CN111399776B - 一种基于数据采集的地质勘探管理系统 - Google Patents

一种基于数据采集的地质勘探管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于数据采集的地质勘探管理系统，所述地质勘探管理系统包括终端地质数据采集器、地质数据存储设备、数据室内缓存设备以及室内数据分析模块；所述地质数据存储设备通过磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库，数据室内缓存设备用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据以有序数组为单位进行缓存；室内数据分析模块对所述缓存的地质勘探数据以所述有序数组为单位进行数据分析。本发明的技术方案充分利用了地质数据连续记录的特性，将连续记录的地质勘探数据作为有序数据通过并排数据传输接口并排存储到磁带库，并且读取时以有序数据为单位快速识别和读取，兼顾了数据保存的稳定性和数据处理的快速性。

Description

一种基于数据采集的地质勘探管理系统
技术领域
本发明属于数据存储与数据处理技术领域，更具体的，本发明涉及一种基于数据采集的地质勘探管理系统。
背景技术
地质勘探是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。
地质勘探数据，是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础，用不同的物理方法和物探仪器，探测天然的或人工的地球物理场的变化，通过分析、研究获得的物探资料，推断、解释地质构造和矿产分布情况。主要的物探方法有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等。依据工作空间的不同，又可分为地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等。
随着数据采集、传输、分析和处理技术的发展，对地质勘探数据的存储技术提出越来越高的要求。一方面，由于地质勘探数据采集精度的提高、采集规模的扩大，数据量大大增加，这就增大了对存储系统存储容量和存储速度的要求；另一方面，由于数据量的增大，为了提高数据处理的速度，要求存储系统能快速的进行数据读取和搜索。由于地质勘探成本极高，对存储系统的可靠性要求也相应较高。磁盘由于其抗震性弱、突发性故障的特点，无法应用在野外勘探的复杂环境下，这导致海量的连续性时序的地址勘探数据的读取速度较慢，影响分析效率。
公告号为CN102998704B的中国发明专利公开一种地球物理勘探地震资料处理方法，该方法包括″地震资料获取″、″对每块地震数据，进行叠前预处理″、″分块地震资料的速度分析″、″速度文件拼接处理″、″拼接后的速度文件能够用于不同工区二维连片地震资料的动校正处理、叠加处理和叠后偏移处理，得到连片的拼接处理最终成果，为宏观区域构造解释和地质认识提供基础资料″等步骤，其中，″地震资料获取″时应用检波器记录人工震源激发的反射地震波，并记录到磁带上，采用了磁带作为存储介质；
公开号为CN87211945U的中国实用新型专利公开矿井地质雷达探测仪，由发射机、接收机、终端机、发射机供电电池、接收机供电电池、终端机供电电池、发射与接收天线、数字磁带机、微型计算机(或终端信息专用处理设备)、绘图仪组成。该矿用地质雷达探测仪数字磁带机在井上、下均要使用。
发明人发现，由于地勘成本高，对存储系统的可靠性相应要求较高，磁盘读写速度虽然较快，由于其抗震性弱、突发性故障的特点，无法应用在野外勘探的复杂环境下。目前，在地质勘探中，主要的存储设备仍为磁带库。
然而，磁带只能进行连续的存取，在寻址、随机读取、搜索和缓存方面有很大的缺陷。如果数据量较少，可以先把磁带数据复制到可以进行随机存取的设备，如磁盘阵列等，再进行读取或搜索。但对于海量的地质勘探数据来说，这样的复制、读取或者缓存过程非常耗时。
因此，针对地质勘探数据的快速采集、存储和处理，现有技术并未提出有效的技术方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于数据采集的地质勘探管理系统，所述地质勘探管理系统包括终端地质数据采集器、地质数据存储设备、数据室内缓存设备以及室内数据分析模块；所述地质数据存储设备通过磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库，所述磁带库包括多个磁带存储设备；所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以有序数组为单位进行缓存；所述室内数据分析模块，用于对所述缓存的地质勘探数据以所述有序数组为单位进行数据分析。本发明的技术方案充分利用了地质数据连续记录的特性，将连续记录的地质勘探数据作为有序数据通过并排数据传输接口并排存储到磁带库，并且读取时以有序数据为单位快速识别和读取，能够快速缓存，达到类似于磁盘随机存储的快速处理效果，兼顾了数据保存的稳定性和数据处理的快速性。
具体来说，本发明的技术方案实现如下：
一种基于数据采集的地质勘探管理系统，所述地质勘探管理系统包括终端地质数据采集器、地质数据存储设备、数据室内缓存设备以及室内数据分析模块；
所述终端地质数据采集器连接至所述地质数据存储设备；
为了保证数据存储的稳定性，作为本发明的第一个突出性优点，采用的关键手段包括：
所述地质数据存储设备通过磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库，所述磁带库包括多个磁带存储设备；
