ORCA綜合導航系統在海洋物探中的應用

胡林峰

（上海海洋石油物探有限公司，上海 201208）

ORCA綜合導航系統在海洋物探中的應用

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綜合導航系統的運行特點、系統配置、操作方法及在海洋物探中的應用，并對ORCA綜合導航系統的外圍定位設備和后處理系統進行了簡要的介紹和分析，同時對ORCA系統在運行中可能出現的問題，如GPS信號質量對系統的影響、監控節點對網絡通訊的影響及調用在線數據對質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 導航定位 GPS ORCA系統 數據處理

1　ORCA綜合導航系統

ORCA綜合導航系統是由ION公司開發的一套運行在Linux工作站環境下的命令及控制系統，它采用自動集成所有室內及水下設備的技術，為整個數據采集過程提供了一個全程可視、可控制并具備各項預報功能的操作平臺。該系統的工作特點是在施工過程中以最優化的參數主動地驅動船舶；降低采集過程中實時的配置、控制及監視的復雜性；減少轉向掉頭及補測線的頻率，達到降低采集成本的目的，并且整個系統開發理念為:通過減少人為的干涉及介入，從而降低與施工操作、設備故障及HSE有關的各類風險。

上海海洋石油局“發現者號”調查船從2012年起使用該系統，系統由三臺主工作站（ORCA1、ORCA2、ORCA3）、三臺顯示工作站（Display1、Display2、Display3）及實時導航單元RTNU（Real Time Navigation Unit）構成導航控制中心。RTNU單元就像人類的大腦，不僅接收外圍設備數據，而且還能向外圍設備發送控制命令，如提醒地震系統準備記錄數據、提醒氣槍控制器準備響炮和提醒水下設備準備讀取數據等。

ORCA綜合導航系統能夠實現定位功能的基礎是接收來自外圍定位設備的導航數據。常見的外圍設備有DGPS（Differential Global Position System）即差分全球定位系統，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，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，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，是一種典型的水下聲學定位系統，具有實時觀察水下電纜的形態、電纜間距、電纜深度和其它水下設備位置、并控制電纜形態和間距等功能。

2　ORCA系統的啟動和基本配置

ORCA系統的啟動可以在terminal窗口中輸入orca op vessel［vessel name］命令或者直接點擊桌面上的ORCA圖標進入ORCA OP界面，選擇相應的工區，等待Event Logger、Status Monitor和Process Monitor三個進程啟動后點擊Start進入ORCA系統。在ORCA所有的進程界面全部打開后就可以對整個ORCA系統進行相應的配置了，O R C A系統的主要工區配置集中在O R C A Configuration、ORCA Plan和ORCA Web這個三個進程里。

3　后處理軟件

當有超過10%的質量低的數據時，ORCA系統自帶的NRT（Near Real Time）模塊就無法完成自動處理，此時就需要利用后處理系統SPRINT進行人工處理數據，并利用NRT Replay得到最終的處理數據。SPRINT 系統是由ION公司開發的一套運行在Linux工作站環境下的后處理系統，能夠完全與ORCA系統整合，通過排除有問題的數據或過濾有問題的觀測值等處理步驟，通過最小平方差調整的網絡解決方案，最終生成用戶所需的有效的P190文件和導航數據的質量控制報告。

4　具體應用實例

（1）2012年下半年烏拉圭某海域二維地震勘探，工作時采用CNAV公司生產的C-NAV 2050G雙導航傳感器，主導航傳感器和備用導航傳感器均接收星站差分信號，在施工某一條測線時，主導航傳感器差分信號質量較差，差分信號更新時間逐漸增加，最后導致該傳感器直接丟失差分信號，同時在ORCA系統的定位參數監控窗口中衛星質量、殘差和SMA（橢球長半軸誤差）等衛星質量參數均大于正常值，這種狀態將直接影響作業定位精度，此時應立刻采取措施，看能否在一定的時間內恢復主導航傳感器的差分信號，若不能恢復應在ORCA Control界面中利用Knockout選項暫停主導航傳感器，使其停用并不參與定位運算，同時ORCA會自動啟用副導航傳感器的定位數據定位以保證作業繼續。

當遇上主副導航傳感器同時丟失差分信號的時候，對于這種情況應立刻手動設置讓傳感器接收離當前位置較近的差分改正衛星的差分信號，如果任何一個傳感器在作業規范允許的范圍內恢復差分信號，則仍可繼續進行作業；若更改差分改正衛星一定時間內仍無法接受差分信息，此時應立即重啟傳感器，盡可能增加傳感器在作業規范允許的范圍內恢復差分信號的概率以保證勘探作業的繼續。

（2）ORCA是由許多具有不同功能和性質的模塊組成，在整個ORCA系統中這些模塊都具有相應的進程，通過相應的進程能查看該模塊的運行情況。如果模塊出現問題，該模塊對應的進程就會有綠變紅提示，在進程的Message框中也會出現問題描述，這種情況一般只需通過Restart this Process選項重啟該進程就能解決，但是有時也會有例外情況。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候發現ORCA Control模塊癱瘓，導致不能通過該模塊進行任何操作，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發現測線炮號，數據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。當測線結束后通過ORCA Diagnostic中的Processes界面重啟ORCA Control進程，重啟后發現ORCA Control仍然處于癱瘓狀態，仍然無法進行任何操作，操作該顯示服務器也沒有響應，通過其它的服務器也無法ping同該服務器，應該可以判斷所有的問題都是由于該顯示服務器死機造成，只要重啟服務器問題應該就能解決，通過ORCA OP關閉ORCA系統并重啟所有服務器后ORCA恢復正常。

5　結語

通過不斷的海上實踐證明ORCA綜合導航系統能很好的滿足不同地震勘探類型對導航系統的要求，并能根據施工過程中收集的相關信息（水流、羽角等）對勘探作業進行預測，是一種功能比較完善的導航系統。同時根據ORCA系統運行的特點，結合海上作業經驗，充分調用系統的一些特殊功能，使海上地震勘探作業能高速、高效、高質的完成，比如:對系統運行狀態、導航傳感器工作狀態、定位系統數據質量、網絡通訊狀態、物探設備工作狀態的監控，預先設定好報警門檻，能及時發現問題并減少故障率；使用質量控制記錄中的數據，在測線下線報告中提交有關質量控制數據、圖表和技術參數，提高勘探資料的質量和可靠性等。隨著海上地震勘探的不斷發展，對導航系統的要求也在不斷的提高，同時隨著多方位角、4D勘探等需求日益增加，對導航系統的控制功能、數據處理速度和數據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使下，ORCA綜合導航系統的功能也一定會更加完善和強大。

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