专利名称：海洋激电探测系统甲板机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及海洋探测领域，具体涉及海洋激电探测系统甲板机。
背景技术：
现如今陆上资源勘探与开采仪器设备种类已越来越多，陆上资源的勘探与开采已经变得越来越困难，因而世界上许多国都将目光瞄准了海洋这一广阔而又富饶的领域。电法探测是众多地球物理探测方法中种类最多，使用范围最广，适用性最强的一门分支学科。 基于电法勘探的仪器已层出不穷，但是在海洋领域里的电法勘探设备还相当缺乏，包括配套的甲板监控设备。在国家863计划项目的支持下，本申请所涉及的海洋激电探测系统甲板机已研制成功，取得了良好的效果。目前海洋上使用的甲板机大多都是采用一个现成的计算机或者笔记本电脑，供电较依赖船上发电机，自身不能长时间工作，且由于密封性不好，不能在海上较潮湿的环境下长时间正常工作。本申请所涉及的海洋激电探测系统甲板机的技术结构由嵌入式工控机主板(要求尺寸小、功耗低、性能好)、大容量存储固态盘、彩色触摸显示屏、驱动电路板以及供电系统等组成，硬件电路板和供电配置类似于工业领域使用要求较高的工控柜，但要求便携、可长时间在海上工作、密封防水等特性。目前市场上这种面向海洋探测领域的甲板机还没有形成产业化，供电持续时间短、体积过大等方面还有待继续提高。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种使工控机与供电系统一体化的海洋激电探测系统甲板机，以解决海洋上工作仪器供电不方便、供电时间短且不易携带以及使用操作复杂不方便等难题。本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是设有甲板控制单元、甲板通讯单元和甲板供电单元，它们通过板载的接口引线以及供电电源线相连。其中甲板控制单元通过其嵌入式工控机即CPU主板由数据线与甲板通讯单元的USB航插接口、232/485航插接口、网口航插接口及PS2航插接口相连，甲板供电单元通过其DC/DC给CPU主板供电，又通过其MV-5V的DC/DC与232转485模块相连。所述的甲板控制单元包括CPU主板、硬盘、TFT显示屏及显示屏背光供电电路板， 设计有显示器外壳包装的甲板机面板，将CPU主板、硬盘固定在所述面板中；所述TFT显示屏及显示屏背光供电电路板通过显示屏屏线和4针接口的电源线分别与CPU主板相连。所述甲板机面板设计有用于连接甲板供电单元的MV电源输出航插接口以及 220V交流电充电和供电输入接口。所述甲板机面板，其面板中间区域为TFT显示屏，TFT显示屏通过屏线及供电电源线与CPU主板连接，CPU主板上有对应的屏线和电源线接口 ；CPU主板的电源线使用耐高温线并做好12位插针的连接器直接接在CPU主板对应接口上，硬盘接线有数据线和电源线， 连接好后用尼龙扎带紧固在CPU主板上。[0009]所述的硬盘采用U8M Bytes缓存。所述的CPU主板可以采用PCM-9361型号的CPU主板。所述的甲板通讯单元的航插接口包括2个USB航插接口、2个232/485航插接口、 1个网口航插接口、1个PS2航插接口，其中航插接口通过信号线与CPU主板上的外设接口相连。所述航插接口还包括可用于连接甲板供电单元的MV电源输出和220V交流电输入接口。所述的甲板供电单元可以包括12V蓄电池、24V-5V的DC/DCJ4V-12V的DC/DC、隔离变压器、AC/DC以及过流保护电路，其中有2个电压12V容量20A · H的蓄电池，它们通过耐高温、可过大电流的电源线与DC/DC的输入端相连；有MV-5V和MV-12V的DC/DC，都是带隔离型的，它们通过电源线分别与CPU主板的5V、12V输入端相连；隔离变压器通过粗线径的电源线与AC/DC的输入端相连；AC/DC是将220V交流电转换成直流MV，在经过DC/ DC将24V转换成5V和12V给CPU主板、硬盘和TFT显示屏供电。所述隔离变压器的变压比为1 :1，能够有效地稳定交流220V电压。