所述地质勘探数据为多个按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组；
所述便携式数据采集仪内置高精度GPS记录仪，所述便携式数据采集仪采集所述地质勘探数据的同时，获取当前的GPS位置数据，将所述地质勘探数据与其对应位置的GPS位置数据以及采集时间关联后，以所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一；
具体来说，所述将所述地质勘探数据与其对应位置的GPS位置数据以及采集时间关联后，以所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一，其中一个实现方式包括：
若当前数据为起始时间或者结束时间采集的数据，则将当前数据的状态标记为激活；否则，将其状态标记为未激活。
在此基础上，所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储所述到多个磁带存储设备之一，还包括：
将所述数据按照{数据状态标记一数据值一GPS位置数据}关联后，存储到所述多个磁带存储设备之一。
更优选的，将所述数据按照{数据状态标记一数据值一GPS位置数据}关联后获取有序数组，并将有序数组的大小值对应存储。
其中，所述有序数组的大小值为该存储有序数组的逻辑地址段长度。
需要指出的是，上述两个方面的技术手段是相互配合的，因为采集时就按照起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，可以同时获得多个有序数组；数据存储时就可以通过并排数据传输接口经磁带机存储到磁带库中的多个磁带存储设备。
在另外一个方面，为了保证数据处理的快速性，在本发明中采用的另一个关键技术手段包括：
所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存；
所述室内数据分析模块，用于对所述缓存的地质勘探数据以所述有序数组为单位进行数据分析。
值得指出的是，本发明的另一个优点还包括：
所述终端地质数据采集器为便携式数据采集仪，用于在野外区域现场采集地质勘探数据；所述便携式数据采集仪包括由嵌入式外围设备构成的硬件平台、嵌入式数据应用程序以及操作系统。
作为上述关键技术手段的具体实现方式，所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存，具体包括如下步骤：
S41：读取当前数据；
S42：判断当前数据的数据状态标记是否为激活；
S43：如果是，则记录当前数据所在的有序数组的首地址；否则，返回步骤S41；
S44：基于所述有序数组的大小和所述首地址，得出所述有序数组的末地址；
S45：基于所述首地址和所述末地址，将所述有序数组进行缓存，并将所述有序数组的最后一个数据的数据状态变为未激活，
判断是否还存在未处理的数据，如果是，返回步骤S41；否则，退出。
在步骤S44中基于有序数组大小M，和有序数组的首地址X，就可以获得该有序数组的最后一个元素的地址，即末地址Y＝X+M＊每个数据组的逻辑地址长度。
在另外一个方面，为了进一步加快数据处理，所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存，具体以如下方式执行：
S91：从当前地址处读取当前数据；
S92：判断当前数据的数据状态标记是否为激活；
S93：如果是，则获取当前数据所在的有序数组的首地址与所述有序数组的大小值；否则，将当前地址增加所述大小值，返回步骤S91；
这里，当前地址增加所述大小值，指的是当前地址增加当前有序数组占据的所有地址长度，这样，当前地址增加所述大小值后，就会得到下一个有序数组的首地址。
S94：基于所述有序数组的大小值和所述首地址，得出所述有序数组的末地址；
S95：基于所述首地址和所述末地址，将所述有序数组进行缓存；
S96：将所述末地址增加一个地址单位后，作为当前地址，返回步骤S91。
步骤S95之后、步骤S96之前，还包括，判断数据是否全部处理完毕，如果是，则直接退出。
需要指出的是，这里增加一个地址单位，是指当前有序数组的最后一个元素的地址增加一个地址单位，从而获得下一个有序数组的首地址，可以表述为所述末地址自增1个逻辑地址单位；
在数据分析阶段，所述室内数据分析模块，用于对所述缓存的地质勘探数据以所述有序数组为单位进行数据分析，具体包括：
判断每一个有序数组内的每一个数据的GPS位置数据是否在预定范围。
值得指出的是，在本发明中，所述数据室内缓存设备为非磁带设备。
此外，为配合磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库，本发明所述便携式数据采集仪包括数据探头、连接至所述数据探头的模数转换模块以及与所述模数转换模块可拆卸的连接的仪器主体；在仪器主体下方可设置磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库。
本发明的技术方案充分利用了地质数据连续记录的特性，将连续记录的地质勘探数据作为有序数据通过并排数据传输接口并排存储到磁带库，并且读取时以有序数据为单位快速识别和读取，能够快速缓存，达到类似于磁盘随机存储的快速处理效果，兼顾了数据保存的稳定性和数据处理的快速性。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的基于数据采集的地质勘探管理系统的整体架构图；
图2是图1所述系统中的地质数据存储设备的示意图；
图3是图2或图1所述系统中的地质数据采集器示意图；
图4是采用图1所述系统对数据进行缓存的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
