专利名称：一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站的制作方法
技术领域：
本发明涉及地震数据采集和传输系统，具体是一种地球物理勘探数据采集仪器的
主控站。
背景技术：
目前国内外最为先进的地震勘探仪器中的数据汇总系统当属法国Sercel公司的428系列陆上地震数据汇总系统，中海油海上地震数据汇总系统-“海亮“系统，中石油 ES109万道陆上地震仪系统等。法国Sercel公司在陆上地震仪器研制方面积累了多年经验，其最新推出的428系列，在其408的基础上改进后功能更加强大。主控板(其称中央单元)依然采用服务器/客户机架构。其中服务器完成整个系统采集数据的汇总功能，通过网口对外输出汇总数据给客户机进行显示。其主控板内部采用高性能处理器加硬盘架构进行数据解析和缓存，需要操作系统支持，系统结构复杂，扩展性较差，体积庞大，工程施工中必须附带工程勘探车，通常只适合大型地震勘探系统。中海油“海亮“地震数据汇总系统同样采用与Sercel类似的结构，即处理器+系统软件的结构。为了与下级采集系统进行接口，其还采用了 FPGA+DDR单元完成采集数据初步缓存，之后由FPGA将缓存数据通过系统地址和数据总线转发给处理器，同样最终由处理器通过网口将数据转发给客户机进行显示和最终的数据存储。该结构具有较大的复杂度，需要操作系统支持，扩展性较差，同样通常只适合大型地震勘探系统。中石油ES109万道陆上地震汇总系统采用了中海油汇总系统的类似结构，同样具有扩展性差，体积庞大，只适合大型地震勘探系统的特点。地震勘探系统中数据汇总系统，即主控站，通常需要完成数据重组(时序转道序)，大容量数据缓存，数据上传工作站的任务，结构相对复杂，目前地震勘探仪器数据汇总系统普遍采用以嵌入式处理器为中心的架构，对外通常采用网口进行数据上传。基于下级系统的接口设计，通常还需要配备额外的硬件结构单元，如中海油主控站中的FPGA+DDR单元。以处理器为中心的主控站需要操作系统软件的支持，工作量大，软硬件都比较复杂，通常适合应用在大型地震勘探系统中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，其结构简单、具有高扩展性和高灵活性。本发明的技术方案为
一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，包括有现场可编程门阵列，以及分别与现场可编程门阵列连接的DDR数据缓存接口、爆炸机接口、下级系统接口单元和数据上传接口模块；所述的下级系统接口单元包括有命令接口和数据接口，所述的命令接口是由与现场可编程门阵列连接的并/串转换器和与并/串转换器连接的驱动器组成，所述的数据接口是由与现场可编程门阵列连接的串/并转换器和与串/并转换器连接的均衡器组成。所述的数据上传接口模块选用网口 PHY芯片和USB接口芯片。所述的命令接口和数据接口均为两个，且两个命令接口相对现场可编程门阵列对称设置，两个数据接口相对现场可编程门阵列对称设置。所述的驱动器选用驱动器CLC001 ;所述的均衡器选用均衡器CLC012。所述的爆炸机接口选用光电隔离芯片4N35和继电器G5V1组合而成。
本发明的优点
(I)、本发明具有高扩展性、高灵活性整个主控站结构紧凑简洁，面积小；基于FPGA为核心的结构，利用业界先进的FPGA内嵌处理器IP核的技术，主控站可回归到传统的处理器+系统软件的架构，具有很强的可扩展性，既可满足中小型地震勘探系统的设计需求，同时可满足大型地震勘探系统的设计需求。(2)、本发明中涉及的各部件均采用硬件实现方式，实时性高，且同时具有USB接口和网络接口，二者均为目前常用的高速数据传输方式，基本可满足所有地震勘探系统的数据传输。(3)、本发明既可与交叉站连接，也可直接与采集站连接，采用LVDS高速差分电传输方式与交叉站或采集站进行通信，避免采用光纤通信时的不易维护的缺点。本发明均为硬件实现方式，实时性高，结构紧凑，面积小，现场可编程门阵列内部驱动逻辑可以模块化，扩展性高，对于不同的地震勘探仪器，DDR数据缓存接口和数据上传接口模块均可保持基本不变，只需更改下级系统接口驱动模块即可进行主控站的再使用，灵活性很高，整个主控站无需操作系统支持，复杂度相对较低，对野外施工提供了极大地便利。本发明既适用于小型地震勘探系统中的单缆结构，也适用于千道中型仪器。
图I是本发明的结构示意图。图2是本发明主控站在单缆结构下的连接框图。