所述甲板控制单元设置为AT电源模式即上电启动模式。本实用新型与以往技术相比，具有以下优点及突出性进步其一.甲板机外设航插接口齐全(拥有2个232串行接口，2个远距离485通讯接口，可同时使用5个USB接口，有网口和PS2接口，还有220V交流供电输入接口以及MV 直流输出接口)，功能强大，可同时对多个通道进行观测，而且操作简单，用户很容易学会使用。其二 .供电选择自由度大，有直流和交流2种选择，蓄电池容量大可在海上长时间工作。内置两个20A · H的蓄电池，合计40A · H，在充电饱和后工控机正常工作可持续8 个小时。其三.可实现控制工控机对双频激电信号的多通道数据采集与存储；与水下发送机和水面甲板机通信及数据传输；对水压等环境信息实时监测。通过以上手段可实现水下信息采集与测量。目前我们所做的项目中共有7个通道进行数据采集并实时上传，同时还外挂有高度计、声学猫、水压传感器以及GPS等外设，通过操作甲板机可实时观测相关数据。其四.甲板机电路板的安装固定采用双层阁楼式设计(底层板固定电池、隔离变压器，上层板固定AC/DC、DC/DC、充电器以及供电电路板等)，电路板中发热器件均充分与散热板相接触，并将电路板间隙的地方做成栅形，使其电路板间空气流通良好，这样就可具有良好的散热效果；同时将各功能单元设计为独立模块，各模块间灵活而又牢固的拼接技术， 使得该甲板机便携、牢固且易维修。本实用新型可以广泛应用于海洋激电探测系统甲板机操作平台、测井操作平台以及其它野外探测设备的操作平台等。目前能源稀缺，物探行业逐渐成为热门，相应的物探仪器设备行业发展迅速，本实用新型可广泛应用于相关仪器设备的操作平台，具有很高的商业价值，市场前景乐观。
[0022]图1是本实用新型海洋激电探测系统甲板机的结构图。图2是本实用新型海洋激电探测系统甲板机的电气原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型提供的海洋激电探测系统甲板机，硬件部分主要包括甲板控制单元、 甲板供电单元以及甲板通讯单元。其中如图1所示，甲板控制单元通过其嵌入式工控机 (CPU主板)由数据线与甲板通讯单元的USB航插接口、232/485航插接口、网口航插接口及 PS2航插接口相连。甲板供电单元通过其DC/DC给CPU主板供电，又通过其MV-5V的DC/ DC与232模块转485模块相连。1.甲板控制单元甲板控制单元的结构如图1所示包括CPU主板PCM-9361(Intel处理器N270主频1. 6GHz)、64G硬盘(SATA接口)、12. 1英寸的TFT显示屏及显示屏背光供电电路板等，设计有显示器外壳包装的面板，使用3mm的铜柱及螺丝将CPU主板、硬盘等固定在面板背面； PCM-9361可以支持高达2GB的内存存储器，有5个USB2. 0适配端口，IOOOMbps的网络接口，LVDS/TTL接口，支持2个SATA接口和COM接口，主控电压为5V和12V ；所述的硬盘使用了 128M Bytes缓存，为同类级别产品中容量最大的，不仅提高了性能，还可以大幅度延长硬盘的写入寿命，在日常使用当中，增大缓存容量可以提高些请求的缓存命中率；TFT显示屏48万像素，对比度高达600 :1，电源供电电压3. 3V或者5V，功耗6. 4W，符合海洋激电探测仪器低功耗、省电的器件选型要求。甲板机面板提供的航插接口包括2个USB接口、2个232/485通讯接口、1个网口和1个PS2都是通过信号线或数据线将主板上的外设接口弓丨到面板航插上，24V电源输出和 220V交流电输入也设计有航插接口，以方便用户使用，此外还设计有操作键盘。2.甲板供电单元该甲板供电单元的结构如图1所示包括2个电压12V容量20A · H的蓄电池、 24V-5V的DC/DCJ4V-12V的DC/DC、隔离变压器、AC/DC以及过流保护电路。其中DC/DC都是带隔离型的，隔离变压器的变压比为1 :1，降低市电220V引进的工频干扰，AC/DC是将 220V交流电转换成直流MV，在经过DC/DC将24V转换成5V和12V给CPU主板、固态盘和 TFT彩色LCD供电。