专利名称：支持IPv6协议的地震数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地震数据采集装置，特别是涉及一种支持IPv6协议的地震数据采集装置。
背景技术：
我国地震台观测网在国家九五、十五计划实施以后，逐步实现了数字化、网络化建设，已实现了网络建设到台站、建设到仪器。作为地震观测台网中的关键设备之一，地震数据采集装置也已实现了网络化进程。目前地震台观测网建成了以IPv4协议为主的行业观测网络。然而，随着互联网的飞速发展，在地震台观测网建设过程中，IPv4网络技术的局限性凸显一方面，IPv4网络地·址即将耗尽；另一方面，IPv4不能提供完全安全可靠的数据服务，而这些也成为进一步建设发展地震台观测网所要解决的重要问题。因此，在地震台观测网中使用既支持IPv4协议，也支持IPv6协议的地震数据采集装置，成为必然趋势。
实用新型内容鉴于上述原因，本实用新型的目的在于提供一种既支持IPv4协议，也支持IPv6协议的地震数据采集装置。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种支持IPv6协议的地震数据采集装置，安装于一密封机箱内，其特征在于，它包括多路模数转换电路，CPLD, FPGA，授时电路及中央处理器；多路模数转换电路的信号输出端依次经该CPLD、FPGA与该中央处理器的一组I/O口相连接，该授时电路的信号输出端经该FPGA与该中央处理器的另一组I/O 口相连接；该中央处理器中安装有支持IPv4和IPv6协议的Iinux操作系统。所述授时电路包括GPS模块、单片机、CMOS器件、比较器；该GPS模块的信号输出端与该单片机的信号输入端相连接，该单片机的信号输出端与该CMOS器件的信号输入端相连接，该CMOS器件的信号输出端与该比较器的信号输入端相连接。所述模数转换电路包括模数转换器和一个可输出任意波形的数模转换器。所述CPLD还与一标定信号发生器相连接，所述数模装换器输出的任意波形经所述CPLD及标定信号发生器对地震传感器进行标定。所述CPLD还与一电压温度监视芯片相连接，该电压温度监视芯片的型号为AD24445。所述CMOS器件为74HC04，所述比较器为TLC3702。本实用新型的优点在于本实用新型的地震数据采集装置，既支持IPv4协议也支持IPv6协议，能够满足进一步建设地震台观测网的需要，可广泛应用于未来的地震台观测网中。
图I是本实用新型的组成结构示意图；图2是本实用新型中授时电路的主要组成结构示意图；图3是本实用新型一具体实施例中授时电路的部分电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。图I是本实用新型的组成结构示意图，图2是本实用新型中授时电路的主要组成结构示意图。如图所示，本实用新型的支持IPv6的地震数据采集装置，安装于一密封机箱内，包括多路模数转换电路I，可编程逻辑器件(CPLD, Complex Programmable LogicDevice) 2,可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array) 3,授时电路4,中央处理器(CPU) 5。地震传感器的信号输出端经运算放大器与多路模数转换电路I的信号输入端相连接，多路模数转换电路I的信号输出端依次经CPLD 2,FPGA 3与中央处理器5的一组I/
O口相连接，授时电路4的信号输出端经FPGA 3与中央处理器5的另一组I/O 口相连接，中央处理器5中安装有支持IPv4和IPv6协议的Iinux操作系统。其中，多路模数转换电路I包括三个模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，及一个数模转换器(16位)。于一具体实施例中，模数转换器可选用TI公司的ADS1281，其为24位差分输入的模数转换器，于20K采样率时能达到19位分辨率，而且功耗较低(为20K/8mW)，采用±2. 5V供电，参考电压外置±2. 5V。CPLD 2用于接收经模数转换电路转换后的数字信号，并将该数字信号经FPGA 3传输给中央处理器5，也可将该数字信号存储于EEROM中；同时，CPLD 2还分别与一用于监测电压和温度的电压温度监视芯片，以及一标定信号发生器相连接，所述数模转换器可输出一任意波形，该波形经CPLD及标定信号发生器对地震传感器进行标定。于一具体实施例中，CPLD选用XC2C64，144脚封装，共128个宏单元，该器件不仪功耗低而且性能可靠；电压温度监视芯片选用AD24445，该芯片具有5通道，自带温度传感器。授时电路4用于保证各个地震观测点的时间同步精度，其主要包括GPS模块41、单片机42、CM0S器件43、比较器44等。GPS模块41的信号输出端与单片机42的信号输入端相连接，单片机42的信号输出端与CMOS器件43的信号输入端相连接，CMOS器件43的信号输出端与比较器44的信号输入端相连接。授时电路的工作过程为GPS模块41接收卫星信号，在与卫星信号同步后，通过串口将时间、位置等信息发送给单片机42，单片机42收到该信息后对该信息进行编码，编码格式为IRIG-B码，编码后的信息经CMOS器件43转换为差分信号，再经比较器44整形为标准CMOS电平信号后传输给FPGA 3。于一具体实施例中，GPS模块使用LEA-5X，单片机使用STC12LE5410AD, CMOS 器件使用 74HC04，比较器使用 TLC3702。