一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站制造技術

本實用新型專利技術公開了一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站，包括有現場可編程門陣列，以及分別與現場可編程門陣列連接的DDR數據緩存接口、爆炸機接口、下級系統接口單元和數據上傳接口模塊。本實用新型專利技術均為硬件實現方式，實時性高，結構緊湊，面積小，現場可編程門陣列內部驅動邏輯可以模塊化，擴展性高，對于不同的地震勘探儀器，DDR數據緩存接口和數據上傳接口模塊均可保持基本不變，只需更改下級系統接口驅動模塊即可進行主控站的再使用，靈活性很高，整個主控站無需操作系統支持，復雜度相對較低。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及地震數據采集和傳輸系統，具體是一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站。
技術介紹
目前國內外最為先進的地震勘探儀器中的數據匯總系統當屬法國Sercel公司的428系列陸上地震數據匯總系統，中海油海上地震數據匯總系統-“海亮“系統，中石油ES109萬道陸上地震儀系統等。法國Sercel公司在陸上地震儀器研制方面積累了多年經驗，其最新推出的428系列，在其408的基礎上改進后功能更加強大。主控板(其稱中央單元)依然采用服務器/客·戶機架構。其中服務器完成整個系統采集數據的匯總功能，通過網口對外輸出匯總數據給客戶機進行顯示。其主控板內部采用高性能處理器加硬盤架構進行數據解析和緩存，需要操作系統支持，系統結構復雜，擴展性較差，體積龐大，工程施工中必須附帶工程勘探車，通常只適合大型地震勘探系統。中海油“海亮“地震數據匯總系統同樣采用與Sercel類似的結構，即處理器+系統軟件的結構。為了與下級采集系統進行接口，其還采用了 FPGA+DDR單元完成采集數據初步緩存，之后由FPGA將緩存數據通過系統地址和數據總線轉發給處理器，同樣最終由處理器通過網口將數據轉發給客戶機進行顯示和最終的數據存儲。該結構具有較大的復雜度，需要操作系統支持，擴展性較差，同樣通常只適合大型地震勘探系統。中石油ES109萬道陸上地震匯總系統采用了中海油匯總系統的類似結構，同樣具有擴展性差，體積龐大，只適合大型地震勘探系統的特點。地震勘探系統中數據匯總系統，即主控站，通常需要完成數據重組(時序轉道序)，大容量數據緩存，數據上傳工作站的任務，結構相對復雜，目前地震勘探儀器數據匯總系統普遍采用以嵌入式處理器為中心的架構，對外通常采用網口進行數據上傳。基于下級系統的接口設計，通常還需要配備額外的硬件結構單元，如中海油主控站中的FPGA+DDR單元。以處理器為中心的主控站需要操作系統軟件的支持，工作量大，軟硬件都比較復雜，通常適合應用在大型地震勘探系統中。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站，其結構簡單、具有高擴展性和高靈活性。本技術的技術方案為一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站，包括有現場可編程門陣列，以及分別與現場可編程門陣列連接的DDR數據緩存接口、爆炸機接口、下級系統接口單元和數據上傳接口模塊；所述的下級系統接口單元包括有命令接口和數據接口，所述的命令接口是由與現場可編程門陣列連接的并/串轉換器和與并/串轉換器連接的驅動器組成，所述的數據接口是由與現場可編程門陣列連接的串/并轉換器和與串/并轉換器連接的均衡器組成。所述的數據上傳接口模塊選用網口 PHY芯片和USB接口芯片。所述的命令接口和數據接口均為兩個，且兩個命令接口相對現場可編程門陣列對稱設置，兩個數據接口相對現場可編程門陣列對稱設置。所述的驅動器選用驅動器CLC001 ;所述的均衡器選用均衡器CLC012。所述的爆炸機接口選用光電隔離芯片4N35和繼電器G5V1組合而成。本技術的優點(I)、本技術具有高擴展性、高靈活性整個主控站結構緊湊簡潔，面積小；基于FPGA為核心的結構,利用業界先進的FPGA內嵌處理器IP核的技術,主控站可回歸到傳·統的處理器+系統軟件的架構，具有很強的可擴展性，既可滿足中小型地震勘探系統的設計需求，同時可滿足大型地震勘探系統的設計需求。(2)、本技術中涉及的各部件均采用硬件實現方式，實時性高，且同時具有USB接口和網絡接口，二者均為目前常用的高速數據傳輸方式，基本可滿足所有地震勘探系統的數據傳輸。