ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)在海洋物探中的應(yīng)用

胡林峰

（上海海洋石油物探有限公司，上海 201208）

ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)在海洋物探中的應(yīng)用

胡林峰

（上海海洋石油物探有限公司，上海 201208）

本文主要介紹了ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)、系統(tǒng)配置、操作方法及在海洋物探中的應(yīng)用，并對ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的外圍定位設(shè)備和后處理系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的介紹和分析，同時(shí)對ORCA系統(tǒng)在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，如GPS信號質(zhì)量對系統(tǒng)的影響、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)通訊的影響及調(diào)用在線數(shù)據(jù)對質(zhì)量控制記錄的影響逐一加以描述，并提出行之有效的解決方法。

海洋物探 導(dǎo)航定位 GPS ORCA系統(tǒng) 數(shù)據(jù)處理

1　ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)

ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)是由ION公司開發(fā)的一套運(yùn)行在Linux工作站環(huán)境下的命令及控制系統(tǒng)，它采用自動集成所有室內(nèi)及水下設(shè)備的技術(shù)，為整個(gè)數(shù)據(jù)采集過程提供了一個(gè)全程可視、可控制并具備各項(xiàng)預(yù)報(bào)功能的操作平臺。該系統(tǒng)的工作特點(diǎn)是在施工過程中以最優(yōu)化的參數(shù)主動地驅(qū)動船舶；降低采集過程中實(shí)時(shí)的配置、控制及監(jiān)視的復(fù)雜性；減少轉(zhuǎn)向掉頭及補(bǔ)測線的頻率，達(dá)到降低采集成本的目的，并且整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)理念為:通過減少人為的干涉及介入，從而降低與施工操作、設(shè)備故障及HSE有關(guān)的各類風(fēng)險(xiǎn)。

上海海洋石油局“發(fā)現(xiàn)者號”調(diào)查船從2012年起使用該系統(tǒng)，系統(tǒng)由三臺主工作站（ORCA1、ORCA2、ORCA3）、三臺顯示工作站（Display1、Display2、Display3）及實(shí)時(shí)導(dǎo)航單元RTNU（Real Time Navigation Unit）構(gòu)成導(dǎo)航控制中心。RTNU單元就像人類的大腦，不僅接收外圍設(shè)備數(shù)據(jù)，而且還能向外圍設(shè)備發(fā)送控制命令，如提醒地震系統(tǒng)準(zhǔn)備記錄數(shù)據(jù)、提醒氣槍控制器準(zhǔn)備響炮和提醒水下設(shè)備準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)等。

ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)定位功能的基礎(chǔ)是接收來自外圍定位設(shè)備的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。常見的外圍設(shè)備有DGPS（Differential Global Position System）即差分全球定位系統(tǒng)，主要用來提供船舶所在的位置。RGPS（Relative Global Position System）即相對全球定位系統(tǒng)，顧名思義是用來確定兩者或多者之間相對位置而非絕對位置的定位系統(tǒng)，相對位置通過距離和方位來定義。P C S（Position Control System）即位置控制系統(tǒng)，是一種典型的水下聲學(xué)定位系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)觀察水下電纜的形態(tài)、電纜間距、電纜深度和其它水下設(shè)備位置、并控制電纜形態(tài)和間距等功能。

2　ORCA系統(tǒng)的啟動和基本配置

ORCA系統(tǒng)的啟動可以在terminal窗口中輸入orca op vessel［vessel name］命令或者直接點(diǎn)擊桌面上的ORCA圖標(biāo)進(jìn)入ORCA OP界面，選擇相應(yīng)的工區(qū)，等待Event Logger、Status Monitor和Process Monitor三個(gè)進(jìn)程啟動后點(diǎn)擊Start進(jìn)入ORCA系統(tǒng)。在ORCA所有的進(jìn)程界面全部打開后就可以對整個(gè)ORCA系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的配置了，O R C A系統(tǒng)的主要工區(qū)配置集中在O R C A Configuration、ORCA Plan和ORCA Web這個(gè)三個(gè)進(jìn)程里。

3　后處理軟件

當(dāng)有超過10%的質(zhì)量低的數(shù)據(jù)時(shí)，ORCA系統(tǒng)自帶的NRT（Near Real Time）模塊就無法完成自動處理，此時(shí)就需要利用后處理系統(tǒng)SPRINT進(jìn)行人工處理數(shù)據(jù)，并利用NRT Replay得到最終的處理數(shù)據(jù)。SPRINT 系統(tǒng)是由ION公司開發(fā)的一套運(yùn)行在Linux工作站環(huán)境下的后處理系統(tǒng)，能夠完全與ORCA系統(tǒng)整合，通過排除有問題的數(shù)據(jù)或過濾有問題的觀測值等處理步驟，通過最小平方差調(diào)整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，最終生成用戶所需的有效的P190文件和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制報(bào)告。

