CN109683202B - 一种电磁勘探数据采集的系统和方法 - Google Patents

一种电磁勘探数据采集的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109683202B
CN109683202B CN201910125040.1A CN201910125040A CN109683202B CN 109683202 B CN109683202 B CN 109683202B CN 201910125040 A CN201910125040 A CN 201910125040A CN 109683202 B CN109683202 B CN 109683202B
Authority
CN
China
Prior art keywords
station
acquisition
data
electromagnetic
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910125040.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109683202A (zh
Inventor
姚红春
席小鹭
赵雪峰
陈儒军
申瑞杰
何兰芳
李洪爽
李展洲
张水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Qiangjun Technology Co ltd
Original Assignee
Hunan Qiangjun Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Qiangjun Technology Co ltd filed Critical Hunan Qiangjun Technology Co ltd
Priority to CN201910125040.1A priority Critical patent/CN109683202B/zh
Publication of CN109683202A publication Critical patent/CN109683202A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109683202B publication Critical patent/CN109683202B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/36—Recording data
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2612—Data acquisition interface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电磁勘探数据采集的系统和方法，所述系统包括采集站、参考站、云站及监控站，所述方法包括：参考站上电后通过无线公网自动连接云站，然后采集电磁数据并同步上传到云站；监控站通过局域网络监控采集站采集本地电磁数据；在完成数据采集后，监控站先通过局域网络下载本地电磁数据，再通过Internet或无线公网从云站下载参考电磁数据。本发明实现了电磁勘探数据远距离的采集与回收，减少参考站的布设与回收次数，同时利用监控站组网监控采集站功能，保证所有采集站都能采集到合格的数据，避免重复返工，提高了野外施工效率及数据的可靠性，该远近结合的采集的系统和方法特别适合电磁勘探数据的采集。