参照图1，本发明一个实施例的基于数据采集的地质勘探管理系统的整体架构图。
整体上，所述地质勘探管理系统包括终端地质数据采集器、地质数据存储设备、数据室内缓存设备以及室内数据分析模块。
所述终端地质数据采集器连接至所述地质数据存储设备，用于在野外区域现场采集地质勘探数据。
在图1基础上，进一步参见图2，所述地质数据存储设备包括通过磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库，所述磁带库包括多个磁带存储设备。
所述地质勘探数据为多个按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组；
作为一个实例，有序数组可以表示为：
{1数据状态标记-1数据值-1GPS位置数据；2数据状态标记-2数据值-3GPS位置数据；......，n数据状态标记-n数据值-n GPS位置数据)；即有序数组中的每一个元素均包含{数据状态标记-数据值-GPS位置数据}三个属性；
具体来说，在图1-2基础上，进一步参见图3，为地质数据采集器示意图。
所述终端地质数据采集器为便携式数据采集仪，用于在野外区域现场采集地质勘探数据；所述便携式数据采集仪包括由嵌入式外围设备构成的硬件平台、嵌入式数据应用程序以及操作系统；
参见图3，所述便携式数据采集仪包括数据探头5、通过数据线4连接至所述数据探头5的模数转换模块2以及与所述模数转换模块2可拆卸的连接的仪器主体1；在仪器主体下方可设置磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库6；同时，所述便携式数据采集仪还包括背带7。
所述便携式数据采集仪内置高精度GPS记录仪，所述便携式数据采集仪采集所述地质勘探数据的同时，获取当前的GPS位置数据，将所述地质勘探数据与其对应位置的GPS位置数据以及采集时间关联后，以所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一；
具体来说，所述将所述地质勘探数据与其对应位置的GPS位置数据以及采集时间关联后，以所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一，其中一个实现方式包括：
若当前数据为起始时间或者结束时间采集的数据，则将当前数据的状态标记为激活；否则，将其状态标记为未激活。
需要指出的是，数据采集过程需要获取采集时间，但是实际存储时并不需要存储采集时间，采集时间只用来判断数据存储时列入所述有序数组的先后、以及判断是否属于起始数据或者结束数据，从而在减少数据存储量的同时，保持了原有数据的时序性。
在此基础上，所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储所述到多个磁带存储设备之一，还包括：
将所述数据按照{数据状态标记-数据值-GPS位置数据}关联后，存储到所述多个磁带存储设备之一。
更优选的，将所述数据按照{数据状态标记-数据值-GPS位置数据}关联后获取有序数组，并将有序数组的大小值对应存储。
其中，所述有序数组的大小值为该存储有序数组的逻辑地址段长度。
需要指出的是，上述两个方面的技术手段是相互配合的，因为采集时就按照起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，可以同时获得多个有序数组；数据存储时就可以通过并排数据传输接口经磁带机存储到磁带库中的多个磁带存储设备。
接下来参见图4，所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存，具体包括如下步骤：
S41：读取当前数据；
S42：判断当前数据的数据状态标记是否为激活；
S43：如果是，则记录当前数据所在的有序数组的首地址；否则，返回步骤S41；
S44：基于所述有序数组的大小和所述首地址，得出所述有序数组的末地址；
S45：基于所述首地址和所述末地址，将所述有序数组进行缓存，并将所述有序数组的最后一个数据的数据状态变为未激活，返回步骤S41。
在步骤S44中，基于有序数组大小M，和有序数组的首地址X，就可以获得该有序数组的最后一个元素的地址，即末地址Y＝X+M＊每个数据组的逻辑地址长度。
作为另一种更优选的实施方式，虽然未示出，但是，
所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存，还可以如下方式执行：
S91：从当前地址处读取当前数据；
S92：判断当前数据的数据状态标记是否为激活；
S93：如果是，则获取当前数据所在的有序数组的首地址与所述有序数组的大小值；否则，将当前地址增加所述大小值，返回步骤S91；
S94：基于所述有序数组的大小值和所述首地址，得出所述有序数组的末地址；
S95：基于所述首地址和所述末地址，将所述有序数组进行缓存；
S96：将所述末地址增加一个地址单位后，作为当前地址，返回步骤S91。
需要指出的是，这里增加一个地址单位，是指当前有序数组的最后一个元素的地址增加一个地址单位，从而获得下一个有序数组的首地址，可以表述为所述末地址自增1个逻辑地址单位；
在数据分析阶段，所述室内数据分析模块，用于对所述缓存的地质勘探数据以所述有序数组为单位进行数据分析，具体包括：
判断每一个有序数组内的每一个数据的GPS位置数据是否在预定范围。
值得指出的是，在本发明中，所述数据室内缓存设备为非磁带设备，例如磁盘设备等具备快速读写能力的设备。
基于上述分析可知，本发明的技术方案充分利用了地质数据连续记录的特性，将连续记录的地质勘探数据作为有序数据通过并排数据传输接口并排存储到磁带库，并且读取时以有序数据为单位快速识别和读取，能够快速缓存，达到类似于磁盘随机存储的快速处理效果，兼顾了数据保存的稳定性和数据处理的快速性。
