本發明涉及地震或聲學的勘探或探測領域,具體地說,是基于深度學習分類的同步觸發腰帶及其觸發方法。
背景技術:
1、震源是產生地震信號的源頭,人工震源是地震勘探法的重要組成部分,它所激發的信號的品質直接影響到勘探結果的準確性。人工震源可分為炸藥震源和可控震源兩種。由于炸藥震源具有良好的脈沖性能和較高的激發能量,所以自20世紀20年代一直沿用至今作為資源勘查的震源。我國陸上石油勘探中,約95%都使用炸藥震源。但炸藥震源很難控制,與之對比的可控震源中,沖擊式震源可以很好的模擬炸藥震源的良好的脈沖性能和較高的激發能量,對于陸上地質勘探應用效果頗佳。
2、但對于大多數沖擊式震源而言,為令震源錘頭在錘擊釋能時刻有足夠的動能儲備以激發高質量地震波,須經過加速通道對其進行不定時加速,導致錘頭實際錘擊時刻與震源的電源驅動時刻不具備可考究的關聯規律,故難以通過震源的電源驅動時刻直接推算準確的錘頭實際錘擊時刻,即地震儀檢波器的同步觸發時刻難以直接得到。
3、同步觸發信號是可控震源沖擊釋能時控制地震儀檢波器進行數據采集的重要控制信號,該信號生成時刻應與沖擊釋能時刻完全對應。若同步觸發信號提前觸發,則會導致檢波器采集到的初至波形滯后,從而有可能導致采集波形后段缺失,進而導致數據信息不完整,該問題將在某些勘測情形下導致極為嚴重的后果;若同步觸發信號滯后觸發,則會導致采集波形前段缺失,從而系統無法捕捉初至波形,進而導致數據采集失敗;若同步觸發信號隨機觸發甚至不觸發,同樣會造成十分嚴重的后果。
4、為獲得地震儀檢波器的準確同步觸發時刻,需采用獨立同步觸發器的方案。
5、基于斷線同步或錘擊保險管方式的同步觸發器,由于錘擊面多為隧道壁、地面等,錘擊后殼體由于綿延性存在緩沖過程導致觸發線無法被快速斬斷或無法斬斷,且錘頭多為金屬體,屬于導體,導致該方案效果不佳。
6、基于彈簧式或壓電式振動傳感器的同步觸發傳感器,因沖擊式震源加速過程中常伴隨震源器件的強烈振動,極易對傳感器造成干擾從而影響同步觸發信號的產生時間,使得同步觸發信號具有不穩定性,不能保證對真實釋能時刻的精準捕獲,對檢波器檢測波形造成較大干擾,導致該方案效果不佳。
7、基于光電開關、金屬接近開關、機械撞針開關的同步觸發傳感器,會受實際工程作業環境復雜以及沖擊式震源結構本身限制的影響。一方面,電磁震源加速過程中產生的強磁干擾會極大程度干擾基于電磁原理的傳感器而使其工作性能降低甚至無法正常工作;另一方面,受沖擊式震源工作機理影響,對該類傳感器的安裝方案提出較嚴苛要求,經研究尚未有較為合適的安裝方案能夠在保證傳感器工作環境安全的前提下進行高質量同步觸發信號生成,導致該方案效果不佳。
技術實現思路
1、本發明是基于深度學習分類的同步觸發腰帶及其觸發方法,可以在復雜工程環境下對目標聲音信號進行準確識別,進而準確生成同步觸發信號,使得地震檢波儀的信號觸發更加準確。
2、為達到上述目的,基于深度學習分類的同步觸發腰帶,技術方案為:包括柔性腰帶,及在固定在柔性腰帶兩端上的塑料卡扣和塑料卡槽,還包括固定在柔性腰帶中間的主功能塊,主功能塊設置有嵌入式同步觸發系統,嵌入式同步觸發系統設置有聲音采集模塊、聲音預處理模塊和深度神經網絡模塊,聲音采集模塊采集原始聲音片段后,輸出原始聲音數據,聲音預處理模塊獲取原始聲音數據后,輸出有效聲音特征,深度神經網絡模塊獲取有效聲音特征后,生成分類結果,依據分類結果產生同步觸發信號。
3、通過深度神經網絡模塊對原始聲音數據進行分類,能夠準確判斷出原始聲音片段是否為目標聲音片段,進而準確生成同步觸發信號,用于地震檢波儀的信號觸發。
4、深度神經網絡模塊設置有至少一個聲音分類模型。
5、隧道、野外、城市道路等工作場景,由于周圍的噪聲不同,震源作用面地質不同,會存在不同的主要音頻和噪聲音頻,根據實際工作場景,選擇對應的聲音分類模型進行分類,使得聲音分類結果更加準確,進而更加準確地生成同步觸發信號。
6、嵌入式同步觸發系統還包括時間補償模塊,時間補償模塊獲取原始聲音數據和同步觸發信號,輸出補償時間δt;
7、時間補償模塊選定原始聲音片段最強能量點,作為真實時刻t1,同步觸發信號的生成時刻為產生時刻t2,補償時間δt的公式為:
8、δt=t2-t1。