Description

一种电磁勘探数据采集的系统和方法
技术领域
本发明涉及地球物理电磁法勘探领域，尤其涉及一种电磁勘探数据采集的方法和系统。
背景技术
电磁法勘探是利用仪器采集天然的、人工的电信号和磁信号，并通过信号处理得到地下矿藏和地质构造的一种地球物理勘探方法。为了提高野外的施工效率，一般测线上会布设多台采集站同步采集电磁信号，布设范围一般为几百米；同时为了提高信号处理质量，会在距离集中有多个采集站的测线之外的10km～500km范围内寻找一处电磁干扰较小的地方布设一台参考站，采集用于参考计算的电磁信号。在每天的施工过程中，测线上的采集站需要不断移动采集，而参考站只需要固定在同样的地方连续采集，。
目前现有的电磁数据采集方法是：先驱车到较远的地方布设参考站，将参考站开机，参考站开始连续采集电磁信号并存储数据；然后再驱车到集中有多台采集站的测线上，将多台采集站按顺序布设，并开机，采集站自动连续采集电磁信号并存储数据，在等待30分钟～1小时后，手动关闭所有采集站，并移动到下一段测线，重复以上操作，直到当天施工结束。当天施工结束后，需要回收参考站和所有采集站，室内数据处理人员从仪器上逐个拷贝采集的电磁数据，并进行处理，根据处理结果判断采集数据是否合格，不合格的数据需要第二天重新采集。
现有电磁数据采集方法存在如下缺陷：布设及回收参考站的时间太长，影响施工速度；测线上的采集站都处于盲采状态，操作人员不清楚采集状态及数据质量，经常出现第2天返工的情况，影响勘探效率。
中国专利CN200610035178.5“无线远程压力/差压、液位监控系统”提供了一种主要应用于分散的、远距离的压力/差压、液位、温度和流量等数据采集和集中管理的监控系统。无线远程数据采集传输终端采集现场参数信息，该参数信息经过无线通讯公网和互联网传输至监控中心，该监控中心可通过上述互联网和无线通讯公网传输控制指令到无线远程数据采集传输终端。
然而，中国专利CN200610035178.5所述的技术方案有以下缺陷：(1)监控中心处于野外环境可能断网，从而导致终端数据的丢失；(2)所有终端都通过无线通讯公网进行数据传输，成本高，而且无法满足大数据量的传输；(3)如果终端需要不断移动，可能会使终端处于无线通讯公网覆盖盲区，而无法传输数据给监控中心；4)且基于上述背景技术可知，其无线远程监控系统无法直接适用于电磁勘探数据采集领域。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于此，针对现有技术的不足，本发明提供一种电磁勘探数据采集的系统和方法，解决了电磁勘探领域中参考站数据无法远程回收及采集站数据质量无法实时监控的问题，通过对电磁勘探的数据采集进行了对应的信息传输优化，从而使得数据传输更加安全可靠，且数据传输效率高。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出了一种电磁勘探数据采集的系统，所述系统包括采集站、参考站、云站和监控站；所述采集站用于将本地的电磁信号转换为电磁数据，计算电磁数据的特征参数后将数据存储在存储器中；所述参考站用于将远端的电磁信号转换为电磁数据，存储在存储器的同时，将数据通过无线公网上传到云站；所述云站处于Internet网中，用于接收参考站的电磁数据，存储在云存储器中，同时接收监控站的数据下载请求，向监控站传输指定的电磁数据；所述监控站用于监控采集站的状态，获取云站和采集站中存储的电磁数据，所述参考站和多个采集站之间相距10km～500km，多个所述采集站聚集在测线范围内。
优选地，所述采集站包含采集模块、控制模块、ZigBee模块及WiFi模块；所述采集模块用于采集电磁信号，并将电磁数据发送给控制模块；所述控制模块用于接收电磁数据后，保存并计算电磁数据，根据计算结果更新采集状态，通过ZigBee模块发送采集状态，根据接收到的ZigBee命令控制WiFi模块开关，配置WiFi模块的网络参数，通过WiFi模块发送电磁数据，在WiFi模块空闲一段时间后能自动关闭WiFi模块；所述ZigBee模块一直处于启动状态，用于传输控制命令及采集状态；所述WiFi模块的电源开关由控制模块控制，一般处于关闭状态，被打开后由控制模块配置网络参数并连接热点，连接成功后可传输控制命令及电磁数据。
优选地，所述参考站包括采集模块、控制模块和公网模块；所述采集模块用于采集电磁信号，并将电磁数据发送给控制模块；所述控制模块用于接收电磁数据，并将其保存成文件，根据当前文件名和文件偏移量读取电磁数据，将文件名、文件偏移、数据长度及电磁数据封装后发送给公网模块；所述公网模块用于接收控制模块的封装数据，解析后发送到无线公网中；所述无线公网为通信运营商提供的3G/4G/5G网络。
优选地，所述监控站包括业务模块、公网模块、ZigBee模块及WiFi模块；所述业务模块用于通过ZigBee模块获取采集站采集状态，控制采集站的WiFi开关，通过WiFi模块获取采集站上的电磁数据，通过公网模块或者WiFi模块获取云站上的参考站列表、文件列表及电磁数据等数据。
此外，本发明公开了一种电磁勘探数据采集的方法，所述方法包括参考电磁数据采集方法和本地电磁数据采集方法；
所述参考电磁数据采集方法包括：设置远程的参考站采集并存储电磁数据，参考站上传电磁数据到云站，云站接收并存储电磁数据，监控站从云站下载电磁数据；
所述本地电磁数据采集方法包括：监控站监测采集站的采集状态，在采集站完成电磁数据采集后，监控站从采集站下载电磁数据；
所述参考站和多个采集站之间相距10km～500km，多个采集站聚集在测线范围内。
优选地，所述参考站采集并存储电磁数据，步骤如下：
