地震采集工程软件系统KLseis V

地震采集工程软件系统KLseis V（精选2篇）

1.地震采集工程软件系统KLseis V 篇一

关键词：地震数据采集器,电源监控,串口侦听

地震监测与预报已经成为全球一项重大课题,遥测数字地震台网正在全国范围内逐渐健全。遥测数字地震台网建成后,需要保证连续正常运行,出现“死机”时,观测记录中断,需要派专人到无人值守的遥测台解决故障,既浪费时间与经费,又增加了信号间断率。针对这种情况,设计开发了一套配合地震数据采集器工作的电源监控系统,能够准确可靠地监控各地震台站电源情况,使地震台网中心更好地掌握各台站电源情况,并且能对地震数据采集器实施远程控制。整个电源监控系统包括电源监控器和信息管理系统两部分[1]。

1 地震台网简介

地震检测台网主要包括台网处理中心和各台站。台网处理中心配有实时接收机、数据处理机、集线器等设备。通过集线器,中心内所有的计算机组成中心局域网,从而实现文件和数据的共享。台站配有地震仪、数据采集器、交流参数稳压器、UPS电源、调制解调器、GPS天线、蓄电池组等设备,如图1所示。

2 电源监控器设计

2.1 电源监控器功能

电源监控器主要功能如下:

(1)系统具有检测地震数据采集器运行情况功能,地震数据采集器“死机”时自动对其复位,复位3次不成功自动转到地震台网中心远程复位;

(2)蓄电池电压低于11 V、恢复至13 V、交流电上电、交流电断电时均自动向中心报警;

(3)接收中心的复位、电源状态、采集器运行状态查询和线路测试等命令,并返回应答信息;

(4)电源监控器与中心上位机通信采用地震数据专用线传输,不干扰地震数据的正常传输,自动在相邻的两帧地震数据之间插入电源及采集器状态信息;

(5)系统具有一定的抗干扰能力,“死机”后可自动复位,重新恢复正常状态。

2.2 硬件设计

2.2.1 系统组成

本设计选用两片89C2051单片机为核心构成的系统来完成对地震数据采集器电源的监控,硬件设计分为电源模块、复位电路、信号检测、通信模块等几部分[2]。系统功能框图如图2所示。

由于单片机不仅要接收地震数据采集器发出的地震信息,还要接收上位机软件的命令,所以需要两个串口。这里利用两片89C2051单片机来完成任务,其中主机用于检测地震数据采集器运行情况以及电源情况并向上位机发送,从机专门用来接收上位机的命令,控制地震数据采集器复位。两片单片机之间通过普通I/O口实现通信。数据采集器发生“死机”时,主机只需向从机发送一条使数据采集器复位的命令,而从机接收到上位机命令后向主机发送应答信息,由主机转发给上位机。

2.2.2 通信模块设计

利用一个串口完成对地震数据采集器数据的侦听,并且向上位机发送检测数据,同时不能对地震数据进行破坏。由于在同一条线路上不能有多个“讲者”,本设计利用与门电路来实现地震数据上传和检测信息上传的切换。通信模块电路原理图如图3所示。

当89C2051单片机上电复位后,各输出口均为高电平,这时与门74LS08第3脚输出跟随地震数据变化,当地震数据发送完毕后,74LS08第1脚变为高电平,则74LS08第3脚输出跟随第1片89C2051TX1变化,从而实现了传输线路的复用。上位机发出的指令由第2片89C2051侦听,如果是给监控器的信息,则接收并执行,同时因地震数据采集器数据有其固定格式,所以不会对地震数据采集器产生影响。

两片单片机通过两条普通I/O口相连,当地震数据采集器发生“死机”时,第1片单片机给第2片发送指令,对地震数据采集器进行复位。当第2片单片机接收到上位机远程复位指令时,对采集器进行复位,并向第1片单片机发送应答信号,第1片单片机收到应答信号后向上位机发送一包数据,其中包含采集器状态信息、电源信息以及第2片单片机的应答信息。上位机不仅可以通过检查第2片单片机是否应答来判断线路状况,而且还可以记录下此刻的现场信息。如因各种情况在5 s时间内没有收到来自监控器的信息,则自动重新发送信息,如3次发送不成功说明线路出现故障,则给出相应提示。远程查询及线路检测的原理与远程复位相似,只是不进行复位操作[3]。

