一种用于微震系统对多点采集信号数据恢复装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微震监测信号数据恢复装置及方法，尤其是一种适用于微震系统对多点采集信号数据恢复装置及方法。
【背景技术】
[0002]微震信号包含大量的关于岩体受力变形破坏以及岩体裂纹活动的有用信息，通过监测、分析并推测岩体发生破坏的程度对微震事件进行预测、预报、预警。微震监测系统通过对矿震信号完整波形的分析，确定出每次震动的震动类型、发生力源及能量，对矿井冲击矿压危险程度进行评估，可以大大减少煤矿的冲击矿压灾害损失，产生巨大的经济效益和社会效益。而在微震监测系统中，微震信号的数据处理需是高速、准确可靠的，才能减少事故带来的危险，为煤矿冲击矿压等动力灾害防治方面带来有益的借鉴作用，并且能够获得巨大的经济和社会效益。
[0003]现有微震系统中存在以下缺点:数据恢复装置采用异步输出，各路信号输出时间不统一，各路信号之间存在相位差现象，不利于对采集信号进行对比和分析。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明的目的是要克服已有技术中的不足之处，提供一种能够对微震信号的数据进行高速、准确可靠处理的用于微震系统对多点采集信号数据恢复装置及方法。
[0005]技术方案:本发明的用于微震系统对多点采集信号数据恢复装置，包括24V开关电源模块U1、变压模块U2、以太网数据收发模块U3、数据处理模块U4和数模转换模块U5 ；所述电源模块Ul与变压模块U2相连；所述变压模块U2根据各模块电压需求进行降压；数据处理模块U4对以太网数据收发模块U3输出的数据进行处理后，将数据传输到数模转换模块U5 ;所述数模转换模块U5将接收的数字信号转换为模拟信号。
[0006]以太网数据收发模块U3采用J0011D01BNL_R网络变压器和LAN8720Ai以太网芯片；数据处理模块U4采用LPC1788FBD208数字处理芯片；数模转换模块U5采用AD5754芯片，各模块连接方式为级联连接。
[0007]所述数据处理模块U4开设大小为4K字节、存储时间为1ms的缓存空间，将接收的数据先放入缓存，再逐一读取数据。
[0008]所述数模转换模块U5将接收的数字信号转换为16路模拟信号，转换后的16路模拟信号先锁存在各自寄存器，再同时输出16路模拟信号。
[0009]使用上述装置的用于微震系统对多点采集信号数据恢复方法:通过对同步采集的不同采样点数据进行处理、还原、同步输出，由24V开关电源为各模块提供各种用电需求；以太网接口接收到的数据，经过自适应变压后，送至数据处理模块U4，处理后的数据经过数模转换模块U5将数字信号转化成模拟信号，同步输出16路模拟信号；具体步骤如下:
[0010]变压模块U2根据各模块电压需求进行降压和供电；以太网数据收发模块U3将接收数据发送到数据处理器模块U4，数据处理模块U4设置4KB字节大小、存储时间为1ms的缓存空间存储数据；并拆分以太网数据包，提取信号数据；
[0011]如果数据处理器发现数据包丢失，会将丢失的数据包帧号回送至发送端，发送端收到后会重发该数据包；
[0012]如果没有数据包丢失，信号数据封装成数模转换模块U5输入寄存器的数据存储格式；并将封装好的数据包以串行方式发送至数模转换模块U5，实现同时输出16路模拟信号。