步骤S1:初始化采集文件名对应的数字变量SN＝1；
步骤S2:遍历存储器数据目录中的文件，获取整个目录中文件名为全数字的文件名链表，并从文件名链表中选择数字最大的文件名，并赋值给变量SN；
步骤S3:设置采集模块的硬件参数，启动电磁信号采集；
步骤S4:以SN对应的数字为文件名在存储器上新建文件；
步骤S5:从采集模块中读取一段电磁数据，并存储到SN对应的文件中；
步骤S6:判断SN对应的文件大小，如果SN文件大小超过设置值，则令SN＝SN+1，跳转到步骤S4，否则跳转到步骤S5。
优选地，所述参考站上传电磁数据到云站，步骤如下：
步骤S1:将传输文件名初始化为采集文件名，将文件偏移量设置为0，执行步骤S2；
步骤S2:从存储器配置文件中读入云站IP地址和云站第一端口号，并利用云站IP地址和云站第一端口号连接云站，连接成功，则将参考站编号和IP地址封装成数据包，发送给云站，执行步骤S3；否则重新执行步骤S2；
步骤S3:打开传输文件名对应的文件，跳转到文件偏移量对应的文件位置，读入一定长度的电磁数据，将传输文件名、文件偏移量、数据长度及电磁数据参数封装成数据帧，发送给云站，执行步骤S4；
步骤S4:增加文件偏移量，如果文件偏移量未到当前传输文件的尾部，则执行步骤S3；否则执行步骤S5；
步骤S5:如果当前采集文件名与传输文件名相同，则等待一段时间，重新执行步骤S3；否则将传输文件名加1，重置文件偏移量为0，执行步骤S3。
优选地，如果接收到云站的重传请求命令，则利用命令中的文件名和文件大小设置传输文件名和文件偏移量重新启动传输；如果参考站在传输过程因信号差或其它原因断开后，自动跳转到步骤S2。
优选地，所述监控站监控采集站的采集状态，步骤如下：
步骤S1:监控站开机初始化后，启动ZigBee监听线程监听ZigBee模块的状态；
步骤S2:采集站开机后初始化配置，开始采集并存储电磁数据，同时通过ZigBee模块发送广播信息帧；
步骤S3:监控站的ZigBee监听线程接收到ZigBee广播信息帧，根据ZigBee协议解析广播信息帧中的站点信息；
步骤S4:监控站利用获取的站点信息连接采集站，连接成功后，定时获取采集站的采集状态，并显示在监控站页面中；
步骤S5:通过监控站监控页面中的采集状态判断采集站及电磁信号是否正常，如果有异常，则检查设备及外部连线，排除问题后重新开机采集；
所述站点信息包括64位ZigBee物理地址、16位ZigBee网络地址及采集站编号。
优选地，所述监控站从采集站下载电磁数据，步骤如下：
步骤S1:监控站开机初始化后，建立WiFi热点，启动WiFi监听线程监听WiFi模块的状态；
步骤S2:监控站通过ZigBee连接上采集站；
步骤S3:监控站通过ZigBee向采集站发送启动WiFi模块的命令，命令中包含WiFi热点网络参数；
步骤S4:采集站接收到启动WiFi模块命令后，对WiFi模块上电，并根据WiFi热点网络参数连接监控站的WiFi热点，同时发送广播消息；
步骤S5:监控站WiFi监听线程接收到采集站的WiFi广播消息后，解析出IP地址和采集站编号；
步骤S6:监控站通过WiFi连接采集站对应的IP地址，连接成功后，获取采集站上存储的电磁数据文件名，并显示在监控页面上；
步骤S7:从监控页面选择对应的数据文件进行下载，下载完成后向采集站发送关闭WiFi模块的命令；
步骤S8:采集站在接收到关闭WiFi模块命令或者WiFi空闲时间达到设定值时，关闭WiFi模块电源。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：.
1、在同一个施工区域，野外操作人员只需要布设一次参考站，每日在室内就可以对参考站电磁数据进行回收，降低了野外勘探的劳动强度，同时节省了大量时间，加快了勘探进度。
2、利用监控站组网监控采集站功能，保证所有采集站都能采集到合格的数据，避免重复返工，提高勘探效率。
3、ZigBee通信距离远、功耗低而传输速率慢，WiFi传输速度快而通信距离近、功耗高。利用ZigBee网络实时监控仪器状态，并在需要传输采集数据时，启动WiFi网络进行数据传输，在传输完成或者等待超时后，采集站自动关闭WiFi网络，这样既提高了采集站的通信距离、降低了仪器的功耗，也提高了数据传输速度。
4、利用云站的数据实时回收功能实现了参考站数据的备份功能，即使参考站因无人值守丢失，也能获得所有采集的参考数据，增强了参考站电磁数据的安全性。
5、当参考站向云站上传电磁数据时，传输的数据块含有文件名和文件偏移量，在网络断开重新连接后，可从文件中部未成功传输的数据块开始传输，提高了数据传输率。
6、参考站将连续采集的数据分为多个文件存储传输，减小了在采集、存储及传输过程中的损坏及丢失风险，提高了数据的安全性。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的系统的结构示意图。
图2为本发明实施例图1中采集站的结构示意图。
图3为本发明实施例图1中参考站的结构示意图。
图4为本发明实施例图1中监控站的结构示意图。
图5为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法中的参考站采集并存储电磁数据的流程图。
图6为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法中的参考站上传电磁数据到云站的流程图。
图7为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法中的云站接收并存储电磁数据的流程图。