甲板机已设置AT电源模式(即上电启动)。两种启动方式220V交流供电AC供电时，请将专用供电线接上航插，将开关打在“0N”，关机后请将开关打在“OFF”。DC直流供电DC供电开关是一个三态双路开关，DC供电时将开关打在“DC供电”; 内部给电池充电时，将开关打在“DC充电”；在不需要DC供电或者充电完毕的情况下，将开关打在“OFF档”。所述过流保护电路为现有技术，其由肖特基二极管和5A保险管串联组成，具有单向性和过流保护特性。3.甲板通讯单元该甲板通讯单元航插接口由面板航插提供，包括2个4芯的USB航插接口、1个8 芯的网口/LAN、1个6芯的PS2航插接口和2个6芯的232/485航插接口(其中1 2 3针定义为232接口，4 5针定义为485接口)。当甲板机和仪器通讯时可以选用232，或者是485， 选用232只需要配套的串口线即可，如果使用485，则要求仪器那一端有232-485转换器，将 232接口转换成485接口，通过安装的串口调试助手软件即可完成通讯测试实验。本实用新型提供的海洋激电探测系统甲板机，其整个系统电路的电气原理如图2 所示包括CPU主板、硬盘、TFT显示屏和供电电路。根据显示屏尺寸制作了甲板机面板，面板中间区域为显示屏，主板和显示屏通过配套的屏线连接，主板的电源线使用耐高温线并做好12位插针的连接器直接接在主板对应接口，硬盘接线有数据线和电源线，连接好后用尼龙扎带紧固在主板上；主板上所用到的外设接口均用相应的数据线牵引到面板航插，走线时平行走线避免交叉；电源部分两个12V直流蓄电池固定在甲板机箱底部，AC/DC固定在支架的中间层，220V输入端火线上接有2安的保险管，输出接到24-5V 24-12V的DC/DC输入，DC/DC输出端使用红(+5V)、黄(+12V)、黑(GND )三种颜色的高温线，5V和12V地线接在一起，按照图2接线，12V充电器安装在中间层隔板上，220V充电开关插座在面板上并有充电指示灯；在显示屏的右边是键盘，接主板的PS2接口，CPU主板和固态盘均固定在甲板机面板背面，电路板的安装采用直径3mm的螺钉、铜柱支撑和紧固；面板的下方是航插接口和充、放电开关，及插座等。布线说明布线原则是尽量降低信号和电源之间的干扰影响，所以布线时信号线和电源线尽可能分开走线，为了确保走线的安全和美观，尽可能采用走线卷布线，根据束线的多少使用不同规格的走线卷，并用尼龙扎带束紧、固定，这样可以充分减少因接线头接触不良而导致的电路信号不好、甲板机不能正常工作等不必要的麻烦，同时也尽可能地避免了所采集的信号受到干扰等问题。本实用新型提供的海洋激电探测系统甲板机，其工作过程如图3所示上电(将开关打在DC直流供电或者接上220V交流电，将开关打在交流供电)启动甲板机，甲板机直接开机运行固态盘里的Windos操作系统，然后自动运行温度监控软件及VNC桌面远程登陆软件，点击已安装的Labview软件图标，运行Labview软件，再连接好与其他仪器之间通讯的串口线，点击甲板机与海底仪器握手通讯图标，通讯成功后甲板机启动检查，设置甲板自检模式，海底仪器正常工作后回复甲板机一个命令，甲板机收到命令后启动甲板参数设置模式，将上次所设置的参数上传甲板机并随时存储，在调用数据采集监控窗口实时观测上传数据，海底仪器会将所测得的数据打包上传，这样即可实时读取上传的数据，对相关对象进行实时数据采集和监控，数据采集实验结束后点击结束工作图标，甲板机会向下发送关机命令，海底仪器接受到命令后会切断工作电源，这时海底仪器结束正常工作，同时甲板机观测窗口正常工作指示灯会由亮变暗，结束数据采集工作。
权利要求1.海洋激电探测系统甲板机，其特征在于设有甲板控制单元、甲板通讯单元和甲板供电单元，它们通过板载的接口引线以及供电电源线相连，其中甲板控制单元通过其嵌入式工控机即CPU主板由数据线与甲板通讯单元的USB航插接口、232/485航插接口、网口航插接口及PS2航插接口相连，甲板供电单元通过其DC/DC给CPU主板供电，又通过其MV-5V 的DC/DC与232模块转485模块相连。