FPGA 3收到上述CMOS电平信号后，从该CMOS电平信号中提取出每个上升沿以作为地震数据采集装置时间计数器的参考信号，同时，FPGA 3对编码后的时间、位置信息进行解码，并将解码后的时间、位置信息传输给中央处理器5，由中央处理器5从中提取出绝对时间信号作为地震数据采集装置的时间。于一具体实施例中，FPGA采用ACTEL公司生产的A3P250,该芯片具有250K门，36K字节RAM，IK字节FLASHROM，最多可设置157个I/O接口。中央处理器5接收经模数转换电路、CPLD、FPGA处理后的数字信号及经授时电路编码、FPGA解码后的观测点时间位置信息。中央处理器5上安装有嵌入式Linux操作系统，并在该系统下开发有采集数据处理程序、数据网络服务程序、数据记录程序等应用程序。采集数据处理程序可实现24位数据采集、FIR数字滤波运算、数据压缩存储等功能。该程序将所述接收到的数字信号(每秒2000点数据)进行数字滤波运算，并将运算处理后的数据存储于SDRAM中。数据网络服务程序对上述存储于SDRAM中经过运算处理的数据进行压缩、打包，并通过网络传输给用户。本实用新型中，通过对Linux系统的裁剪修改，使得数据网络服务程序可同时支持IPv4和IPv6协议，因而,数据可通过IPv4或IPv6网络向用户传输,用户也可以通过IPv4或IPv6网络向地震数据采集装置发送控制命令。数据记录程序将经数据网络服务程序压缩、打包后的数据存储在CF卡中。于一具体实施例中，中央处理器选用ATMEL公司的AT91SAM9263，该芯片集成ARM9TDMI内核，内置256K字节SRAM、2M字节FLASH、4个UART以及32个I/O接口，采用全静态设计，工作频率为206MHz，核心供电I. 8V(实际采用I. IV)。CPU外围扩展一片64M字节SDRAM，一片32M的NANDFLASH和以太网接口 ；CPU内部串口作为终端控制台。嵌入式Iinux操作系统采用2. 6. 27的内核，移植时将内核进行修改、定制和重新编译，使得内核能够同时支持IPv4和IPv6协议，然后对Iinux系统下网络应用程序进行修改编译，包括ifconfig、ftp、telnet、xinetd、wuftpd、intelnetd等程序,最终将编译完的内核和应用程序烧录到CPU中。本实用新型的支持IPv6的地震数据采集装置，由模数转换电路对采集的地震数据模拟信号数字化处理后经CPLD、FPGA传输给中央处理器，中央处理器上安装有定制修改后的Iinux操作系统,该修改后的Iinux系统同时支持IPv4和IPv6协议，因而，中央处理器处理后的地震数据可通过IPv4或是IPv6网络向用户传输，用户也可以通过IPv4或IPv6网络向地震数据采集装置发送控制命令。本实用新型能够满足进一步建设地震台观测网的需要，可广泛应用于未来的地震台观测网中。以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种支持IPv6协议的地震数据采集装置，安装于一密封机箱内，其特征在于，它包括多路模数转换电路，CPLD, FPGA，授时电路及中央处理器； 多路模数转换电路的信号输出端依次经该CPLD、FPGA与该中央处理器的一组I/O 口相连接，该授时电路的信号输出端经该FPGA与该中央处理器的另一组I/O 口相连接； 该中央处理器中安装有支持IPv4和IPv6协议的Iinux操作系统。
2.如权利要求I所述的支持IPv6协议的地震数据采集装置，其特征在于，所述授时电路包括GPS模块、单片机、CMOS器件、比较器； 该GPS模块的信号输出端与该单片机的信号输入端相连接，该单片机的信号输出端与该CMOS器件的信号输入端相连接,该CMOS器件的信号输出端与该比较器的信号输入端相连接。
3.如权利要求2所述的支持IPv6协议的地震数据采集装置，其特征在于，所述模数转换电路包括模数转换器和一个可输出任意波形的数模转换器。
4.如权利要求3所述的支持IPv6协议的地震数据采集装置，其特征在于， 所述CPLD还与一标定信号发生器相连接，所述数模装换器输出的任意波形经所述CPLD及标定信号发生器对地震传感器进行标定。
5.如权利要求4所述的支持IPv6协议的地震数据采集装置，其特征在于，所述CPLD还与一电压温度监视芯片相连接，该电压温度监视芯片的型号为AD24445。
6.如权利要求2所述的支持IPv6协议的地震数据采集装置，其特征在于，所述CMOS器件为74HC04，所述比较器为TLC3702。
专利摘要本实用新型提供一种支持IPv6协议的地震数据采集装置，安装于一密封机箱内，它包括多路模数转换电路，CPLD，FPGA，授时电路及中央处理器；地震传感器的信号输出端经运算放大器与多路模数转换电路的信号输入端相连接，多路模数转换电路的信号输出端依次经CPLD、FPGA与中央处理器的一组I/O口相连接，授时电路的信号输出端经FPGA与中央处理器的另一组I/O口相连接；中央处理器中安装有支持IPv4和IPv6协议的linux操作系统，因而，地震数据可通过IPv4或是IPv6网络向用户传输，用户也可以通过IPv4或IPv6网络向地震数据采集装置发送控制命令。本实用新型能够满足进一步建设地震台观测网的需要，可广泛应用于未来的地震台观测网中。
文档编号G01V1/22GK202748479SQ201220394819
公开日2013年2月20日 申请日期2012年8月9日 优先权日2012年8月9日
发明者李江, 陈阳, 薛兵, 朱小毅, 彭朝勇, 林湛, 李建飞, 周银兴, 刘明辉, 庄丹宁 申请人:中国地震局地震预测研究所