图8为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法中的监控站从云站下载电磁数据的流程图。
图9为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法中的监控站监控采集站状态的流程图。
图10为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法中的监控站从采集站下载电磁数据的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
图1为本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的系统的结构示意图，该系统包括采集站、参考站、云站及监控站，其中：
所述采集站用于将本地的电磁信号转换为电磁数据，计算电磁数据的特征参数后将数据存储在存储器中；
所述参考站用于将远端的电磁信号转换为电磁数据，存储在存储器的同时，将数据通过无线公网上传到云站，无线公网为通信运营商提供的3G/4G/5G网络，其可以通过公网模块实现；
所述云站处于Internet网中，用于接收参考站的电磁数据，存储在云存储器中，同时接收监控站的数据下载请求，通过Internet网或者无线公网向监控站传输指定的电磁数据。其中Internet网可以为有线的Internet网或者如具有WIFI模块的无线Internet网。
所述监控站用于监控采集站的状态，获取云站和采集站中存储的电磁数据。
图2为本发明实施例图1中采集站的结构示意图，采集站的结构包括采集模块、控制模块、ZigBee模块及WiFi模块。
所述采集模块用于采集电磁信号，并将电磁数据发送给控制模块。采集模块包括电场传感器、磁场传感器、AD采集板和GPS板。其中电场传感器用于将地表电信号传递到AD采集板；磁场传感器用于将磁信号转换为电信号，并传递到AD采集板；AD采集板用于将模拟信号转换为数字信号；GPS板为采集板提供晶振、脉冲及时间信息以及位置信息。
所述控制模块用于接收电磁数据后，保存并计算电磁数据，根据计算结果更新采集状态，通过ZigBee模块发送采集状态，根据接收到的ZigBee命令控制WiFi模块开关，配置WiFi模块的网络参数，并通过WiFi模块发送电磁数据，在WiFi模块空闲一段时间后能自动关闭WiFi模块。根据背景技术可知，ZigBee和WiFi两种网络的配合使用比较适合采集站这种需要间断采集数据的情况(每个采集站需要花30分钟～1小时)，且ZigBee通信距离远、功耗低而传输速率慢，WiFi传输速度快而通信距离近、功耗高。利用ZigBee网络实时监控仪器状态，并在需要传输采集数据时，启动WiFi网络进行数据传输，在传输完成或者等待超时后，采集站自动关闭WiFi网络，这样既提高了采集站的通信距离、降低了仪器的功耗，也提高了数据传输速度。其监控站从采集站下载电磁数据的采集方法具体参见图10及其说明。
此外，控制模块包括电源板、CPLD逻辑板及ARM板。其中电源板为整个采集站所有模块供电，可接收CPLD逻辑板的逻辑控制，控制各个模块的开关；CPLD逻辑板接收采集模块发送的数字信号，缓存后以32位字长发送给ARM板，同时接收ARM的控制命令，控制电源板上的电源开关；ARM板上运行Linux嵌入式系统，利用采集线程接收并存储CPLD发送的数据，利用ZigBee通信线程监听并解析来自ZigBee模块的数据包，利用WiFi通信线程监听并解析来自WiFi模块的数据包，利用以太网通信线程监听并解析来自以太网口(RJ-45)的数据包，利用处理线程处理解析出的请求命令。
所述ZigBee模块在采集站开机后一直处于启动状态，用于传输控制命令及采集状态。ZigBee模块与控制模块通过异步串口连接，该模块具有低功耗、远距离、低速率的特点，适用于小数据量的传输。
所述WiFi模块的电源开关由控制模块控制，控制模块可通过ZigBee模块发送过来的命令开/关WiFi模块，WiFi模块一般处于关闭状态，被打开后由控制模块配置网络参数，并连接热点，连接成功后可传输控制命令及电磁数据。WiFi模块与控制模块通过USB串口连接，该模块具有速率高、距离近、功耗大的特点。
图3为本发明实施例图1中参考站的结构示意图，包括采集模块、控制模块和公网模块。
所述控制模块启动后，用于接收电磁数据，并将其保存成文件，根据当前文件名和文件偏移量读取电磁数据，将文件名、文件偏移、数据长度及电磁数据等封装后发送给公网模块。该控制模块与采集站控制模块的软硬件一致，只是两者的配置文件不同，软件根据配置执行不同的逻辑。
所述公网模块为3G/4G/5G网络通信模块，内置通信运营商提供的电话卡或者流量卡，公网模块与控制模块通过RJ-45进行连接，用于接收无线公网中的数据帧，解析后发送给控制模块，同时接收控制模块的数据包，封装后发送到公网。
图4为本发明实施例图1中监控站的结构示意图，包括业务模块、公网模块、ZigBee模块及WiFi模块。
所述业务模块用于通过ZigBee模块获取采集站采集状态，控制采集站WiFi开关，通过WiFi模块获取采集站上的电磁数据，通过公网模块或者WiFi模块获取云站上的参考站列表、文件列表及电磁数据等。业务模块为运行监控软件的普通PC机，与公网模块通过网口连接，与ZigBee模块通过USB转串口线连接，如果PC机内无WiFi模块，可通过USB外接WiFi模块，其中监控站的公网模块和WiFi模块可只存在一个，即能够实现与云站的通信即可。
