[发明专利]一种地球物理勘探数据采集仪器的主控站

说明书

 

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：

（1）、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。

附图说明

图1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。