快速读取主要体现在，能够以有序数组为单位进行数据读取，而不是以单个数据为单位进行读写，极大的提升了读写效率；同时，还能保证数据读取的有序进行，不影响原始地址数据的时序；
数据保存的稳定性体现于：将连续记录的地质勘探数据作为有序数组通过并排数据传输接口并排存储到磁带库，即加快了数据存储效率，同时有效的利用了磁带存储的稳定性特点。
同时，在本发明中，数据采集过程虽然需要获取采集时间，但是实际存储时并不需要存储采集时间，采集时间只用来判断数据存储时列入所述有序数组的先后、以及判断是否属于起始数据或者结束数据，从而在减少数据存储量的同时，保持了原有数据的时序性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于数据采集的地质勘探管理系统，所述地质勘探管理系统包括终端地质数据采集器、地质数据存储设备、数据室内缓存设备以及室内数据分析模块；其特征在于：
所述终端地质数据采集器为便携式数据采集仪，用于在野外区域现场采集地质勘探数据；所述便携式数据采集仪包括由嵌入式外围设备构成的硬件平台、嵌入式数据应用程序以及操作系统；
所述终端地质数据采集器连接至所述地质数据存储设备；
所述地质数据存储设备通过磁带机连接至配置并排数据传输接口的磁带库，所述磁带库包括多个磁带存储设备；
所述地质勘探数据为多个按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组；
所述便携式数据采集仪内置高精度GPS记录仪，所述便携式数据采集仪采集所述地质勘探数据的同时，获取当前的GPS位置数据，将所述地质勘探数据与其对应位置的GPS位置数据以及采集时间关联后，以所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一；
所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存；
所述室内数据分析模块，用于对所述缓存的地质勘探数据以所述有序数组为单位进行数据分析。
2.如权利要求1所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述将所述地质勘探数据与其对应位置的GPS位置数据以及采集时间关联后，以所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一，具体包括：
若当前数据为起始时间或者结束时间采集的数据，则将当前数据的状态标记为激活；否则，将其状态标记为未激活。
3.如权利要求2所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一，具体包括：
将所述数据按照{数据状态标记——数据值——GPS位置数据)关联后，存储到所述多个磁带存储设备之一。
4.如权利要求3所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存，具体包括如下步骤：
S41：读取当前数据；
S42：判断当前数据的数据状态标记是否为激活；
S43：如果是，则记录当前数据所在的有序数组的首地址；否则，返回步骤S41；
S44：基于所述有序数组的大小和所述首地址，得出所述有序数组的末地址；
S45：基于所述首地址和所述末地址，将所述有序数组进行缓存，并将所述有序数组的最后一个数据的数据状态变为未激活，返回步骤S41。
5.如权利要求2所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述按照采集时间排序的由起始时间和结束时间限定的有序数组为单位，存储到所述多个磁带存储设备之一，具体包括：
将所述数据按照{数据状态标记——数据值——GPS位置数据)关联后获取有序数组，并将有序数组的大小值对应存储。
6.如权利要求1或3-5任一项所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述室内数据分析模块，用于对所述缓存的地质勘探数据以所述有序数组为单位进行数据分析，具体包括：
判断每一个有序数组内的每一个数据的GPS位置数据是否在预定范围。
7.如权利要求1-5任一项所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述数据室内缓存设备为非磁带设备。
8.如权利要求1-5任一项所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述便携式数据采集仪包括数据探头、连接至所述数据探头的模数转换模块以及与所述模数转换模块可拆卸的连接的仪器主体。
9.权利要求5所述的地质勘探管理系统，其特征在于：
所述数据室内缓存设备，用于在室内对所述多个磁带存储设备存储的所述地质勘探数据，以所述有序数组为单位进行缓存，具体包括如下步骤：
S91：从当前地址处读取当前数据；
S92：判断当前数据的数据状态标记是否为激活；
S93：如果是，则获取当前数据所在的有序数组的首地址与所述有序数组的大小值；否则，将当前地址增加所述大小值，返回步骤S91；
S94：基于所述有序数组的大小值和所述首地址，得出所述有序数组的末地址；
S95：基于所述首地址和所述末地址，将所述有序数组进行缓存；
S96：将所述末地址增1后，作为当前地址，返回步骤S91。
10.如权利要求4或9所述的地质勘探管理系统，其特征在于：所述有序数组的大小值为该存储有序数组的逻辑地址段长度。
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