根据业务需求，将监控软件分为链路层、传输层、业务层及交互层；其中链路层位于软件最底层，与通信模块交互，实现不同通信模块的协议解析与封装，并且针对每个模块对应一个单独的监听线程，所有监听线程解析出的数据包都放入接收队列；传输层建立在链路层之上，从接收队列中读取数据包，通过数据包中的ID号进行数据组合，同时对业务层发送的数据进行分包封装发送，对反馈超时的数据包进行重传操作，保证数据的可靠传输；业务层完成软件主要的逻辑功能，包括控制命令的生成及解析、电磁数据的接收、状态更新及文件操作等；交互层位于软件最顶层，完成用户与软件的人机交互功能。
图5为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法，参考站采集并存储电磁数据的流程图，通过该流程实现电磁数据的分段存储，减小在采集、存储及传输过程中的损坏及丢失风险，具体步骤如下：
步骤S1:初始化采集文件名对应的数字变量SN＝1；
步骤S2:遍历存储器数据目录中的文件，获取整个目录中文件名为全数字的文件名链表，并从文件名链表中选择数字最大的文件名，并赋值给变量SN；
步骤S3:设置采集模块的硬件参数，启动电磁信号采集；
步骤S4:以SN对应的数字为文件名在存储器上新建文件；
步骤S5:从采集模块中读取一段电磁数据，并存储到SN对应的文件中；
步骤S6:判断SN对应的文件大小，如果SN文件大小超过设置值，则令SN＝SN+1,跳转到步骤S4,否则跳转到步骤S5。
图6为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法，参考站上传电磁数据到云站的流程图，具体流程如下：
步骤S1:将传输文件名初始化为采集文件名，将文件偏移量设置为0，执行步骤S2；
步骤S2:从存储器的配置文件中读入配置的云站IP地址和云站第一端口号，调用socket通信的连接函数，与云站建立TCP/IP连接，如果连接成功，则将参考站编号和IP地址封装成数据帧，发送给云站，并执行步骤S3；否则重新执行步骤S2；
步骤S3:打开传输文件名对应的文件，跳转到文件偏移量对应的文件位置，读入一定长度的电磁数据，将传输文件名、文件偏移量、数据长度及电磁数据等参数封装成数据帧，发送给云站，执行步骤S4；
步骤S4:增加文件偏移量，如果文件偏移量未到当前传输文件的尾部，则执行步骤S3；否则执行步骤S5；
步骤S5:如果当前采集文件名与传输文件名相同，则等待一段时间，重新执行步骤S3；否则将传输文件名加1，重置文件偏移量为0，执行步骤S3；
进一步的，如果接收到云站的重传请求命令，则利用命令中的文件名和文件大小设置传输文件名和文件偏移量重新启动传输；
进一步的，如果参考站在传输过程因信号差或其它原因断开后，自动跳转到步骤S2，使得参考站能够从已传输文件的断点开始重传，提高数据传输效率。
该部分属于本发明针对电磁数据的安全稳定传输进行的专用性设计，此方法适合一边采集一边传输，且传输速度小于采集速度的使用环境。
图7为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法，云站接收并存储电磁数据的流程图，具体流程如下：
步骤S1:绑定本地IP地址和第一端口号，并启动第一端口监听线程，等待参考站连接；
步骤S2:接收到参考站的连接请求后，建立连接，并从随后的数据包中获取参考站的IP地址及参考站编号；
步骤S3:查找存储器中是否有参考站编号对应的数据目录，如果没有，则建立以参考站编号命名的目录；
步骤S4:接收到参考站的数据帧后，解析出文件名、文件偏移量、数据长度及电磁数据，如果数据目录中无对应的文件名，则新建文件；
步骤S5:打开文件名对应的文件，如果文件偏移量大于文件大小，则将文件名及文件大小封装到请求重传命令中，并发送给参考站，否则将电磁数据写入文件偏移量对应的文件位置。
图8为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法，监控站从云站下载电磁数据的流程图，具体流程如下：
步骤S1:利用设置的云站IP地址和第二端口号连接云站；
步骤S2:获取云站上所有参考站编号的列表；
步骤S3:选择需要下载的参考站编号，并获取云站上该参考站对应的数据文件列表；
步骤S4:选择需要下载的数据文件列表，并执行下载操作。
图9为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法，监控站监控采集站状态的流程图，具体流程如下：
步骤S1:监控站开机初始化后，启动ZigBee监听线程监听ZigBee模块的状态；
步骤S2:采集站开机后初始化配置，开始采集并存储电磁数据，同时通过ZigBee模块发送广播信息帧；
步骤S3:监控站的ZigBee监听线程接收到ZigBee广播信息帧，根据ZigBee协议解析广播信息帧中的站点信息；站点信息包括64位ZigBee物理地址、16位ZigBee网络地址及采集站编号。
步骤S4:监控站利用获取的站点信息连接采集站，连接成功后，定时获取采集站的采集状态，并显示在监控站页面中；
步骤S5:通过监控站监控页面中的采集状态判断采集站及电磁信号是否正常，如果有异常，则检查设备及外部连线，排除问题后重新开机采集。
图10为根据本发明实施例中一种电磁勘探数据采集的方法，监控站从采集站下载电磁数据的流程图，具体流程如下：
步骤S1:监控站开机初始化后，建立WiFi热点，启动WiFi监听线程监听WiFi模块的状态；
步骤S2:监控站通过ZigBee连接上采集站；
步骤S3:监控站通过ZigBee向采集站发送启动WiFi模块的命令，命令中包含WiFi热点网络参数；