[0013]有益效果，由于采用了上述方案，通过对同步采集的不同采样点数据进行处理、还原、同步输出，本发明为其应用环境提供了可靠有效的数据，减少危险发生的可能性，具有零丢包、无延时、高效率的优点。数据恢复装置由24V开关电源经变压后为各模块提供各种用电需求；以太网数据收发模块将接收数据发送到数据处理器模块，数据处理模块设置4KB字节大小、存储时间为1ms的缓存空间存储数据；并拆分以太网数据包，提取信号数据，如果数据处理器发现数据包丢失，会将丢失的数据包帧号回送至发送端，发送端收到后会重发该数据包。如果没有，信号数据封装成数模转换模块输入寄存器的数据存储格式；并将封装好的数据包以串行方式发送至数模转换模块。所述的该用于微震系统对多点采集信号数据恢复的装置通过数模转换模块将数字信号转化成模拟信号，并实现16通道信号的同步输出。数模转换器零丢包、无延时的还原模拟信号。该数据还原装置能同步输出16路模拟数据，工作效率高；检测并处理了丢包问题，可靠性高。
【附图说明】
[0014]图1是本发明用于微震系统对多点采集信号数据恢复装置原理框图。
[0015]图2是本发明变压模块U2变压的电路框图。
[0016]图3是本发明以太网数据收发模块U3原理框图。
[0017]图4是本发明数模转换模块U5原理框图。
[0018]图5是本发明数据处理模块U4处理数据流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0020]如图1所示，本发明的用于微震系统对多点采集信号数据恢复装置，主要由电源模块U1、变压模块U2、以太网数据收发模块U3、数据处理模块U4和数模转换模块U5组成。24V开关电源模块Ul为本实施例提供24V直流电压，经过变压模块U2，将输入电压24V分别转变为5V和正负15V，然后将5V转换为3.3V，以满足其他模块的用电需求和引脚配置。由于数模转换模块U5输出的是双极性模拟信号，正负15V电压用于给数模转换模块U5提供模拟电源。以太网数据收发模块U3接收以太网数据，解码数据，并将数据发送至数据处理模块U4。数据处理模块U4开设大小为4K字节、存储时间为1ms的缓存空间，将接收的数据先放入缓存，再逐一读取数据，然后在读取数据的前端加上控制字段，重新封装成数据包，并将封装好的数据包以串行方式发送至数模转换模块U5 ;数模转换模块U5解析数据包，提取数据，将转换后的16路模拟信号锁存在各自寄存器，再同时输出16路模拟信号。
[0021]所述的以太网数据收发模块U3采用J0011D01BNL_R网络变压器和LAN8720Ai以太网芯片；所述的数据处理模块U4采用LPC1788FBD208数字处理芯片；所述的数模转换模块U5采用AD5754芯片；各模块连接方式是级联连接。
[0022]所述数据处理模块U4开设大小为4K字节、存储时间为1ms的缓存空间，将接收的数据先放入缓存，再逐一读取数据。
[0023]如图2所示，所示的变压模块U2主要由24V转5V模块U21、24V转正负15V模块U22和5V转3.3V模块U23组成。所述的24V转5V模块U21主要由降压芯片N1、电容C75?C86、电阻R59?R66、电位计F1、电感L5?L6、二极管V1、单向瞬态电压抑制二极管TVS9组成，达到将输入24V电压降压至5V电压的目的；所述降压芯片NI的引脚2接24V电源电压；降压芯片NI的引脚3接电阻R61与24V电压相连；降压芯片NI的引脚4经电容C83接地；降压芯片NI的引脚5接电阻R63和电阻R65之间；降压芯片NI的引脚6经电容C84和C85以及电阻R66接地；降压芯片NI的引脚7直接接地；电容C75接在降压芯片NI的引脚I和NI的引脚8之间；电感L5接在二极管Vl和电解电容C76之间；电阻R89和电容C82先串联，再与电解电容C76?C77和二极管Vl并联接降压模块输出端+5V和地DGND ;所述的降压芯片NI型号为TPS54331。
[0024]在图2中，所述的24V转正负15V模块U22主要由变压芯片U8?U9、电容C122?C131、电阻R87?R92、电感L7?L8、二极管D4?D5组成，实现将24V输入电压转换成正负15V的目标。24V输入电压转换成正15V的电路连接为:降压芯片U8的引脚6接24V电源电压，降压芯片U8的引脚7通过连接R87和C122接地，降压芯片U8的引脚8与其引脚I