(3)、本技術既可與交叉站連接，也可直接與采集站連接，采用LVDS高速差分電傳輸方式與交叉站或采集站進行通信，避免采用光纖通信時的不易維護的缺點。本技術均為硬件實現方式，實時性高，結構緊湊，面積小，現場可編程門陣列內部驅動邏輯可以模塊化，擴展性高，對于不同的地震勘探儀器，DDR數據緩存接口和數據上傳接口模塊均可保持基本不變，只需更改下級系統接口驅動模塊即可進行主控站的再使用，靈活性很高，整個主控站無需操作系統支持，復雜度相對較低，對野外施工提供了極大地便利。本技術既適用于小型地震勘探系統中的單纜結構，也適用于千道中型儀器。附圖說明圖I是本技術的結構示意圖。圖2是本技術主控站在單纜結構下的連接框圖。具體實施方式見圖1，一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站，包括有現場可編程門陣列1，以及分別與現場可編程門陣列I連接的DDR數據緩存接口 2、網口 PHY芯片3、USB接口芯片4、爆炸機接口 9和下級系統接口單元；下級系統接口單元包括有兩個相對現場可編程門陣列I對稱設置的命令接口和兩個相對現場可編程門陣列I對稱設置的數據接口，命令接口是由與現場可編程門陣列I連接的并/串轉換器5和與并/串轉換器5連接的驅動器CLC001 6組成，數據接口是由與現場可編程門陣列I連接的串/并轉換器7和與串/并轉換器7連接的均衡器CLC012 8組成。見圖2，本技術主控站在單纜結構下的連接使用主控站替代交叉站的位置，主控站的下級系統接口直接與采集站連接，進行采集數據的收集和上傳，主控站的網口 PHY芯片3和USB接口芯片4與便攜式筆記本連接，將收集轉換后的數據上傳進行顯示和存儲，簡化了系統結構，為野外施工提供了很大的靈活性。本技術的使用原理( I)、主控站上電后，進行初始化，初始化主要完成主控站內部模塊的初始狀態的賦值，配置外圍硬件設備，使處于準備狀態。初始化過程中，主控站將收集采集板回送的包信息，完成其內部變量的初始化，為此后的數據重組做準備。(2)、完成初始化后，等待上傳通道配置命令，該命令是使用USB接口還是PHY網口或者二者兼用進行數據上傳，如果不配置該項命令，則主控站內部將默認采用USB接口或PHY網口中的某個接口進行數據上傳。(3)、完成以上配置后，主控站等待用戶命令，啟動數據處理；下級系統接口單元完成交叉站或采集站的對接，進行數據和命令的傳輸，接口速率為144Mbps ;現場可編程門陣列I負責數據時序轉道序并將轉換后數據寫入DDR數據緩存接口 2，同時可直接驅動網口PHY芯片3和USB接口芯片4，進行數據的上傳。(4)、每次采集數據的命令由爆炸機進行觸發，具體觸發流程如下主控站通過爆·炸機接口 9與爆炸機連接，主控站發送準備采集信號到爆炸機，爆炸機啟動外部裝置產生爆炸，同時回送就緒信號給主控站，主控站接收就緒信號后，發送采集命令給采集站，進行一炮數據的采集。采集時間長度由用戶采集之前配置的記錄長度決定。權利要求1.一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站，其特征在于包括有現場可編程門陣列，以及分別與現場可編程門陣列連接的DDR數據緩存接口、爆炸機接口、下級系統接口單元和數據上傳接口模塊；所述的下級系統接口單元包括有命令接口和數據接口，所述的命令接口是由與現場可編程門陣列連接的并/串轉換器和與并/串轉換器連接的驅動器組成，所述的數據接口是由與現場可編程門陣列連接的串/并轉換器和與串/并轉換器連接的均衡器組成。2.根據權利要求I所述的一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站，其特征在于所述的數據上傳接口模塊選用網口 PHY芯片和USB接口芯片。3.根據權利要求I所述的一種地球物理本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地球物理勘探數據采集儀器的主控站，其特征在于：包括有現場可編程門陣列，以及分別與現場可編程門陣列連接的DDR數據緩存接口、爆炸機接口、下級系統接口單元和數據上傳接口模塊；所述的下級系統接口單元包括有命令接口和數據接口，所述的命令接口是由與現場可編程門陣列連接的并/串轉換器和與并/串轉換器連接的驅動器組成，所述的數據接口是由與現場可編程門陣列連接的串/并轉換器和與串/并轉換器連接的均衡器組成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋克柱，曹桂平，楊俊峰，曹平，吳增海，商林峰，呂文貴，董磊，
申請(專利權)人：合肥國為電子有限公司，
類型：實用新型
國別省市：