4　具體應(yīng)用實(shí)例

（1）2012年下半年烏拉圭某海域二維地震勘探，工作時(shí)采用CNAV公司生產(chǎn)的C-NAV 2050G雙導(dǎo)航傳感器，主導(dǎo)航傳感器和備用導(dǎo)航傳感器均接收星站差分信號，在施工某一條測線時(shí)，主導(dǎo)航傳感器差分信號質(zhì)量較差，差分信號更新時(shí)間逐漸增加，最后導(dǎo)致該傳感器直接丟失差分信號，同時(shí)在ORCA系統(tǒng)的定位參數(shù)監(jiān)控窗口中衛(wèi)星質(zhì)量、殘差和SMA（橢球長半軸誤差）等衛(wèi)星質(zhì)量參數(shù)均大于正常值，這種狀態(tài)將直接影響作業(yè)定位精度，此時(shí)應(yīng)立刻采取措施，看能否在一定的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)主導(dǎo)航傳感器的差分信號，若不能恢復(fù)應(yīng)在ORCA Control界面中利用Knockout選項(xiàng)暫停主導(dǎo)航傳感器，使其停用并不參與定位運(yùn)算，同時(shí)ORCA會自動啟用副導(dǎo)航傳感器的定位數(shù)據(jù)定位以保證作業(yè)繼續(xù)。

當(dāng)遇上主副導(dǎo)航傳感器同時(shí)丟失差分信號的時(shí)候，對于這種情況應(yīng)立刻手動設(shè)置讓傳感器接收離當(dāng)前位置較近的差分改正衛(wèi)星的差分信號，如果任何一個(gè)傳感器在作業(yè)規(guī)范允許的范圍內(nèi)恢復(fù)差分信號，則仍可繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)；若更改差分改正衛(wèi)星一定時(shí)間內(nèi)仍無法接受差分信息，此時(shí)應(yīng)立即重啟傳感器，盡可能增加傳感器在作業(yè)規(guī)范允許的范圍內(nèi)恢復(fù)差分信號的概率以保證勘探作業(yè)的繼續(xù)。

（2）ORCA是由許多具有不同功能和性質(zhì)的模塊組成，在整個(gè)ORCA系統(tǒng)中這些模塊都具有相應(yīng)的進(jìn)程，通過相應(yīng)的進(jìn)程能查看該模塊的運(yùn)行情況。如果模塊出現(xiàn)問題，該模塊對應(yīng)的進(jìn)程就會有綠變紅提示，在進(jìn)程的Message框中也會出現(xiàn)問題描述，這種情況一般只需通過Restart this Process選項(xiàng)重啟該進(jìn)程就能解決，但是有時(shí)也會有例外情況。例如2014年下半年科摩羅某海域二維地震勘探，在施工某條測線的時(shí)候發(fā)現(xiàn)ORCA Control模塊癱瘓，導(dǎo)致不能通過該模塊進(jìn)行任何操作，同樣無法切換和該模塊在同一顯示界面上的其它模塊，但是通過ORCA Diagnostic模塊中的Logging發(fā)現(xiàn)測線炮號，數(shù)據(jù)等信息仍然在更新和記錄，因此可以判斷這些模塊只是假死，僅僅不能操作該顯示界面上的所有模塊，并不影響測線施工。當(dāng)測線結(jié)束后通過ORCA Diagnostic中的Processes界面重啟ORCA Control進(jìn)程，重啟后發(fā)現(xiàn)ORCA Control仍然處于癱瘓狀態(tài)，仍然無法進(jìn)行任何操作，操作該顯示服務(wù)器也沒有響應(yīng)，通過其它的服務(wù)器也無法ping同該服務(wù)器，應(yīng)該可以判斷所有的問題都是由于該顯示服務(wù)器死機(jī)造成，只要重啟服務(wù)器問題應(yīng)該就能解決，通過ORCA OP關(guān)閉ORCA系統(tǒng)并重啟所有服務(wù)器后ORCA恢復(fù)正常。

5　結(jié)語

通過不斷的海上實(shí)踐證明ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)能很好的滿足不同地震勘探類型對導(dǎo)航系統(tǒng)的要求，并能根據(jù)施工過程中收集的相關(guān)信息（水流、羽角等）對勘探作業(yè)進(jìn)行預(yù)測，是一種功能比較完善的導(dǎo)航系統(tǒng)。同時(shí)根據(jù)ORCA系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，結(jié)合海上作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，充分調(diào)用系統(tǒng)的一些特殊功能，使海上地震勘探作業(yè)能高速、高效、高質(zhì)的完成，比如:對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、導(dǎo)航傳感器工作狀態(tài)、定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)、物探設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)控，預(yù)先設(shè)定好報(bào)警門檻，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并減少故障率；使用質(zhì)量控制記錄中的數(shù)據(jù)，在測線下線報(bào)告中提交有關(guān)質(zhì)量控制數(shù)據(jù)、圖表和技術(shù)參數(shù)，提高勘探資料的質(zhì)量和可靠性等。隨著海上地震勘探的不斷發(fā)展，對導(dǎo)航系統(tǒng)的要求也在不斷的提高，同時(shí)隨著多方位角、4D勘探等需求日益增加，對導(dǎo)航系統(tǒng)的控制功能、數(shù)據(jù)處理速度和數(shù)據(jù)處理自動化等方面的要求也在不斷提高，在這些更高要求的驅(qū)使下，ORCA綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的功能也一定會更加完善和強(qiáng)大。

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