步骤S4:采集站接收到启动WiFi模块命令后，对WiFi模块上电，并根据WiFi热点网络参数连接监控站的WiFi热点，同时发送广播消息，广播消息中包含IP地址和采集站编号；
步骤S5:监控站WiFi监听线程接收到采集站的WiFi广播消息后，解析出IP地址和采集站编号；
步骤S6:监控站通过WiFi连接采集站对应的IP地址，连接成功后，获取采集站上存储的电磁数据文件名，并显示在监控页面上；
步骤S7:从监控页面选择对应的数据文件进行下载，下载完成后向采集站发送关闭WiFi模块的命令；
步骤S8:采集站在接收到关闭WiFi模块命令或者WiFi空闲时间达到设定值时，关闭WiFi模块的电源。
需要再次说明的是，本发明至少具备以下的发明点：
1)首先，本发明包括参考电磁数据采集方法和本地电磁数据采集方法两部分组成的电磁勘探数据采集系统和方法特别适合电磁勘探数据采集，其参考电磁数据采集方法在该电磁数据采集领域的设置不属于公知常识，该技术问题的发现也不容易，其参考站和多个采集站相距10km～500km，而多个采集站则聚集在测线范围内，多个采集站之间一般聚集在10m～1km的测线范围以内。故该远近结合的电磁勘探数据采集系统和方法特别适合该领域。
2)其次，考虑到在野外施工时，参考站自动连续采集电磁信号并存储数据，如果按照常规方法将连续电磁信号存入同一个文件，可能会导致数据全部丢失的风险，故本发明在图5中设计了参考站采集并存储电磁数据的方法，通过该流程实现电磁数据的分段存储，减小在采集、存储及传输过程中的损坏及丢失风险，且在图6中设计了参考站上传电磁数据到云站的方法，其能够使得参考站从已传输文件的断点开始重传，提高数据传输效率。故图5-6的数据传输方法不论是单独还是结合使用都大大的增强了数据传输的安全性和传输效率，特别适合连续采集数据且传输速率小于采集速率的情况。
3)此外，考虑到采集站在采集数据时，需要被监控，要求距离远、功耗低，而在传输数据时则只要求传输速率高，故本发明通过图10的方法和图1-图4的系统来实现ZigBee控制WiFi的开启，ZigBee通信距离远、功耗低而传输速率慢，WiFi传输速度快而通信距离近、功耗高。利用ZigBee网络实时监控仪器状态，并在需要传输采集数据时，启动WiFi网络进行数据传输，在传输完成或者等待超时后，采集站自动关闭WiFi网络，通过选择无线公网、WiFi和ZigBee三种网络有机的组合进行数据传输，既提高了采集站的通信距离、降低了仪器的功耗，也提高了数据传输速度。
4)此外，WiFi传输首先需要SSID和安全密钥才能加入到WiFi局域网中，常规方法是利用配置文件来存储网络参数，采集站就只能利用固定的安全密钥连接到固定的WiFi网络才能传输数据,存在安全性问题，且数据传输不灵活，故本发明通过监控站建立WiFi热点并利用ZigBee传输WiFi热点网络参数给采集站，采集站通过接收的WiFi热点网络参数连接热点，使得监控站能够建立任意网络名和任意密码的热点，提高了便捷性和安全性，同时能够利用多个监控站建立不同的WiFi网络对采集站进行分批数据传输，提高数据传输效率。
综上可知，通过上述诸多有针对性的改进，能够使得本发明的电磁勘探数据采集系统和方法的数据传输更加安全可靠，且数据传输效率高。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁勘探数据采集的系统，其特征在于，所述系统包括采集站、参考站、云站和监控站；所述采集站用于将本地的电磁信号转换为电磁数据，计算电磁数据的特征参数后将数据存储在存储器中；所述参考站用于将远端的电磁信号转换为电磁数据，存储在存储器的同时，将数据通过无线公网上传到云站；所述云站处于Internet网中，用于接收参考站的电磁数据，存储在云存储器中，同时接收监控站的数据下载请求，向监控站传输指定的电磁数据；所述监控站用于监控采集站的状态，获取云站和采集站中存储的电磁数据，所述参考站和多个采集站之间相距10km～500km，多个所述采集站聚集在测线范围内。
2.根据权利要求1所述的一种电磁勘探数据采集的系统，其特征在于，所述采集站包含采集模块、控制模块、ZigBee模块及WiFi模块；所述采集模块用于采集电磁信号，并将电磁数据发送给控制模块；所述控制模块用于接收电磁数据后，保存并计算电磁数据，根据计算结果更新采集状态，通过ZigBee模块发送采集状态，根据接收到的ZigBee命令控制WiFi模块开关，配置WiFi模块的网络参数，通过WiFi模块发送电磁数据，在WiFi模块空闲一段时间后能自动关闭WiFi模块；所述ZigBee模块一直处于启动状态，用于传输控制命令及采集状态；所述WiFi模块的电源开关由控制模块控制，一般处于关闭状态，被打开后由控制模块配置网络参数并连接热点，连接成功后可传输控制命令及电磁数据。
3.根据权利要求1所述的一种电磁勘探数据采集的系统，其特征在于，所述参考站包括采集模块、控制模块和公网模块；所述采集模块用于采集电磁信号，并将电磁数据发送给控制模块；所述控制模块用于接收电磁数据，并将其保存成文件，根据当前文件名和文件偏移量读取电磁数据，将文件名、文件偏移、数据长度及电磁数据封装后发送给公网模块；所述公网模块用于接收控制模块的封装数据，解析后发送到无线公网中；所述无线公网为通信运营商提供的3G/4G/5G网络。
4.根据权利要求1所述的一种电磁勘探数据采集的系统，其特征在于，所述监控站包括业务模块、公网模块、ZigBee模块及WiFi模块；所述业务模块用于通过ZigBee模块获取采集站采集状态，控制采集站的WiFi开关，通过WiFi模块获取采集站上的电磁数据，通过公网模块或者WiFi模块获取云站上的参考站列表、文件列表及电磁数据数据。
