CN104777804A - 一种气枪采集控制装置 - Google Patents

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邱永成
朱耀强
符群华
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
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Abstract

一种气枪采集控制装置，包括主控模块，所述主控模块用于控制数据的采集与发送；以及分别与所述主控模块相连的收发模块、触发输入模块、触发输出模块和水下接口模块；其中：所述收发模块用于与工作站进行通信；所述触发输入模块用于接收从所述装置外传送来的触发信号并传送给所述主控模块，所述触发输出模块，用于接收所述主控模块发送的触发信号并输出，用于其他系统的工作控制；所述水下接口模块用于与所述装置外的水下采集模块进行通信。本申请的技术方案可以数字接收水下采集模块的数据，与工作站交互数据，提高控制精度。

Description

一种气枪采集控制装置
技术领域
本发明涉及地球物理勘探领域，尤其是一种气枪采集控制装置。
背景技术
气枪震源是海上地震勘探设备不可或缺的重要组成部分，利用气枪震源对深部地壳结构进行探测，最重要的在于获得精确的气枪激发。随着气枪激发技术的日益成熟，气枪激发已被广泛应用在湖泊、河流、过渡带、浅海、深海等区域的石油勘探中。气枪具有结构简单、维修方便、寿命长、可靠性高、同步性好以及高环保性的作业特点。
典型的气枪震源采集控制装置是模拟装置，能够控制的采集模块数量少、控制精度较差，常见的比如能控制48-96个采集模块，控制精度大于0.1ms。并且由于是模拟装置，容易受到外界干扰，可靠性较低，无法满足采集模块数量较多的气枪阵列的控制要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种气枪采集控制装置，用于海上气枪震源控制设备中对水下采集模块数据的采集和控制，是室内控制系统的接口单元。
一种气枪采集控制装置，包括主控模块，所述主控模块用于控制数据的采集与发送；以及分别与所述主控模块相连的收发模块、触发输入模块、触发输出模块、和水下接口模块；
所述收发模块用于与工作站进行通信，接收工作站发来的命令并发送给主控模块，并把主控模块发送的数据通过网络发送给工作站；
所述触发输入模块，用于接收从所述装置外部传送来的触发电信号并传送给所述主控模块，用于控制所述装置进行数据采集的时序；
所述触发输出模块，接收所述主控模块发送的触发信号并输出，用于其他系统的工作控制；
所述水下接口模块用于与所述装置外的水下采集模块进行通信，接收所述主控模块发送的命令并向所述水下采集模块发送，及接收水下采集模块采集的数据并发送给所述主控模块。。
本申请的技术方案可以数字接收水下采集模块的数据；并能与装置外的工作站交互数据，提高控制精度。
可选地，所述主控模块包括：
触发控制单元，用于根据触发输入模块发送来的触发信号控制采集的时序，及根据设定的时序要求向所述触发输出模块发送触发信号；
命令解析单元，用于对所述收发模块接收的工作站的命令进行解析并传送给所述数据处理单元；
数据处理单元，用于对水下接口模块接收的所述水下采集模块采集的数据进行封装，然后传送给数据发送模块；及将所述命令解析单元传送来的命令封装为对水下采集模块的控制命令，然后发送给所述水下接口模块；
数据发送单元，用于将数据处理单元封装好的数据发送给所述收发模块。
可选地，所述主控模块用现场可编程门阵列FPGA实现。
可选地，所述收发模块通过以太网协议与工作站进行通信。
可选地，还包括与所述主控模块相连的报警模块，用于根据所述主控模块的报警信号进行报警，所述报警模块包括电平变换模块和蜂鸣器；所述电平变换模块连接在所述主控模块与所述蜂鸣器之间。
可选地，还包括与所述主控模块相连的显示模块，用于显示所述装置的各种工作状态或者电压状态。
可选地，还包括第一电平变换模块、第二电平变换模块；
所述第一电平变换模块连接在所述主控模块与所述触发输入模块之间，用于接收所述触发输入模块发送的触发电信号并做电平变换，将变换后的电信号发送给所述主控模块；
所述第二电平变换模块连接在所述主控模块与所述触发输出模块之间，用于接收所述主控模块发送的控制电信号并做电平变换，将变换后的电信号发送给所述触发输出模块。
