一种基于FGPA的海洋物探拖缆实时供电监测装备的制作方法

文档序号:12785035阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于FGPA的海洋物探拖缆实时供电监测装备,其特征在于:FGPA系统和高压电源设备;将物探仪器控制设备通过解析海洋物探拖缆设备下发的命令,以此来确定海洋物探拖缆设备的工作状态和相关电源监测参数;海洋物探拖缆设备处在上电稳态过程中,FPGA系统以一定的时间间隔,循环对海洋物探拖缆设备进行电源监测;监测结果通过高压电源设备响应后作出相关处理,高压电源设备再将相关处理结果返回给FPGA系统;海洋物探拖缆设逐级上电的过程称为上电初态,将逐级上电完成后的稳定状态称为上电稳态;所述电源监测包括:实时电源数据采集、电源数据处理即阈值比较,及根据电源数据处理结果做出相应反应。

2.根据权利要求1所述的基于FGPA的海洋物探拖缆实时供电监测装备,其特征在于:所述FGPA系统能够根据当前海洋物探拖缆设备的上电状态,自主选择电源监测方案,根据海洋物探拖缆设备的数字包数数量自主计算出当前的电源监测需要的阈值;数字包为海洋物探电缆设备采集和传输单元。

3.根据权利要求1所述的基于FGPA的海洋物探拖缆实时供电监测装备,其特征在于:所述在FPGA实现过程为:根据预设流程进行电源监测,预设流程是先进行电压检测,下发相关命令给高压电源设备,根据高压电源设备的测量电压值的返回,再进行对比,出现异常会直接通过高压电源设备切断电源,并通知物探仪器控制设备,等待故障排查和清除;电压如果正常,会进入电流检测,下发相关命令给高压电源设备,等待高压电源设备的测量电流值的返回,再进行对比,出现异常会直接通过高压电源设备切断电源,并通知物探仪器控制设备,等待故障排查和清除;电流如果正常,则完成了一次完整的电源监测流程,转回电压检测,等待下次电源监测流程的到来。

4.根据权利要求1所述的基于FGPA的海洋物探拖缆实时供电监测装备,其特征在于:所述FGPA系统包括:第二通信模块、协议解析模块、命令生成模块、监测状态机模块、阈值计算模块、电源协议模块、比较状态机模块、电源通信接口模块;

第二通信模块,实现与物探仪器控制设备的物理接口,采用通用的RS232解析逻辑,对物探仪器控制设备中第一通信模块传来的命令进行解析,然后传送至协议解析模块;同时将协议解析模块封装后的测量电压值和测量电流值转换成RS232信号,上传至物探仪器控制设备的第一通信模块中;

协议解析模块,接收第二通信模块的信号后进一步解析得到的上电命令,将上电命令送给命令生成模块、监测状态机模块和阈值计算模块;接收第二通信模块的信号进一步解析得到电压正常或异常命令、电流正常或异常命令,并将命令送给命令生成模块;通过电源协议模块上传的测量电压值和测量电流值,将测量电压值和测量电流值传给监测状态机模块;同时接收比较状态机模块的比较结果,并将比较结果上传给物探仪控制设备;

监测控制状态机模块,根据协议解析模块给出的相应命令,自主的选择电源比较方式;通过FPGA系统进行电源监测时,根据协议解析模块传来的测量电压值和测量电流值生成电压查询状态、等待电压比较状态,电流查询状态、等待电流比较状态和关闭电源状态命令给命令生成模块;同时将命令生成模块上传的测量电压值和测量的电流值通过协议解析模块传至物探仪器控制设备;为保证监测的有效和实时性,硬件比较模式优先级高于软件比较模式;

命令生成模块,根据协议解析模块的上电命令生成打开电源命令;根据监测控制状态机模块输出的命令状态生成相应的电压查询命令、电压比较命令,电流查询命令、电流比较命令和关闭电源状态信号;然后送给电源协议模块;根据比较状态机模块的输出生成电压正常,电流正常或关闭电源命令;

电源协议模块,一方面,对来自命令生成模块下传给的各种电源命令进行协议封装,翻译成高压电源设备可以识别的格式,并送入电源通信接口块中;另一方面,接收来自电源通信接口模块的测量的电源数据,测量的电源数据包括测量电压值和测量电流值,在软件比较时将相应的电源数据送至送入协议解析模块,在硬件比较进送入比较状态机模块中;

电源通信接口模块,将电源协议模块输出的相关命令转换成RS232信号输出给高压电源设备;同时对高压电源设备传回的RS232信号解析得到测量电源数据,送给电源协议模块;

高压电源设备,接收电源通信接口模块传来的RS232信号并解析到电压查询命令,电流查询、打开电源和关闭电源命令后,对当前输出电压值、电流值进行测量;同时将测量的电压值和电流值转换成RS232信号送给电源通信接口模块;

比较状态机模块,根据电源协议模块传来的测量电压值和测量电流值与阈值计算模块给出的阈值进行比较;如果比较结果异常,输出异常命令,实时通知监测状态机模块机模块输出关闭电源,并将异常情况通过协议解析模块上报给物探仪控制设备;如果比较正常,输出正常命令,只会将实时的电源参数,即测量电压和测量电流值通过协议解析模块上传给物探仪控制设备;

阈值计算模块,根据来自协议解析逻辑模块传递过来的上电命令中的数字包数量,自动计算出电流阈值和电压阈值,然后将电流阈值和电压阈值送入比较状态机模块中,作为电源监测的比较基准。

5.根据权利要求4所述的基于FGPA的海洋物探拖缆实时供电监测装备,其特征在于:所述监测控制状态机模块生成初始状态、软件标志状态、电压查询状态、等待电压比较状态,电流查询状态、等待电流比较状态和关闭电源状态的过程为:

初始状态,为0状态:复位初始状态,在这个状态中,将所有标志信号置低,该状态有两条跳转路径:接收到协议解析逻辑模块上电开始命令后,会进入软件比较状态,即状态1中;如果接受到协议解析逻辑模块传来的上电完成命令会进入硬件比较,即进入状态2;

软件标志,为状态1:在改变状态中,首先将软件比较标志置高,然后无条件跳转到状态2;

电压查询,为状态2:在状态2中,产生电压查询命令并输出,然后跳转到状态3;

等待电压比较,为状态3:等待电压比较结果,如果电压正常,则跳转到状态4,进行电流检测;如果电压异常,那么会跳转到状态6,产生关闭电源信号;

电流查询,为状态4:产生电流查询信号,随后跳转到状态5;

等待电流比较,为状态5:首先将电流监测标志置低,如果电压正常,则跳转到状态1,进行下一轮检测;如果电压异常,那么会跳转到状态6,产生关闭电源信号;

关闭电源,状态6:产生关闭电源信号,然后跳回状态0。

6.根据权利要求1所述的基于FGPA的海洋物探拖缆实时供电监测装备,其特征在于:所述高压电源设备中,根据电源监测的状态,对海洋物探拖缆设备进行控制,完成电压查询、电流查询、打开电源和关闭电源操作。

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