5.一种电磁勘探数据采集的方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-4中任意一项的所述电磁勘探数据采集的系统来实现，所述方法包括参考电磁数据采集方法和本地电磁数据采集方法；
所述参考电磁数据采集方法包括：设置远程的参考站采集并存储电磁数据，参考站上传电磁数据到云站，云站接收并存储电磁数据，监控站从云站下载电磁数据；
所述本地电磁数据采集方法包括：监控站监测采集站的采集状态，在采集站完成电磁数据采集后，监控站从采集站下载电磁数据；
所述参考站和多个采集站之间相距10km～500km，多个采集站聚集在测线范围内。
6.根据权利要求5所述的一种电磁勘探数据采集的方法，其特征在于，所述参考站采集并存储电磁数据，步骤如下：
步骤S1:初始化采集文件名对应的数字变量SN＝1；
步骤S2:遍历存储器数据目录中的文件，获取整个目录中文件名为全数字的文件名链表，并从文件名链表中选择数字最大的文件名，并赋值给变量SN；
步骤S3:设置采集模块的硬件参数，启动电磁信号采集；
步骤S4:以SN对应的数字为文件名在存储器上新建文件；
步骤S5:从采集模块中读取一段电磁数据，并存储到SN对应的文件中；
步骤S6:判断SN对应的文件大小，如果SN文件大小超过设置值，则令SN＝SN+1,跳转到步骤S4,否则跳转到步骤S5。
7.根据权利要求5所述的一种电磁勘探数据采集的方法，其特征在于，所述参考站上传电磁数据到云站，步骤如下：
步骤S1:将传输文件名初始化为采集文件名，将文件偏移量设置为0，执行步骤S2；
步骤S2:从存储器配置文件中读入云站IP地址和云站第一端口号，并利用云站IP地址和云站第一端口号连接云站，连接成功，则将参考站编号和IP地址封装成数据包，发送给云站，执行步骤S3；否则重新执行步骤S2；
步骤S3:打开传输文件名对应的文件，跳转到文件偏移量对应的文件位置，读入一定长度的电磁数据，将传输文件名、文件偏移量、数据长度及电磁数据参数封装成数据帧，发送给云站，执行步骤S4；
步骤S4:增加文件偏移量，如果文件偏移量未到当前传输文件的尾部，则执行步骤S3；否则执行步骤S5；
步骤S5:如果当前采集文件名与传输文件名相同，则等待一段时间，重新执行步骤S3；否则将传输文件名加1，重置文件偏移量为0，执行步骤S3。
8.根据权利要求7所述的一种电磁勘探数据采集的方法，其特征在于，如果接收到云站的重传请求命令，则利用命令中的文件名和文件大小设置传输文件名和文件偏移量重新启动传输；如果参考站在传输过程因信号差或其它原因断开后，自动跳转到步骤S2。
9.根据权利要求5所述的一种电磁勘探数据采集的方法，其特征在于，所述监控站监控采集站的采集状态，步骤如下：
步骤S1:监控站开机初始化后，启动ZigBee监听线程监听ZigBee模块的状态；
步骤S2:采集站开机后初始化配置，开始采集并存储电磁数据，同时通过ZigBee模块发送广播信息帧；
步骤S3:监控站的ZigBee监听线程接收到ZigBee广播信息帧，根据ZigBee协议解析广播信息帧中的站点信息；
步骤S4:监控站利用获取的站点信息连接采集站，连接成功后，定时获取采集站的采集状态，并显示在监控站页面中；
步骤S5:通过监控站监控页面中的采集状态判断采集站及电磁信号是否正常，如果有异常，则检查设备及外部连线，排除问题后重新开机采集；
所述站点信息包括64位ZigBee物理地址、16位ZigBee网络地址及采集站编号。
10.根据权利要求5所述的一种电磁勘探数据采集的方法，其特征在于，所述监控站从采集站下载电磁数据，步骤如下：
步骤S1:监控站开机初始化后，建立WiFi热点，启动WiFi监听线程监听WiFi模块的状态；
步骤S2:监控站通过ZigBee连接上采集站；
步骤S3:监控站通过ZigBee向采集站发送启动WiFi模块的命令，命令中包含WiFi热点网络参数；
步骤S4:采集站接收到启动WiFi模块命令后，对WiFi模块上电，并根据WiFi热点网络参数连接监控站的WiFi热点，同时发送广播消息，广播消息中包含IP地址和采集站编号；
步骤S5:监控站WiFi监听线程接收到采集站的WiFi广播消息后，解析出IP地址和采集站编号；
步骤S6:监控站通过WiFi连接采集站对应的IP地址，连接成功后，获取采集站上存储的电磁数据文件名，并显示在监控页面上；
步骤S7:从监控页面选择对应的数据文件进行下载，下载完成后向采集站发送关闭WiFi模块的命令；
步骤S8:采集站在接收到关闭WiFi模块命令或者WiFi空闲时间达到设定值时，关闭WiFi模块电源。
CN201910125040.1A 2019-02-20 2019-02-20 一种电磁勘探数据采集的系统和方法 Active CN109683202B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910125040.1A CN109683202B (zh) 2019-02-20 2019-02-20 一种电磁勘探数据采集的系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910125040.1A CN109683202B (zh) 2019-02-20 2019-02-20 一种电磁勘探数据采集的系统和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109683202A CN109683202A (zh) 2019-04-26
CN109683202B true CN109683202B (zh) 2020-06-16