9、地震檢波儀接收到同步觸發信號和補償時間δt后,以同步觸發信號進行信號觸發,以產生時刻t2為基準時刻,向前補償δt的時間段,通過同步觸發信號和補償時間δt,能夠使得其信號觸發更加精準。
10、主功能塊和塑料卡扣之間的柔性腰帶上,依次固定有第一側型拓展槽和第一正型拓展槽;主功能塊和塑料卡槽之間的柔性腰帶上,依次固定有第二側型拓展槽和第二正型拓展槽;
11、第一側型拓展槽和第二側型拓展槽的槽口朝向與腰帶平面平行,第一正型拓展槽和第二正型拓展槽的槽口朝向與腰帶平面垂直。
12、通過拓展槽上插裝不同的拓展功能塊,實現不同的擴展功能;第一側型拓展槽和第二側型拓展槽的槽方向,與第一正型拓展槽和第二正型拓展槽的槽口朝向不同,便于滿足拓展功能塊的實際方位需求。
13、第一側型拓展槽和第二側型拓展槽靠近主功能塊的兩側,通過引線與主功能塊直接連接,第一正型拓展槽和第二正型拓展槽電路走線位于柔性腰帶中,電路走線材料為柔性導體材料。
14、柔性導體材料主要是鎵基、銦基等一大類金屬或合金材料,在常溫下呈液態,具有沸點高、導電性強、熱導率高、環保無毒等特性,通過柔性導體材料進行電路走線,既保證了柔性腰帶的柔軟性,又實現了電氣連接功能。
15、第一側型拓展槽、第二側型拓展槽、第一正型拓展槽和第二正型拓展槽均為擴展槽,擴展槽包括槽溝與槽壁,槽溝表面設置有卡扣,槽溝插裝擴展功能塊,槽溝和擴展功能塊之間電氣連接,拓展功能塊通過與槽溝、槽壁的形狀配合,以及卡扣的共同作用,固定在拓展槽上。
16、通過拓展槽的設計,擴展功能塊可以進行模塊化的設計,然后進行模塊化的插裝。
17、主功能塊設置有觸摸顯示屏,觸摸顯示屏與嵌入式同步觸發系統電氣連接。
18、槽溝或者插裝拓展電燈模塊,拓展電燈模塊由觸摸顯示屏進行開啟和關閉;
19、槽溝或者插裝對講機模塊,對講機功能相關電路及器件,一體式封裝至對講機模塊中,由觸摸顯示屏進行開啟和關閉。
20、槽溝或者插裝擴展多參數報警模塊,多參數報警模塊內置的報警傳感器,包括溫度傳感器、氣壓傳感器和物質傳感器,報警傳感器的安全閾值由觸摸顯示屏進行設置,報警傳感器通電后,自動根據安全閾值進行報警;
21、槽溝或者插裝拓展收納模塊,拓展收納模塊包括柔性束帶及掛鉤。
22、根據實際的功能需求,擴展槽的槽溝插裝不同的擴展功能塊,實現不同的擴展功能,擴展功能塊包括但不限于拓展電燈模塊、對講機模塊、拓展多參數報警模塊和拓展收納模塊的任意組合。
23、基于深度學習分類的同步觸發腰帶的觸發方法,包括下列步驟:
24、s1:開啟同步觸發腰帶的同步觸發功能;
25、s2:對硬件設備進行初始化;
26、s3:根據不同的工作場景,選擇對應的聲音分類模型;
27、s4:采集聲音片段;
28、s5:提取聲音片段的聲音特征;
29、s6:調用聲音分類模型進行分類;
30、s7:聲音分類模型的分類結果,判斷是否為目標聲音,如果是,轉s8,如果否,轉s4;
31、s8:生成同步觸發信號,結束聲音采集;
32、s9:進行同步時間補償。
33、通過步驟s3,能夠使得聲音分類模型的分類結果更加準確,進而更加準確地生成同步觸發信號,通過步驟s9,能夠對同步觸發信號進行時間補償,使得信號觸發更加精準。
34、步驟s3中聲音分類模型的訓練方法,包括下列步驟:
35、s31,在一個工作場景下進行聲音采集,獲得該工作場景下的樣本數據;
36、s32,對該工作場景下的樣本數據進行重組、截斷、混流操作后,得到該工作場景下的原始聲音片段;
37、s33,以大數據集對聲音分類模型進行訓練,得到標準聲音分類模型;
38、s34,使用該工作場景下的原始聲音片段,對標準聲音分類模型進行訓練,訓練后得到與該工作場景對應的聲音分類模型;
39、步驟s33中的大數據集為不同工作場景下的原始聲音片段的集合。
40、通過獲取特定工作場景下的原始聲音片段,如隧道、野外、城市道路等工作場景,然后對標準聲音分類模型進行訓練,既保證了聲音分類模型的分類準確性,又大大減少了聲音數據的獲取時間及聲音分類模型的訓練時間,由此可以快速訓練出滿足特定要求的聲音分類模型。
41、本發明的益處:可以在復雜工程環境下對目標聲音信號進行準確識別,進而準確生成同步觸發信號,使得地震檢波儀的信號觸發更加準確;通過補償時間,對同步觸發信號進行精準時間補償;可以快速訓練出滿足特定要求的聲音分類模型;同時具有使用便捷性,通過不同的擴展功能塊,實現多種功能。