基于深度学习分类的同步触发腰带及其触发方法

本发明涉及地震或声学的勘探或探测领域，具体地说，是基于深度学习分类的同步触发腰带及其触发方法。

背景技术：

1、震源是产生地震信号的源头，人工震源是地震勘探法的重要组成部分，它所激发的信号的品质直接影响到勘探结果的准确性。人工震源可分为炸药震源和可控震源两种。由于炸药震源具有良好的脉冲性能和较高的激发能量，所以自20世纪20年代一直沿用至今作为资源勘查的震源。我国陆上石油勘探中，约95％都使用炸药震源。但炸药震源很难控制，与之对比的可控震源中，冲击式震源可以很好的模拟炸药震源的良好的脉冲性能和较高的激发能量，对于陆上地质勘探应用效果颇佳。

2、但对于大多数冲击式震源而言，为令震源锤头在锤击释能时刻有足够的动能储备以激发高质量地震波，须经过加速通道对其进行不定时加速，导致锤头实际锤击时刻与震源的电源驱动时刻不具备可考究的关联规律，故难以通过震源的电源驱动时刻直接推算准确的锤头实际锤击时刻，即地震仪检波器的同步触发时刻难以直接得到。

3、同步触发信号是可控震源冲击释能时控制地震仪检波器进行数据采集的重要控制信号，该信号生成时刻应与冲击释能时刻完全对应。若同步触发信号提前触发，则会导致检波器采集到的初至波形滞后，从而有可能导致采集波形后段缺失，进而导致数据信息不完整，该问题将在某些勘测情形下导致极为严重的后果；若同步触发信号滞后触发，则会导致采集波形前段缺失，从而系统无法捕捉初至波形，进而导致数据采集失败；若同步触发信号随机触发甚至不触发，同样会造成十分严重的后果。

4、为获得地震仪检波器的准确同步触发时刻，需采用独立同步触发器的方案。

5、基于断线同步或锤击保险管方式的同步触发器，由于锤击面多为隧道壁、地面等，锤击后壳体由于绵延性存在缓冲过程导致触发线无法被快速斩断或无法斩断，且锤头多为金属体，属于导体，导致该方案效果不佳。

6、基于弹簧式或压电式振动传感器的同步触发传感器，因冲击式震源加速过程中常伴随震源器件的强烈振动，极易对传感器造成干扰从而影响同步触发信号的产生时间，使得同步触发信号具有不稳定性，不能保证对真实释能时刻的精准捕获，对检波器检测波形造成较大干扰，导致该方案效果不佳。

7、基于光电开关、金属接近开关、机械撞针开关的同步触发传感器，会受实际工程作业环境复杂以及冲击式震源结构本身限制的影响。一方面，电磁震源加速过程中产生的强磁干扰会极大程度干扰基于电磁原理的传感器而使其工作性能降低甚至无法正常工作；另一方面，受冲击式震源工作机理影响，对该类传感器的安装方案提出较严苛要求，经研究尚未有较为合适的安装方案能够在保证传感器工作环境安全的前提下进行高质量同步触发信号生成，导致该方案效果不佳。

技术实现思路

1、本发明是基于深度学习分类的同步触发腰带及其触发方法，可以在复杂工程环境下对目标声音信号进行准确识别，进而准确生成同步触发信号，使得地震检波仪的信号触发更加准确。

2、为达到上述目的，基于深度学习分类的同步触发腰带，技术方案为：包括柔性腰带，及在固定在柔性腰带两端上的塑料卡扣和塑料卡槽，还包括固定在柔性腰带中间的主功能块，主功能块设置有嵌入式同步触发系统，嵌入式同步触发系统设置有声音采集模块、声音预处理模块和深度神经网络模块，声音采集模块采集原始声音片段后，输出原始声音数据，声音预处理模块获取原始声音数据后，输出有效声音特征，深度神经网络模块获取有效声音特征后，生成分类结果，依据分类结果产生同步触发信号。

3、通过深度神经网络模块对原始声音数据进行分类，能够准确判断出原始声音片段是否为目标声音片段，进而准确生成同步触发信号，用于地震检波仪的信号触发。

4、深度神经网络模块设置有至少一个声音分类模型。

5、隧道、野外、城市道路等工作场景，由于周围的噪声不同，震源作用面地质不同，会存在不同的主要音频和噪声音频，根据实际工作场景，选择对应的声音分类模型进行分类，使得声音分类结果更加准确，进而更加准确地生成同步触发信号。

6、嵌入式同步触发系统还包括时间补偿模块，时间补偿模块获取原始声音数据和同步触发信号，输出补偿时间δt；

7、时间补偿模块选定原始声音片段最强能量点，作为真实时刻t1，同步触发信号的生成时刻为产生时刻t2，补偿时间δt的公式为：

8、δt＝t2-t1。

9、地震检波仪接收到同步触发信号和补偿时间δt后，以同步触发信号进行信号触发，以产生时刻t2为基准时刻，向前补偿δt的时间段，通过同步触发信号和补偿时间δt，能够使得其信号触发更加精准。

