависит от того, как долго ноды ведут запись в поле; то есть, от того, сколько емкости батареи было использовано. Например, нод с самым низким энергопотреблением, доступный в настоящее время на рынке, может вести непрерывную регистрацию в течение 50 или более дней без подзарядки, в зависимости от конфигурации. Обычно продолжительность регистрации намного короче 50 дней, поэтому используется только часть доступной емкости батареи, что позволяет быстрее дозарядить ее до полной емкости.
Определение надлежащей емкости нодов для системы выгрузки требует понимания объема данных, скорости обработки и требований к заряду батареи в соответствии с рабочими параметрами и временными ограничениями проекта.
Алгоритм интерпретации
Первый этап в процессе интерпретации преобразует данные из собственного формата нода в рабочий формат, который компьютер интерпретации будет использовать для создания выходных данных, необходимых пользователю. Тип вывода определяет, какие дополнительные этапы предварительной обработки необходимо предпринять. Например, любой параметр вывода, требующий сортировки данных по ПВ, требует извлечения сейсмограммы ОПВ из непрерывных данных нода. Следовательно, для этих процессов требуется информация, относящаяся к ПВ, такая как номер записи, время записи, длина записи и другая соответствующая информация. После извлечения записей отстрелов может потребоваться дальнейшая предварительная обработка. Например, в случае вибросейсмического источника отдельные записи свип-сигналов могут потребовать суммирования и/или корреляции с опорным свип-сигналом. В зависимости от желаемого результата сейсмограммы можно сортировать по ПП или по ПВ. Для микросейсмических или высокопроизводительных вибросейсмических работ данные могут быть выведены в виде Сommon time gathers или Сontinuous time receiver gathers. Усовершенствованная система интерпретации сможет предоставить все эти возможности.
Вывод данных
Конечной целью процесса интерпретации является получение окончательных выходных данных, доставляемых клиенту как можно быстрее в установленном формате с записями, структурированными в соответствии с контрактом на сейсморазведку. Могут потребоваться различные типы сортировки выходных данных.
Continuous Time Receiver Gathers
Continuous Time Receiver Gathers - это простейшая форма вывода данных нода, не требующая предварительной обработки, информации об источнике и минимальной сортировки. Эта опция предоставляет необработанные непрерывные данные, разделенные на определенные пользователем временные интервалы. В заголовках трасс указывается точное время записи, что позволяет выполнять более позднюю обработку относительно исходных событий. На рис. 2 показаны выходные файлы в качестве примера для гипотетических приемников R1 и R2. Отдельные временные записи для каждого выходного файла приемника, то есть R1T1, R1T2, R1T3 и т. д., являются смежными с перекрытием одной выборки. Все временные записи содержатся в одном файле для каждого приемника или нода. События распределены по записям в зависимости от времени их получения.
Common Time Gathers
Common time gathers аналогичны continuous time receiver gathers тем, что для этих выходных данных также не требуется информация об источнике или предварительная обработка. Однако в данном случае акцент делается на указанный пользователем временной отрезок записи. Создаются файлы, содержащие записи от всех приемников за этот период времени. Ссылаясь на рис.3, временные записи для данного приемника в одном файле имеют одну выборку, перекрывающуюся с его continuing time record в следующем файле. Например, запись R1T1 в файле с именем «Временной сегмент T1» имеет одну выборку перекрытие с записью R1T2 в следующем файле, «Временной сегмент T2». Записи о событиях выравниваются по времени в файле сегмента. Подобно continuous time receiver gathers в заголовках трасс указывается точное время записи для последующей обработки по отношению к исходным событиям.
Receiver Gathers
В отличие от предыдущих опций вывода c с привязкой по времени, Receiver Gathers, требуют информации о ПВ, чтобы извлекать взрывные или вибрационные записи из непрерывных данных нода. В этом случае выходной файл содержит сейсмограммы ОПВ для всех ПВ, связанных с общим приемником. На рис. 4 показан пример выходного файла receiver gather с ПВ, отсортированными по удалению от приемника, который находится в непосредственной близости от ПВ S1.
Shot Gathers
Аналогично, shot gathers также требуют информации от ПВ Как и receiver gathers, shot gathers также требуют информации о ПВ чтобы извлекать ПВ из каждого приемника. Выходной файл содержит ПВ для всех приемников, связанных с общим ПВ. Основное различие между receiver gather и shot gather заключается в способе сортировки записей в выходном файле. На рис. 5 показан пример выходного файла shot gather с записями приемника, отсортированными по расстоянию от ПВ, которая находится в непосредственной близости от приемника R1. Файл shot gather (или receiver gather) будет неполным до тех пор, пока все ноды, требуемые в файле gather, не будут извлечены с поля.
Заключение
Выгрузка и интерпретация — важнейший элемент нодальной системы сбора данных, требующий внимания к каждому этапу процесса для достижения максимальной эффективности. Метод должен быть гибким и иметь опционные возможности для поддержки различных вариантов сейсмических работ и требований к данным. Например, нагрузка на процесс меняется в зависимости от этапа сейсморазведки. Объемы данных во время расстановки приемников могут быть меньше, чем в конце проекта, когда гораздо больше нодов требуют обработки данных
после получения данных с последнего ПВ и полной смотки всей расстановки с поля.
Соответственно, количество времени, необходимое для расстановки приемников, может быть намного меньше, чем при завершении проекта, поскольку ноды во время расстановки приемников необходимо быстро возвращать в поле, чтобы не тормозить скорость отстрела. На обоих этапах время имеет большое значение по разным причинам, поэтому операции выгрузки и интерпретации данных должны быть разработаны с точки зрения комплексного подхода, чтобы соответствовать меняющимся эксплуатационным требованиям и ожидаемому времени обработки.
В нодальных системах сам модуль нод обычно требует больше всего внимания. Это внимание оправдано, когда речь идет об оценке проблем, связанных с полевыми работами. Тем не менее, именно система, особенно часть выгрузки и интерпретации, также отличает одно предложение от другого. Это просто не так очевидно, пока не реализовано на практике.