可选地，所述装置外的水下接口模块包括多路接口电路，其中的每一路接口电路包括与所述主控模块相连的RS485接口电路和一保护电路。
本发明的采集控制装置具有如下的主要特征：
(1)数字接收水下采集模块的数据；
(2)能够控制的采集模块数量为372个；
(3)控制精度小于0.1ms；
(4)基于FPGA的百兆网络通信；
附图说明
图1为本总的系统图；
图2为主控模块FPGA逻辑功能框图；
图3为采集控制装置功能框图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
一种气枪采集控制装置，包括主控模块0，所述主控模块0用于控制数据的采集与发送；以及分别与所述主控模块0相连的收发模块1、触发输入模块2、触发输出模块3和水下接口模块6；其中：
所述收发模块1用于与工作站进行通信，接收工作站发来的命令并发送给主控模块，并把主控模块发送的数据通过网络发送给工作站；
所述触发输入模块3用于接收从所述装置外传送来的触发信号并传送给所述主控模块，用于控制所述装置进行数据采集的时序；
所述触发输出模块2，用于接收所述主控模块0发送的触发信号并输出，用于其他系统的工作控制；
所述水下接口模块6用于与所述装置外的水下采集模块进行通信，接收所述主控模块0发送的命令并向所述水下采集模块发送，及接收所述水下采集模块采集的数据并发送给所述主控模块0。
图1为总的系统图；
图2为主控模块FPGA逻辑功能框图；
参见附图1及图2：
按照功能，整个系统可以分为下述主要模块：水下接口模块6、触发输入模块3、触发输出模块2、收发模块1、主控模块0。触发输入模块3和触发输出模块2，触发输入为外界输入的触发信号，用于控制数据的采集时序；触发输出为采集控制装置输出的脉冲信号，用于控制所述装置外的其它系统的工作控制。
收发模块1完成与所述装置外的工作站之间的通信功能，通过以太网协议与工作站进行通信；接收工作站发来的命令，并把数据通过网络发送给工作站。可选地，所述主控模块0包括：
触发控制单元004，用于根据所述主控模块0外的触发输入模块3发送来的触发信号控制采集的时序，及根据设定的时序要求向所述主控模块0外的触发输出模块2发送触发信号；
命令解析单元005，用于对所述主控模块0外的所述收发模块1接收的工作站的命令进行解析并传送给所述数据处理单元007；
数据处理单元007，用于对水下接口模块接收的所述水下采集模块采集的数据进行封装，然后传送给数据发送单元006；及将所述命令解析单元005传送来的命令封装为对水下采集模块的控制命令，然后发送给所述水下接口模块6；
数据发送单元006，用于将数据处理单元007封装好的数据发送给所述主控模块0外的收发模块1。
可选地，所述主控模块0用现场可编程门阵列FPGA实现。
主控模块0为控制装置的核心模块，主要完成对所述装置外部的工作站发送过来的命令的解析，转发和对水下采集模块数据采集的控制，接收十二路采集模块阵列的数据，按照一定帧格式发送到装置外部的工作站。当然，也可以设置更多的路数的采集模块，本申请不做限制。
根据输入的触发信号来控制采集的时序，同时以一定的时序要求输出触发信号，当检测到异常信号时，通过报警模块进行报警。
在主控模块0内也实现了百兆网络的收发控制。
本申请的技术方案可以提高控制精度，增多可以控制的采集模块的数量。
图3为采集控制装置功能框图，作为实现的示例图。
图3中，电源模块为主控模块0供电，主控模块0采用FPGA实现。
可选地，所述收发模块1通过以太网协议与工作站进行通信。
所述收发模块1包括网络收发电路，所述网络收发电路与所述装置外的工作站通信。
可选地，还包括与所述主控模块0相连的报警模块5，用于根据所述主控模块0的报警信号进行报警，所述报警模块5包括电平变换模块501和蜂鸣器502；所述电平变换模块501连接在所述主控模块0与所述蜂鸣器502之间，用于从所述主控模块0接收报警电信号并做电平变换，将电平变换后的电信号发送给所述所述蜂鸣器502；所述蜂鸣器502用于发声报警。
可选地，还包括与所述主控模块0相连的显示模块4，用于显示所述装置的各种工作状态或者电压状态。
可选地，还包括第一电平变换模块7和第二电平变换模块8，