10、主功能块和塑料卡扣之间的柔性腰带上，依次固定有第一侧型拓展槽和第一正型拓展槽；主功能块和塑料卡槽之间的柔性腰带上，依次固定有第二侧型拓展槽和第二正型拓展槽；

11、第一侧型拓展槽和第二侧型拓展槽的槽口朝向与腰带平面平行，第一正型拓展槽和第二正型拓展槽的槽口朝向与腰带平面垂直。

12、通过拓展槽上插装不同的拓展功能块，实现不同的扩展功能；第一侧型拓展槽和第二侧型拓展槽的槽方向，与第一正型拓展槽和第二正型拓展槽的槽口朝向不同，便于满足拓展功能块的实际方位需求。

13、第一侧型拓展槽和第二侧型拓展槽靠近主功能块的两侧，通过引线与主功能块直接连接，第一正型拓展槽和第二正型拓展槽电路走线位于柔性腰带中，电路走线材料为柔性导体材料。

14、柔性导体材料主要是镓基、铟基等一大类金属或合金材料，在常温下呈液态，具有沸点高、导电性强、热导率高、环保无毒等特性，通过柔性导体材料进行电路走线，既保证了柔性腰带的柔软性，又实现了电气连接功能。

15、第一侧型拓展槽、第二侧型拓展槽、第一正型拓展槽和第二正型拓展槽均为扩展槽，扩展槽包括槽沟与槽壁，槽沟表面设置有卡扣，槽沟插装扩展功能块，槽沟和扩展功能块之间电气连接，拓展功能块通过与槽沟、槽壁的形状配合，以及卡扣的共同作用，固定在拓展槽上。

16、通过拓展槽的设计，扩展功能块可以进行模块化的设计，然后进行模块化的插装。

17、主功能块设置有触摸显示屏，触摸显示屏与嵌入式同步触发系统电气连接。

18、槽沟或者插装拓展电灯模块，拓展电灯模块由触摸显示屏进行开启和关闭；

19、槽沟或者插装对讲机模块，对讲机功能相关电路及器件，一体式封装至对讲机模块中，由触摸显示屏进行开启和关闭。

20、槽沟或者插装扩展多参数报警模块，多参数报警模块内置的报警传感器，包括温度传感器、气压传感器和物质传感器，报警传感器的安全阈值由触摸显示屏进行设置，报警传感器通电后，自动根据安全阈值进行报警；

21、槽沟或者插装拓展收纳模块，拓展收纳模块包括柔性束带及挂钩。

22、根据实际的功能需求，扩展槽的槽沟插装不同的扩展功能块，实现不同的扩展功能，扩展功能块包括但不限于拓展电灯模块、对讲机模块、拓展多参数报警模块和拓展收纳模块的任意组合。

23、基于深度学习分类的同步触发腰带的触发方法，包括下列步骤：

24、s1：开启同步触发腰带的同步触发功能；

25、s2：对硬件设备进行初始化；

26、s3：根据不同的工作场景，选择对应的声音分类模型；

27、s4：采集声音片段；

28、s5：提取声音片段的声音特征；

29、s6：调用声音分类模型进行分类；

30、s7：声音分类模型的分类结果，判断是否为目标声音，如果是，转s8，如果否，转s4；

31、s8：生成同步触发信号，结束声音采集；

32、s9：进行同步时间补偿。

33、通过步骤s3，能够使得声音分类模型的分类结果更加准确，进而更加准确地生成同步触发信号，通过步骤s9，能够对同步触发信号进行时间补偿，使得信号触发更加精准。

34、步骤s3中声音分类模型的训练方法，包括下列步骤：

35、s31，在一个工作场景下进行声音采集，获得该工作场景下的样本数据；

36、s32，对该工作场景下的样本数据进行重组、截断、混流操作后，得到该工作场景下的原始声音片段；

37、s33，以大数据集对声音分类模型进行训练，得到标准声音分类模型；

38、s34，使用该工作场景下的原始声音片段，对标准声音分类模型进行训练，训练后得到与该工作场景对应的声音分类模型；

39、步骤s33中的大数据集为不同工作场景下的原始声音片段的集合。

40、通过获取特定工作场景下的原始声音片段，如隧道、野外、城市道路等工作场景，然后对标准声音分类模型进行训练，既保证了声音分类模型的分类准确性，又大大减少了声音数据的获取时间及声音分类模型的训练时间，由此可以快速训练出满足特定要求的声音分类模型。

41、本发明的益处：可以在复杂工程环境下对目标声音信号进行准确识别，进而准确生成同步触发信号，使得地震检波仪的信号触发更加准确；通过补偿时间，对同步触发信号进行精准时间补偿；可以快速训练出满足特定要求的声音分类模型；同时具有使用便捷性，通过不同的扩展功能块，实现多种功能。