具体实施例方式见图1，一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，包括有现场可编程门阵列1，以及分别与现场可编程门阵列I连接的DDR数据缓存接口 2、网口 PHY芯片3、USB接口芯片4、爆炸机接口 9和下级系统接口单元；下级系统接口单元包括有两个相对现场可编程门阵列I对称设置的命令接口和两个相对现场可编程门阵列I对称设置的数据接口，命令接口是由与现场可编程门阵列I连接的并/串转换器5和与并/串转换器5连接的驱动器CLC001 6组成，数据接口是由与现场可编程门阵列I连接的串/并转换器7和与串/并转换器7连接的均衡器CLC012 8组成。见图2，本发明主控站在单缆结构下的连接使用主控站替代交叉站的位置，主控站的下级系统接口直接与采集站连接，进行采集数据的收集和上传，主控站的网口 PHY芯片3和USB接口芯片4与便携式笔记本连接，将收集转换后的数据上传进行显示和存储，简化了系统结构，为野外施工提供了很大的灵活性。本发明的使用原理
(I)、主控站上电后,进行初始化,初始化主要完成主控站内部模块的初始状态的赋值，配置外围硬件设备，使处于准备状态。初始化过程中，主控站将收集采集板回送的包信息，完成其内部变量的初始化，为此后的数据重组做准备。(2)、完成初始化后，等待上传通道配置命令，该命令是使用USB接口还是PHY网口或者二者兼用进行数据上传，如果不配置该项命令，则主控站内部将默认采用USB接口或PHY网口中的某个接口进行数据上传。(3)、完成以上配置后，主控站等待用户命令，启动数据处理；下级系统接口单元完成交叉站或采集站的对接，进行数据和命令的传输，接口速率为144Mbps ;现场可编程门阵列I负责数据时序转道序并将转换后数据写入DDR数据缓存接口 2，同时可直接驱动网口PHY芯片3和USB接口芯片4，进行数据的上传。 (4)、每次采集数据的命令由爆炸机进行触发，具体触发流程如下主控站通过爆炸机接口 9与爆炸机连接，主控站发送准备采集信号到爆炸机，爆炸机启动外部装置产生爆炸，同时回送就绪信号给主控站，主控站接收就绪信号后，发送采集命令给采集站，进行一炮数据的采集。采集时间长度由用户采集之前配置的记录长度决定。
权利要求
1.一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，其特征在于包括有现场可编程门阵列，以及分别与现场可编程门阵列连接的DDR数据缓存接口、爆炸机接口、下级系统接口单元和数据上传接口模块；所述的下级系统接口单元包括有命令接口和数据接口，所述的命令接口是由与现场可编程门阵列连接的并/串转换器和与并/串转换器连接的驱动器组成，所述的数据接口是由与现场可编程门阵列连接的串/并转换器和与串/并转换器连接的均衡器组成。
2.根据权利要求I所述的一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，其特征在于所述的数据上传接口模块选用网口 PHY芯片和USB接口芯片。
3.根据权利要求I所述的一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，其特征在于所述的命令接口和数据接口均为两个，且两个命令接口相对现场可编程门阵列对称设置，两个数据接口相对现场可编程门阵列对称设置。
4.根据权利要求I所述的一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，其特征在于所述的驱动器选用驱动器CLCOOl ;所述的均衡器选用均衡器CLC012。
5.根据权利要求I所述的一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，其特征在于所述的爆炸机接口选用光电隔离芯片4N35和继电器G5V1组合而成。
全文摘要
本发明公开了一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站，包括有现场可编程门阵列，以及分别与现场可编程门阵列连接的DDR数据缓存接口、爆炸机接口、下级系统接口单元和数据上传接口模块。本发明均为硬件实现方式，实时性高，结构紧凑，面积小，现场可编程门阵列内部驱动逻辑可以模块化，扩展性高，对于不同的地震勘探仪器，DDR数据缓存接口和数据上传接口模块均可保持基本不变，只需更改下级系统接口驱动模块即可进行主控站的再使用，灵活性很高，整个主控站无需操作系统支持，复杂度相对较低。
文档编号G05B19/418GK102778876SQ20121025735
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月24日 优先权日2012年7月24日
发明者吕文贵, 吴增海, 商林峰, 宋克柱, 曹平, 曹桂平, 杨俊峰, 董磊 申请人:合肥国为电子有限公司