[发明专利]用于地震勘探仪器的电源工作站及其工作方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及地震勘探仪器技术领域，具体来说是一种用于地震勘探仪器的电源工作站及其工作方法。

 

背景技术

针对地下石油、矿物质的位置判断采用对所测区域进行炸药围起来，通过炸药的爆炸后产生声波的反射数据来判断地下物质的材质。此种方法需要地震勘探仪器中的数据采集系统可以准确的采集到地下反射回来的各类数据信息，以供后期进行相关的研究分析，从而进行地下物质的判断。因此，地震勘探仪器中的数据采集装置在实际使用时，拥有多个数据采集设备，并且遍布整个所测区域，范围较广、数量众多。

目前国内外最为先进的地震勘探仪器中的数据采集系统为中海油海上地震数据采集系统海亮系统，中石油ES109万道陆上地震仪系统等。中海油海亮地震数据采集系统为实现大容量数据传输，其数据传输率达到240Mbps以支持硬实时数据传输。即海亮系统中间节点并不进行数据的缓存，而是通过高数据传输率达到所采集数据的实时上传，此种方式系统结构最为简单，但是高数据率对传输稳定性提出了较高的要求，继而对传输介质提出了很高的要求，故“海亮”系统的传输电缆都是特制的，成本很高，不适合陆地上大范围推广应用。另外“海亮”系统的供电方式是单一集中式供电，即单条缆通过一条高压线对所有采集站进行供电，此种供电方式的选择基于海上实际工作条件的限制，即所有的采集站必须封入电缆中，无法在中间节点放置外接电瓶，不适合在地面上使用。

中石ES109是陆上地震采集系统，其设计初衷基于完全无死时间的理念，将整个系统的复杂性大大提升，直接造成系统稳定性差，功耗大等严重问题。基于无死时间的理念，ES109系统采用双路RS485接口进行数据传输，中间不加任何缓存，实现了采集数据的实时传输，结果证明在大道数情况下，这种方式稳定性差，功耗大，系统鲁棒性弱，很难适应野外恶劣的工作条件。

从地震勘探仪器越来越大型化对强带道能力的需要出发，结合野外施工的特点，设计具备缓存功能的中间站点是必需的，同时集中式供电方式大大简化了野外施工，故也是推荐的。因此如何开发出一种集缓存和供电于一身的电源工作站，从而实现大道数特别是万道，稳定性好且野外施工灵活的用于大型地震勘探仪器的电源工作站已经成为急需解决的技术问题。

 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中电源工作站无法集数据采集、缓存转发和供电功能集中的缺陷，提供一种用于地震勘探仪器的电源工作站及其工作方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于地震勘探仪器的电源工作站，包括FPGA芯片和与FPGA芯片相连的本地电源，还包括主SDRAM、从SDRAM、本地数据采集芯片、电源管理模块和网络变压器，所述的本地数据采集芯片与FPGA芯片的采集驱动模块相连，所述的主SDRAM和从SDRAM分别与FPGA芯片的SDRAM乒乓控制模块相连，所述的网络变压器通过电源管理模块与FPGA芯片的电源控制模块相连。

所述的FPGA芯片为CycloneIII系列。

所述的本地数据采集芯片中的数模变换芯片为ADS1282。

用于地震勘探仪器的电源工作站的工作方法，包括以下步骤：

电源工作站进行本地初始化，初始化主SDRAM和从SDRAM，通过电源管理模块关闭两侧电压输出；

监测模式命令输入，监测上端口和下端口是否有模式命令输入；

数据读取和传送，通过主SDRAM和从SDRAM进行数据读取和传送。

所述的监测模式命令输入包括以下步骤：

FPGA芯片监听两侧端口是否有模式命令输入；

监听上端口是否有模式命令输入，若有，则开启下端口电压输出，锁定方向，准备正常接收命令；若没有，则监听下端口是否有模式命令输入；

监听下端口是否有模式命令输入，若有，则开启上端口电压输出，锁定方向，准备正常接收命令；若没有，则继续监听两侧端口是否有模式命令输入。

所述的数据读取和传送包括以下步骤：

从主控站接收到启动采集命令，开始采集；

通过一号采集站采集数据写入主SDRAM中，读取从SDRAM中的数据至主控站；

判断从SDRAM中数据是否读取完毕，若未读取完毕则继续读取；

若从SDRAM中数据读取完毕，刚将采集数据写入从SDRAM中，读取主SDRAM中的数据；