2.3 软件设计

2.3.1 软件设计

下位机主机启动后先进行初始化,初始化完毕后进入主循环程序,在主循环程序中完成定时1 s喂看门狗,检测采集器状态、蓄电池电压、交流电参数,接收从机信息,向上位机报警等任务,主机流程图如图4所示。

上位机信息管理系统软件主要实现系统信息采集、统计报表等工作,采用Visual Basic程序设计语言开发该软件。

2.3.2 串行通信控件设置

Visual Basic的串行通信对象MSComm控件是将RS-232接口的初级操作予以封装,用户以高级的语法即可利用RS-232接口与外界通信,并不需要了解其它有关的初级操作,因此使用起来非常方便[4]。

通常以下面的步骤来使用Visual Basic的MSComm控件作通信控制:

(1)加入通信对象,也就是MSComm对象;

(2)设置通信端口号码,即Comm Port属性;

(3)设置通信协议,即Hand Shaking属性;

(4)设置传输速度等参数,即Settings属性;

(5)设置其它参数,若必要时再加上其它的属性设置;

(6)打开通信端口,即Port Open属性设成True;

(7)送出字符串或者读入字符串,使用Input及Output属性;

(8)使用完MSComm通信对象后,将通信端口关闭,即Port Open属性设成Flase;

(9)其它的程序处理。

3 结语

地震数据采集器电源监控器以89C2051为核心,利用串口侦听技术跟踪采集器状态,发生“死机”时及时对其复位,并向台网中心报警。本设计完成了地震数据采集器电源监控器制作和电源监控软件编写,经过系统联调,运行状态良好,达到了设计的要求。经实际运行检验,系统能够检测地震数据采集器运行情况,可靠性高,节约了各无人值守台站电源的维护成本,延长了电池寿命,有效提高可遥测数字地震台网的工作效率,获得了较好的应用效果。

参考文献

[1]张创军,佟国刚.乾陵地震台DSC-2A型数据采集器雷害故障与处理[J].地震地磁观测与研究,2005,26(S1):115-120.

[2]邹振轩.地震观测中的防雷技术[J].地震地磁观测与研究,2005,26(1):106-110.

[3]郝迎吉,周玉清,陈佳立.一种基于单片机的多路数据收发器的研制[J].工矿自动化,2005(1):7-9.