Family

ID=66196624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910125040.1A Active CN109683202B (zh) 2019-02-20 2019-02-20 一种电磁勘探数据采集的系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109683202B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112649878A (zh) * 2020-09-11 2021-04-13 中国地质调查局成都地质调查中心 一种基于大地电磁测深野外自动化观测记录方法
CN116009062B (zh) * 2022-12-27 2023-10-03 中国地质大学（北京） 基于机器学习及分布式计算的微地震实时反演监测系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103809203A (zh) * 2012-11-06 2014-05-21 核工业北京地质研究院 一种解决电磁干扰的野外探测工作方法
WO2015088466A1 (en) * 2014-06-26 2015-06-18 Burkynskyy Igor Borisovich Geophysical exploration method
CN105866852A (zh) * 2016-04-01 2016-08-17 西南科技大学 一种基于相关性检测的远参考大地电磁阻抗计算方法
CN108761525A (zh) * 2018-07-20 2018-11-06 中石化石油工程技术服务有限公司 一种地震勘探无缆自主采集系统
CN109164495A (zh) * 2018-11-02 2019-01-08 湖南继善高科技有限公司 一种油气压裂电磁数据实时采集装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10564309B2 (en) * 2016-06-21 2020-02-18 SeeScan, Inc. Systems and methods for uniquely identifying buried utilities in a multi-utility environment
EP3631161B1 (en) * 2017-05-29 2024-02-07 Waygate Technologies USA, LP Oil and gas industrial machine monitoring

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103809203A (zh) * 2012-11-06 2014-05-21 核工业北京地质研究院 一种解决电磁干扰的野外探测工作方法
WO2015088466A1 (en) * 2014-06-26 2015-06-18 Burkynskyy Igor Borisovich Geophysical exploration method
CN105866852A (zh) * 2016-04-01 2016-08-17 西南科技大学 一种基于相关性检测的远参考大地电磁阻抗计算方法
CN108761525A (zh) * 2018-07-20 2018-11-06 中石化石油工程技术服务有限公司 一种地震勘探无缆自主采集系统
CN109164495A (zh) * 2018-11-02 2019-01-08 湖南继善高科技有限公司 一种油气压裂电磁数据实时采集装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种多功能大地电磁探测系统设计与应用;范育兵 等;《测量与设备》;20171031(第4期);第12-15页 *
长周期大地电磁测深数据采集及处理技术;叶高峰 等;《地球物理学进展》;20130630;第28卷(第3期);第1219-1226页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109683202A (zh) 2019-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107240247B (zh) 一种基于NB-IoT的电表数据采集系统
CN109683202B (zh) 一种电磁勘探数据采集的系统和方法
CN108881478B (zh) 一种基于4g通信网络的电子广告终端和系统
CN102196042B (zh) 面向物联网应用的多媒体采集传输终端及其实现方法
CN202737904U (zh) 基于北斗卫星通信的数据转发单元装置
CN106020092A (zh) 焊机远程监控系统
CN105006131A (zh) 一种基于手机的盾构机无线数据采集系统
CN103354562B (zh) 能耗采集器、能耗采集系统及能耗采集方法
US20180054347A1 (en) Router
CN104601955A (zh) 一种基于嵌入式的图像处理及传输系统
CN101577043B (zh) 心墙堆石坝碾压过程信息自动采集装置
CN203520605U (zh) 长输管道数据采集装置及长输管道状态监控系统
CN107172613A (zh) 一种车载无线终端的远程维护系统及方法
CN204946299U (zh) 一种基于手机的盾构机无线数据采集系统
CN108494882A (zh) 一种可兼容多个通讯协议的气体监测传感器无线通讯平台
CN112749234A (zh) 用于监测管理室内空气质量与能源的监测管理系统
CN109714741B (zh) 蓝牙中继器、智能锁、智能锁系统及组网方法
CN208158631U (zh) 一种基于WiFi和TCP的Modbus协议数据透传装置
CN112419698B (zh) 基于配电线报文规范的电能表数据传输方法、系统及装置
CN102364906B (zh) 复位连接的方法及设备
CN207234981U (zh) 一种可便捷调试的无线视频传输系统
CN110941220A (zh) 一种基于集中网关的中心管理系统
CN207571891U (zh) 一种用于交通安全的智能警示灯管理系统
CN110535906A (zh) 一种用于车载卫星天线的控制方法及装置
CN214380899U (zh) 一种基于无人机wifi的高速数据传输装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Yao Hongchun

Inventor after: Xi Xiaolu

Inventor after: Zhao Xuefeng

Inventor after: Chen Rujun

Inventor after: Shen Ruijie

Inventor after: He Lanfang

Inventor after: Li Hongshuang

Inventor after: Li Zhanzhou

Inventor after: Zhang Shui

Inventor before: Yao Hongchun

Inventor before: Chen Rujun

Inventor before: Shen Ruijie

Inventor before: He Lanfang

Inventor before: Li Hongshuang

Inventor before: Li Zhanzhou

Inventor before: Zhang Shui

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant