CN111736508A

CN111736508A - 面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法及装置

Info

Publication number: CN111736508A
Application number: CN202010652945.7A
Authority: CN
Inventors: 兰盛; 丁朋; 付华; 楼加丁; 杨正刚
Original assignee: PowerChina Guiyang Engineering Corp Ltd
Current assignee: PowerChina Guiyang Engineering Corp Ltd
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: CN111736508B

Abstract

本发明公开了一种面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法与装置，主控模块向采集卡发送停止、开始、设波特率等三种基本指令，若主控模块发送基本指令后一定时间内收不到采集卡的回复，则重新发送指令，重发超过一定次数后重启主控模块与采集卡的通信。本发明将复杂的控制任务分解为三种基本指令，由三种基本指令之间的组合完成对采集卡的控制，提高通信与采集的可靠性。

Description

面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法及装置

技术领域

本发明属于工程勘探、检测领域，更具体地，涉及地质层析成像技术中用到的孔间声波采集装置和采集控制方法。

背景技术

工程勘探中的层析成像施工示意图如图1，其工作过程为：震源放炮通过发射探头1发射声波，声波开始从发射孔穿透地层介质向接收孔传播，同时产生一个同步信号，该同步信号会通过同步信号电缆3传递给声波采集装置4，声波采集装置4一旦接收到同步信号，则立即触发对接收探头的信号的采集。通常声波采集装置4采用模块化设计，分为主控制模块和采集卡。主控制模块负责向采集卡发送采集控制指令；采集卡负责声波的采集并将采集数据发送给主控制模块。二者通过串口进行采集数据和控制指令的通信。

在主控制模块与采集卡分开设计的架构下，整个采集过程存在不同的状态，比如空闲、采集进行、采集参数设置、重启通信等。因此需要一套可靠的采集控制方法来对各个状态进行管理，完成采集任务。目前，孔间声波采集设备生产厂商对于主控制单元与采集卡通信都有各自的数据通信格式，但缺乏可靠的面向主控制模块与采集卡之间的状态管理方法。为保障采集任务的顺利完成，一种常规的做法是主从应答，主控制模块向采集卡发送指令，采集卡收到指令，按照事先规定的通信格式进行回复，如果主控制模块没有收到回复指令，则会多次向采集卡发送该命令，若主控制模块收到采集卡回复则一次通信完成，否则，主控制模块报错。

这种方法的局限性在于简单地从指令收发角度来保障通信，而忽略主控制模块与采集卡这种采集设备工作的特殊性，缺乏运行状态切换的管理。比如：主控制单元向采集卡发送参数设置命令，但此时，采集卡正在对一组弹性波进行采集，由于弹性波采集的实时性要求高，而采集卡出于控制成本原因，本身处理性能弱，就会导致一次的数据通信未能及时回复。或者主控制器发送的命令与采集有关，此时，采集卡如果正在采集数据，那么有可能采集到的数据并不符合主控制单元要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何适应弹性波采集设备主控制单元与采集卡的工作模式，适应不同的工作状态，有效保障二者的通信可靠性。

本发明的技术方案为：

一种面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，包括主控模块和采集卡，主控模块向采集卡发送三种基本指令：

停止, 采集卡立即停止当前与采集有关的所有操作；

开始，该指令附带了一系列采集所需设定的参数，采集卡收到该指令则立即进行参数配置，并处于采集准备就绪状态；

设波特率，该指令附带了新的波特率值，采集卡收到该指令则设置成新的波特率进行通信；

若主控模块发送基本指令后一定时间内收不到采集卡的回复，则重新发送指令，重发超过一定次数后重启主控模块与采集卡的通信。

主控模块每次只向采集卡发送一个基本指令，当该基本指令得到采集卡回复后才发送下一个基本指令。

主控制器与采集卡之间的通信任务包括空闲、参数确认、设置波特率、开始采集和停止命令。

所述参数确认任务由停止-开始-停止三个基本指令按顺序执行实现。

所述开始采集任务是先执行停止指令再执行开始指令。

所述空闲指主控模块不向采集卡进行任何操作，参数确认、设置波特率、开始采集和停止命令等任务执行完毕后进入空闲。

所述设置波特率任务直接执行基本指令设波特率，所述停止命令直接执行基本指令停止。

设定等待时间t和等待次数n，主控模块每向采集卡发送一个基本指令后接收采集卡的回复，若时间t内没有收到采集卡回复，则再次发送该基本指令，同时计数器加1，当计数器计数达到n则重启通信；若在时间t内收到采集卡回复则计数器清零，进入下一个指令或空闲。

所述重启通信的实现，是由主控模块通过控制与串口通信芯片复位引脚的IO口，对串口通信芯片进行复位操作。

采集控制装置安装有计算机程序，该程序的用于向采集卡发送停止、开始或设波特率等三种基本指令，发送一个基本指令后，判断是否在预设时间t内收到采集卡的回复，若未收到则计数+1，若收到则计数清零，当计数达到预设值后启与采集卡的通信，当计数清零后发送下一个基本指令。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明适应弹性波采集设备主控制单元与采集卡的工作模式，适应不同的工作状态，有效保障二者的通信可靠性。本发明将复杂的控制任务分解为三种基本指令，由三种基本指令之间的组合完成对采集卡的控制，提高通信与采集的可靠性。

根据主控制单元与数据采集卡这种采集设备工作状态，设计了一种专有的通信应答机制，防止重复发送指令。设计了一套能根据主从机的应答情况，自动状态切换至下一指令的程序。设计了一套能根据主机所要实现的功能，设计特定的通信切换逻辑，保障通信可靠性，同时能够完成相应的功能任务。

提供了一种基于线程的通信逻辑，每次仅发送一个指令给采集卡，避免了对于通信这类耗时操作过分占用主控制器，导致其它功能模块处于停滞状态。

附图说明

图1为层析成像施工示意图；

图2为本发明的控制逻辑流程图。

具体实施方式

本发明提出将孔间声波采集装置的主控制器与采集卡之间，其通信指令划分为以下三个：停止、开始、设波特率。此外，主控制器中还应存在一个额外指令：重启，该命令不发送到采集卡，而是由主控制器直接对二者的通信串口进行重新上电复位，达到重启串口通信目的。

下面对着4个基本命令作进一步详细说明：

停止---主控制器向采集卡发送停止命令，采集卡收到该命令后对主控制器进行回复。采集卡一旦接收到该命令则无论采集正在执行何种操作都立即停止当前的与采集有关的所有操作，采集卡根据此后，外部触发信号不会触发数据采集卡采集数据。

开始——主控制器向采集卡发送开始命令，采集卡收到该命令后对主控制器进行回复。该命令由命令附带了一系列采集所需设定的参数，采集卡收到该命令则立即进行参数配置，并处于采集准备就绪状态，等待外部信号的触发，一旦收到外部触发信号立即进行信号采集。

设波特率——主控制器向采集卡发送采集命令，采集卡收到该命令后对主控制器进行回复。该指令附带了新的波特率值，采集卡收到该指令则设置成该波特率进行通信。

重启——由主控制器通过控制与串口通信芯片复位引脚的IO口，对串口通信芯片进行复位操作。

本发明根据主控制器与采集卡之间的通信任务，划分出了5大需求：空闲、参数确认、设置波特率、开始采集、停止命令。

下面对着5大需求作进一步详细说明：

空闲——主控制器不向采集卡进行任何操作

参数确认——在主控制器中进行了采集参数的设置，需要将相关参数配置到采集卡中。本发明设计的实现步骤：“停止-开始-停止”。其中第一个“停止”命令的作用是确保采集卡处于采集空闲状态，然后执行“开始”命令可以达到将相关参数配置到采集卡中的目的，最后执行“停止”命令达到只把参数配置到采集卡中，而不执行采集任务的目的。

设置波特率——当主控制器中的程序启动初始化完成后，需要向采集卡进行通信波特率的确认；或者当主控制器执行了“重启”命令后，也需要向采集卡进行通信波特率的确认。本发明设计的实现步骤：主控制器向采集卡发送“设波特率”命令即可。

开始采集——孔间声波采集装置需要进行数据采集工作。本发明设计的实现步骤：“停止-开始”。其中第一个“停止”命令的作用是确保采集卡处于采集空闲状态，然后执行“开始”命令可以达到将相关参数配置到采集卡中的目的，最后采集卡等待外部触发信号的触发即可执行采集任务。

停止——主控制器具有要求采集卡停止采集准备就绪状态的需求。本发明设计的实现步骤：主控制器向采集卡发送“停止”命令即可。

本发明提出了一套执行应答判断逻辑。由于主控制器和采集卡采用主从应答的通信机制，该套执行应答判断逻辑的设计思路是：把当前主控制器准备向采集卡发送某一指令的过程命名为状态a(a可取0,1,2,3……),其中状态0表示空闲——主控制器不向采集卡发送任何指令，状态1可指定为主控制器准备向采集卡发送三个基本指令中的某一个的过程，状态2、3……同理。应答判断逻辑的输入是指定当前的状态，应答判断逻辑首先根据指定的当前状态，向采集卡发送对应的指令，然后进入一个关于等待回复的for循环，设定等待的次数和每次等待的时间，如在执行等待for循环时，是否收到回复标志被置为true，说明主控制器收到采集卡回复，则立即跳出该for循环，否则，继续执行for循环等待回复，直到for循环执行完毕。等待for循环执行结束后，首先判断是否收到回复标志是否为真，若为真，则丢失返回计数置0，是否收到回复标志置为false，等待下一次回复。若为假，丢失返回计数置自加1，判断丢失返回计数是否大于设定的值，若大于设定值，这说明主控制器多次尝试和采集卡通信均失败，主控制器启动串口复位命令，丢失返回计数置0，是否收到回复标志置为false，否则，状态置为1。

该套执行应答判断逻辑的输入是要执行指令A（可以是停止、开始、设波特率三种指令中任意一种），针对指令A 等待时间sleeptime 等待次数sleeptimes 是否收到A回复GetAnserBack 丢失A回复计数LostAnserBack 该应答判断逻辑如下：

if(处于执行指令A状态){

向采集卡发送指令A；

for(i=0;i<等待次数;i++){

if(是否收到回复为真)

跳出for循环；

执行等待时间；

}

if(是否收到回复为真){

执行指令状态设为B；

丢失A回复计数=0；

是否收到A回复=false；

}

else{

丢失A回复计数++；

if（丢失A回复计数>设定值）{

向采集卡发送指令B；

状态=0；

丢失A回复计数=0；

是否收到A回复=false；

}

else{

状态=1；

}

该判断逻辑有两个特点：1.

该判断执行逻辑的入口是执行一个基本指令，同时，该判断逻辑判断该基本指令执行成功后，会链接到一个新的判断执行逻辑提供了执行下一个基本指令

如图2，本发明提出的一种保障孔间声波采集装置的主控制器与采集卡可靠通信的方法是将主控制器和采集卡通信划分出8个状态，分别是0——空闲，1——停止（执行完接入状态2），2——开始（执行完接入状态3），3——停止（执行完接入状态0），4——设置波特率（执行完接入状态0），5——停止（执行完接入状态6），6——开始（执行完接入状态0），7——停止（执行完接入状态0）。通过主控制器设定初始状态和关键参数，状态机就会按照次序执行正确的命令，把复杂的等待判断逻辑转换为状态的跳转。

本实施例的程序代码：

//send and get thread*********************

class WorkerThread : public QThread

{

Q_OBJECT

public:

WorkerThread(QObject *parent = 0)

: QThread(parent)

{

state = 0;

GetStopBack = false;

GetStartBack = false;

GetBoTeBack = false;

LostStopBack = 0;

LostStartBack = 0;

LostBoTeBack = 0;

stopped = false;

sleeptime = 5;

sleeptimes = 200;

}

void SetState(int S)

{

state = S;

}

void SetStopBack(bool B)

{

GetStopBack = B;

}

void SetStartBack(bool B)

{

GetStartBack = B;

}

void SetBoTeBack(bool B)

{

GetBoTeBack = B;

}

void SetStopped(bool S)

{

stopped = S;

}

protected:

void run()

{

while(!stopped)

{

if(state==0)

{

//空闲状态

}

else if(state==1)

{

//发stop并判断

emit SendWho(1);

for(int i=0;i<sleeptimes;i++)

{

if(GetStopBack==true){break;}

QThread::msleep(sleeptime);

}

if(GetStopBack==true)

{

state=2;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

LostStopBack++;

if(LostStopBack>=3)

{

emit SendWho(4);

state = 0;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

state = 1;

}

else if (state==2)

{

//发start并判断

emit SendWho(3);

for(int i=0;i<sleeptimes;i++)

{

if(GetStartBack==true){break;}

QThread::msleep(sleeptime);

}

if(GetStartBack==true)

{

state=3;

LostStartBack = 0;

GetStartBack=false;

}

else

{

LostStartBack++;

if(LostStartBack>=3)

{

emit SendWho(4);

state = 0;

LostStartBack = 0;

GetStartBack=false;

}

else

{

state = 2;

}

else if(state==3)

{

//发stop并判断

emit SendWho(1);

for(int i=0;i<sleeptimes;i++)

{

if(GetStopBack==true){break;}

QThread::msleep(sleeptime);

}

if(GetStopBack==true)

{

state=0;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

LostStopBack++;

if(LostStopBack>=3)

{

emit SendWho(4);

state = 0;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

state = 3;

}

else if(state==4)

{

//发bote并判断

emit SendWho(2);

for(int i=0;i<sleeptimes;i++)

{

if(GetBoTeBack==true){break;}

QThread::msleep(sleeptime);

}

if(GetBoTeBack==true)

{

state=0;

LostBoTeBack = 0;

GetBoTeBack=false;

}

else

{

LostBoTeBack++;

if(LostBoTeBack>=3)

{

emit SendWho(4);

state = 0;

LostBoTeBack = 0;

GetBoTeBack=false;

}

else

{ //pleasewait.close(); //关闭等待对话框

state = 4;

}

else if(state==5)

{

//发stop并判断

emit SendWho(1);

for(int i=0;i<sleeptimes;i++)

{

if(GetStopBack==true){break;}

QThread::msleep(sleeptime);

}

if(GetStopBack==true)

{

state=6;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

LostStopBack++;

if(LostStopBack>=3)

{

emit SendWho(4);

state = 0;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

state = 5;

}

else if(state==6)

{

//发start并判断

emit SendWho(3);

for(int i=0;i<sleeptimes;i++)

{

if(GetStartBack==true){break;}

QThread::msleep(sleeptime);

}

if(GetStartBack==true)

{

state=0;

LostStartBack = 0;

GetStartBack=false;

}

else

{

LostStartBack++;

if(LostStartBack>=3)

{

emit SendWho(4);

state = 0;

LostStartBack = 0;

GetStartBack=false;

}

else

{

state = 6;

}

else if(state==7)

{

//发stop并判断

emit SendWho(1);

for(int i=0;i<sleeptimes;i++)

{

if(GetStopBack==true){break;}

QThread::msleep(sleeptime);

}

if(GetStopBack==true)

{

state=0;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

LostStopBack++;

if(LostStopBack>=3)

{

emit SendWho(4);

state = 0;

LostStopBack = 0;

GetStopBack=false;

}

else

{

state = 7;

}

signals:

void SendWho(int X);//1 stop ;2 bote ;3 strat; 4 reboot

private:

volatile bool stopped;

int sleeptime;

int sleeptimes;

volatile int state;

volatile bool GetStopBack;

volatile bool GetStartBack;

volatile bool GetBoTeBack;

int LostStopBack;

int LostStartBack;

int LostBoTeBack;

};。

Claims

1.一种面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，包括主控模块和采集卡，其特征在于主控模块向采集卡发送三种基本指令：

停止, 采集卡立即停止当前与采集有关的所有操作；

2.根据权利要求1所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：主控模块每次只向采集卡发送一个基本指令，当该基本指令得到采集卡回复后才发送下一个基本指令。

3.根据权利要求2所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：主控制器与采集卡之间的通信任务包括空闲、参数确认、设置波特率、开始采集和停止命令。

4.根据权利要求3所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：所述参数确认任务由停止-开始-停止三个基本指令按顺序执行实现。

5.根据权利要求3所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：所述开始采集任务是先执行停止指令再执行开始指令。

6.根据权利要求3所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：所述空闲指主控模块不向采集卡进行任何操作，参数确认、设置波特率、开始采集和停止命令等任务执行完毕后进入空闲。

7.根据权利要求3所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：所述设置波特率任务直接执行基本指令设波特率，所述停止命令直接执行基本指令停止。

8.根据权利要求1-7任一项所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：设定等待时间t和等待次数n，主控模块每向采集卡发送一个基本指令后接收采集卡的回复，若时间t内没有收到采集卡回复，则再次发送该基本指令，同时计数器加1，当计数器计数达到n则重启通信；若在时间t内收到采集卡回复则计数器清零，进入下一个指令或空闲。

9.根据权利要求1-7任一项所述面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制方法，其特征在于：所述重启通信，由主控模块通过控制与串口通信芯片复位引脚的IO口，对串口通信芯片进行复位操作。

10.一种面向孔间声波采集装置状态管理的采集控制装置，其特征在于：采集控制装置安装有计算机程序，该程序的用于向采集卡发送停止、开始或设波特率等三种基本指令，发送一个基本指令后，判断是否在预设时间t内收到采集卡的回复，若未收到则计数+1，若收到则计数清零，当计数达到预设值后启与采集卡的通信，当计数清零后发送下一个基本指令。