2.地震采集工程软件系统KLseis V 篇二

关键词：428XL,物探,地震数据采集机制,Nas硬盘存储装置

1 428XL系统简介

428XL属于SERCEL400系列地震数据采集机制, 采集理念、网络技术、稳定性和安全性方面超越了408UL, 且已在野外实践成功。428XL是对408UL的突破和改进, 具体特征有以下11点: (1) 开放式结构依然是428XL主机的结构形式, 通过服务器结构和灵活的网络使中央记录单元的引道能力大幅增加。一台测线装控接口盒实际的即时采集能力为10 000道/2 ms, 可与pc机群实现10个测线装控接口盒的连接, 其实际采集能力为100 000道/2 ms。主要适用于小道具、单项震源、单项接收、高精度、全方位和高密度的地震采集。 (2) 主机配置较为灵活, 能很好地适应不同客户群体的需求。如果主机的配置烦琐、复杂, 交叉机制的传输引带功能将会大幅减弱。小型配置的便携式主机428XL只需要1个交叉传输系统、1个GPS接收机、1台笔记本电脑和大容量的Nas硬盘存储装置, 总体质量只有5 kg, 这也是该领域中最轻便的采集装置。 (3) 主机处理单元依照用户的需求选择, 可以使用工作站, 也可以利用PC机或PC机群处理, 软件操作平台既可以用Windows, 也可以用Linux或Solaris, 新型的e-428采用java语言编写, 用户界面简介。除此之外, rev3.0版本采用双语界面和指引菜单, 用户使用更加方便。 (4) 428XL第一次实现了计算机网络服务器与地震采集系统的有机结合。主机服务器主要负责对采集得到的数据进行及时处理, 当客户服务器形成排列显现、人机交互和实时QC时, 客户服务器一般为一个或多个, 既可以通过本机使用, 也可以通过远程对主机服务器进行访问或控制。 (5) 428XL的质量监控机制可通过本地和远程的方式控制, 甲方通过PC监控野外作业和资料品质, 同时, 还可提供技术支持。428XL与408UL不同的地方在于428XL可以监控全程地震数据的QC, 一旦发生问题, 相关领域的人员则可协助工作人员进行故障的诊断和排除。当有特殊需要时, 客户可进入SERCER网站请求技术支援或软件升级。 (6) 428XL体系的地震仪运用了采集链装置, 而很多单项、多道的地震仪并没有技术上的优越性, 比如检波器直接进行数字化, 不需要任何的模拟衰减, 同时, 其噪声极低、数据还原准确性高, 用户可依据需求对每个采集链的道数进行选择, 从而有效解决漏电等问题。428XL采集站的体积小, 质量只有约400 g, 电源功耗极低, 约为120 MW, 因此, 在野外作业时所需的电瓶数更少。地震采集的电源管理问题一直没有被解决, 而428XL对此进行了突破。在小道具的作业工作状况下, 单一的电源站与1个12 V的电池即可供给120道电。 (7) 428XL较明显的特征为数据传输效率更高、引道能力更强。428XL电缆传输的效率近16 Mbps, 单项能力为2 000道, 交叉部分的传输率为100 Mbps, 借用交叉线路可以实现万兆传输至主机, 这很大程度上提高了大道数传输的随机性。428XL装置第一次将以太网技术用在野外地面设备LAUX交叉站上, 其采用TCP/IP功能涉及到交叉排序、供电, 功能与1台微型小主机相似, 从而使428XL的功率提高。 (8) 428XL可以保证有线与无线的混合作业, 借助无线采集站和LRU在有线基础上创设局部无线测速网络。无线站将数据保存在站内系统中或传输导入有线排序等。该系统更适合在较为复杂的地表进行地震勘探作业, 比如高山、湖泊、浅海面和入海口等, 可实现同一中央记录体系与统一版本软件的无缝对接。 (9) 428XL与408UL的野外装置完全匹配, 用户现存的428UL地面装置可以在428XL下单独作业, 并与428XL装置一齐使用。随着数字检波器的应用, 用户可轻易地将模拟检波器428XL采集装置联合升级为IC或3C数字采集机制, 极大地保护了用户的投资和装置的前沿性。 (10) 428XL主机软件具有终身免费升级功能, 可操控的震源许可证不进行单独使用, 既可以使用炸药震源, 也可以使用气枪震源和可控震源。同时, 这种终身免费升级的优势进一步拓大了428XL受众面, 起到了很好的示范作用。 (11) 地震装置的两大地面设施——FDU采集站单元电子版和电源站的单元电子版具有5年保质期, 期间可以进行标准部件的配置, 前沿技术的灵活性、质保性都使428XL在该领域成为性价比最高的地震数据采集装置。

2 428XL绘图故障剖析

绘图装置是地震装置标配外设之一, 在野外操作现场起着极为重要的质检作用。由于428XL装置绘图软件尚未成熟, 一旦没有备用绘图, 在野外就无法正常绘图, 技术人员和现场人员常无从下手, 造成工作人员无法迅速判断主机故障的原因是否为硬件问题, 这在很大程度上影响了工作效率。如果运用常规系统软件排除故障, 至少需要4 h, 也不利于高效性的实现。

依据Sercel公司提供的428XL图像, 可清晰地识别428XL绘图故障的原因, 主要分为两部分, 即主机部分和绘图仪器的分支部分。其中, 主机部分存在的问题主要是系统操作问题和服务器内部的问题, 而服务器内部的问题又可以分为参数问题和服务器机制问题;绘图装置的分支部分主要集中在路由器、网线和绘图装置自身方面, 自身故障又可详细划分为参数设置方面的问题和硬件导致的故障。

3 结束语

428XL地震采集装置为Sercel400的最新产品, 具有国际领先水平, 与以往的装置相比, 性能更强大、可操作性更强、故障率更低、兼容性更高。但该技术尚未成熟, 还存在一定的不足, 有待进一步探索和发展。

参考文献