2.根据权利要求1所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述的甲板控制单元包括CPU主板、硬盘、TFT显示屏及显示屏背光供电电路板，设计有显示器外壳包装的甲板机面板，将CPU主板、硬盘固定在所述面板中；所述TFT显示屏及显示屏背光供电电路板通过显示屏屏线和4针接口的电源线分别与CPU主板相连。
3.根据权利要求2所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述甲板机面板设计有用于连接甲板供电单元的MV电源输出航插接口以及220V交流电充电和供电输入接□。
4.根据权利要求2所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述甲板机面板，其面板中间区域为TFT显示屏，TFT显示屏通过屏线及供电电源线与CPU主板连接，CPU主板上有对应的屏线和电源线接口 ；CPU主板的电源线使用耐高温线并做好12位插针的连接器直接接在CPU主板对应接口上，硬盘接线有数据线和电源线，连接好后用尼龙扎带紧固在 CPU主板上。
5.根据权利要求1、2或4所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述的硬盘采用128M Bytes缓存。
6.根据权利要求1、2或4所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于采用 PCM-9361型号的CPU主板。
7.根据权利要求1所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述的甲板通讯单元的航插接口包括2个USB航插接口、2个232/485航插接口、1个网口航插接口、1个PS2 航插接口，所述的航插接口通过信号线与CPU主板上的外设接口相连。
8.根据权利要求1所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述的甲板供电单元包括12V蓄电池、24V-5V的DC/DCJ4V-12V的DC/DC、隔离变压器、AC/DC以及过流保护电路，其中12V蓄电池有2个，它们通过耐高温、可过大电流的电源线与DC/DC的输入端相连；有MV-5V和MV-12V的DC/DC，都是带隔离型的，它们通过电源线分别与CPU主板的5V、 12V输入端相连；隔离变压器通过粗线径的电源线与AC/DC的输入端相连；AC/DC是将220V 交流电转换成直流MV，在经过DC/DC将24V转换成5V和12V给CPU主板、硬盘和TFT显示屏供电。
9.根据权利要求8所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述隔离变压器的变压比为1 :1。
10.根据权利要求1所述的海洋激电探测系统甲板机，其特征在于所述甲板控制单元设置为AT电源模式即上电启动模式。
专利摘要本实用新型海洋激电探测系统甲板机设有甲板控制单元、甲板通讯单元和甲板供电单元，它们通过板载的接口引线以及供电电源线相连，其中甲板控制单元通过其嵌入式工控机即CPU主板由数据线与甲板通讯单元的USB航插接口、232/485航插接口、网口航插接口及PS2航插接口相连，甲板供电单元通过其DC/DC给CPU主板供电，又通过其24V-5V的DC/DC与232转485模块相连。本实用新型操作简单，可同时对多个通道进行观测，适用于海洋激电探测系统甲板机操作平台、测井操作平台以及其它野外探测设备的操作平台等。
文档编号G05B19/042GK202275296SQ201120428348
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者吴伟, 周少云, 李志华, 李荡, 郑彦鹏 申请人:中国地质大学(武汉)