所述第一电平变换模块7连接在所述主控模块0与所述触发输入模块3之间，用于接收所述触发输入模块3发送的触发电信号并做电平变换，将变换后的电信号发送给所述主控模块0；
所述第二电平变换模块8连接在所述主控模块0与所述触发输出模块2之间，用于接收所述主控模块0发送的控制电信号并做电平变换，将变换后的电信号发送给所述触发输出模块2。
可选地，所述装置外的水下接口模块6包括多路接口电路，其中的每一路接口电路包括与所述主控模块0相连的一RS485电路和一保护电路。
水下接口模块6包含保护电路和接口电路，接口电路可以为RS485接口电路，主要负责与水下的采集模块进行通信，给水下采集模块发送命令，并接收水下采集模块的数据，保护电路是为了保护通信线路在雷击等外界干扰情况下能够正常工作。图3中，十二路水下接口模块对应十二路水下采集模块阵列。
本发明的采集控制装置具有如下的主要特征：
(1)数字接收水下采集模块的数据；
(2)能够控制的采集模块数量为372个；
(3)控制精度小于0.1ms；
(4)基于FPGA的百兆网络通信。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种气枪采集控制装置，其特征在于，包括主控模块、所述主控模块用于控制数据的采集与发送；以及分别与所述主控模块相连的收发模块、触发输入模块、触发输出模块和水下接口模块；其中：
所述收发模块用于与工作站进行通信，接收工作站发来的命令并发送给所述主控模块，并把所述主控模块发送的数据通过网络发送给工作站；
所述触发输入模块用于接收从所述装置外传送来的触发信号并传送给所述主控模块，用于控制所述装置进行数据采集的时序；
所述触发输出模块，用于接收所述主控模块发送的触发信号并输出，用于其他系统的工作控制；
所述水下接口模块用于与所述装置外的水下采集模块进行通信，接收所述主控模块发送的命令并向所述水下采集模块发送，及接收所述水下采集模块采集的数据并发送给所述主控模块。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块包括：
触发控制单元，用于根据触发输入模块发送来的触发信号控制采集的时序，及根据设定的时序要求向所述触发输出模块发送触发信号；
命令解析单元，用于对所述收发模块接收的工作站的命令进行解析并传送给所述数据处理模块；
数据处理单元，用于对水下接口模块接收的所述水下采集模块采集的数据进行封装，然后传送给数据发送单元；及将所述命令解析单元传送来的命令封装为对水下采集模块的控制命令，然后发送给所述水下接口模块；
数据发送单元，用于将数据处理单元封装好的数据发送给所述收发模块。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块用现场可编程门阵列FPGA实现。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述收发模块通过以太网协议与工作站进行通信。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述主控模块相连的报警模块，用于根据所述主控模块的报警信号进行报警，所述报警模块包括电平变换模块和蜂鸣器；所述电平变换模块连接在所述主控模块与所述蜂鸣器之间。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述主控模块相连的显示模块，用于显示所述装置的各种工作状态或者电压状态。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其特征在于，还包括第一电平变换模块和第二电平变换模块，
所述第一电平变换模块连接在所述主控模块与所述触发输入模块之间，用于接收所述触发输入模块发送的触发电信号并做电平变换，将变换后的电信号发送给所述主控模块；
所述第二电平变换模块连接在所述主控模块与所述触发输出模块之间，用于接收所述主控模块发送的控制电信号并做电平变换，将变换后的电信号发送给所述触发输出模块。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置外的水下接口模块包括多路接口电路，其中的每一路接口电路包括与所述主控模块相连的一RS485电路和一保护电路。
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